天津大学魏建国获国家专利权
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龙图腾网获悉天津大学申请的专利用于在频谱混叠环境下分离非稳态成分的奇异谱模态分解方法获国家发明授权专利权,本发明授权专利权由国家知识产权局授予,授权公告号为:CN119202689B 。
龙图腾网通过国家知识产权局官网在2025-10-31发布的发明授权授权公告中获悉:该发明授权的专利申请号/专利号为:202411054670.1,技术领域涉及:G06F18/2132;该发明授权用于在频谱混叠环境下分离非稳态成分的奇异谱模态分解方法是由魏建国;张鸿程;路文焕设计研发完成,并于2024-08-02向国家知识产权局提交的专利申请。
本用于在频谱混叠环境下分离非稳态成分的奇异谱模态分解方法在说明书摘要公布了:本发明公开了一种用于在频谱混叠环境下分离非稳态成分的奇异谱模态分解方法,包括以下步骤:将原始信号x中全部元素重构为高秩Hankel矩阵X,对高秩Hankel矩阵X进行奇异值分解,得到左矩阵、奇异值矩阵和右矩阵,针对左矩阵、奇异值矩阵和右矩阵,进行快速奇异谱分解,将m个基本分量yi分成个分组,将分为同一分组的yi求和,得到个原始信号x的本征模态函数分量,本发明奇异谱模态分解方法中快速奇异谱分解利用快速傅里叶变换,替代奇异谱分析中大量矩阵计算,计算时间大大缩短,在保证计算速度的同时,可以分离在频域有重叠的非稳态的本征模态函数分量,可以分离语音和机械振动信号中的非稳态成分。
本发明授权用于在频谱混叠环境下分离非稳态成分的奇异谱模态分解方法在权利要求书中公布了:1.一种用于在频谱混叠环境下分离非稳态成分的奇异谱模态分解方法,其特征在于,包括以下步骤: S1,将原始信号x中全部元素重构为高秩Hankel矩阵,得到高秩Hankel矩阵X: 其中,xk为原始信号x中第k个元素,k=1、2、…、N,N为原始信号x的采样点数,m为高秩Hankel矩阵的秩,n=N-m+1; 原始信号x为对振动信号进行采样得到的一维时间序列数据,设定原始信号x为多个本征模态函数组成的信号;振动信号为语音信号或机械振动信号; S2,对所述高秩Hankel矩阵X进行奇异值分解,得到左矩阵、奇异值矩阵和右矩阵,其中,左矩阵为矩阵[U]m×m,奇异值矩阵为矩阵[S]m×n,右矩阵为矩阵[VT]n×n; S3,针对所述左矩阵、奇异值矩阵和右矩阵,进行快速奇异谱分解,包括:S3-1~S3-4, S3-1,根据所述左矩阵和右矩阵,计算得到m个向量Uik和m个向量Vik,每个向量Uik表示如下:Uik=FFTU:,i,每个向量Vik表示如下:Vik=FFTVTi,:,其中,i=1、2、…、m,FFTU:,i表示选取左矩阵[U]m×m的第i列的所有元素使用快速傅里叶变换计算,FFTVTi,:表示对右矩阵[VT]n×n第i行的所有元素使用快速傅里叶变换计算; S3-2,在每个所述向量Uik和每个所述向量Vik的末尾位置对其内元素分别进行0填充,使向量Uik和向量Vik的长度均为N,分别依次得到向量和向量 S3-3,根据S3-2求得的m个向量和m个向量计算获得m个Yik,每个Yik的计算公式为: S3-4,对每个Yik进行计算,得到基本分量yi:yi=IFFTYik⊙σiL; 其中,IFFT为逆快速傅里叶变换计算,σi表示奇异值矩阵[S]m×n中的第i行第i列的奇异值,⊙为向量对位相乘符号,L为一个含有N个元素的向量,L中的第l个元素Ll为: S4,将m个基本分量yi分成个分组,将分为同一分组的yi求和,得到个原始信号x的本征模态函数分量,其中,将m个基本分量yi分成个分组的具体步骤如下: S4-1,设定判别参数γ∈0,1,将y1赋值给yΔ,创建第一个分组,将y1作为第一个分组的第一个元素,取g=1; S4-2,计算yΔ和yg+1的99%占用带宽,每组yΔ和yg+1计算99%占用带宽后得到两个占用带宽范围:sΔ,eΔ和sg+1,eg+1; S4-3,计算sΔ,eΔ和sg+1,eg+1的交集,得到sΔ,g+1,eΔ,g+1; sΔ,g+1,eΔ,g+1=sΔ,eΔ∩sg+1,eg+1 S4-4,计算带宽交集占比POBWg: S4-5,将POBWg和判别参数γ进行比较: 当POBWgγ时,生成一个新的分组,将yg+1作为新的分组的第一个元素且将yg+1赋值给yΔ; 当POBWg≥γ,将yg+1添加到yg所在分组中,比较yΔ和yg+1的99%占用带宽,将99%占用带宽更宽的一个元素赋值给yΔ; S4-6,当g小于m-1时,令g的值加一,并将S4-5所得yΔ代入S4-2中,执行S4-2~S4-6;当g等于m-1时,结束计算。
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