小波包結(jié)合奇異值的中壓載波信號降噪方法和系統(tǒng)技術(shù)方案

本發(fā)明專利技術(shù)實施例公開了一種小波包結(jié)合奇異值的中壓載波信號降噪方法和系統(tǒng)，其中所述方法包括：獲取中壓配電網(wǎng)中電力線的中壓載波信號；通過隔離通道數(shù)字存儲示波器對所述中壓載波信號進行采樣，得到N個采樣點；選擇與所述中壓載波信號對應(yīng)的小波函數(shù)和分解層數(shù)，對所有N個采樣點對應(yīng)的所述中壓載波信號進行小波包分解，按照頻段由低到高依次分解為多個頻帶的中壓載波信號；在分解后的所述中壓載波信號中，保留低頻段頻帶對應(yīng)的小波包系數(shù)，對預(yù)定數(shù)量的高頻段頻帶對應(yīng)的小波包系數(shù)采用奇異值算法進行降噪處理；使用小波包重構(gòu)分解后的所述中壓載波信號，得到降噪后的中壓載波信號。本發(fā)明專利技術(shù)的技術(shù)方案能夠得到平滑的降噪處理的中壓載波信號。

【技術(shù)實現(xiàn)步驟摘要】

本專利技術(shù)涉及信號降噪
，特別是涉及一種小波包結(jié)合奇異值的中壓載波信號降噪方法和系統(tǒng)。
技術(shù)介紹
小波包具有良好的時域局域化功能和優(yōu)良的帶通濾波功能，是比小波分解更加精細的信號分解方法，因此小波包分析較小波分析具有更廣泛的應(yīng)用價值，對含有細節(jié)特別多的信號能更好的進行濾波處理。現(xiàn)有技術(shù)中，經(jīng)常使用小波包對中壓載波信號進行降噪處理，具體地，將各個采樣時刻的中壓載波信號中噪聲占比高的高頻帶中壓載波信號進行濾除，然后將各個時刻的低頻帶中壓載波信號進行拼接和重構(gòu)，得到濾波后的中壓載波信號，但是這種降噪方法得到的中壓載波信號濾除過多的信號(包括中壓載波信號的非噪聲成分)，濾波后得到的信號波形不平滑，信號質(zhì)量差，難以反映中壓載波信號的真實情況。綜上所述，如何得到平滑的降噪后的中壓載波信號成為本領(lǐng)域技術(shù)人員亟待解決的技術(shù)問題。
技術(shù)實現(xiàn)思路
本專利技術(shù)實施例中提供了一種小波包結(jié)合奇異值的中壓載波信號降噪方法和系統(tǒng)，以解決現(xiàn)有技術(shù)中的小波包濾波得到的信號波形不平滑，信號質(zhì)量差，難以反映中壓載波信號的真實情況的問題。為了解決上述技術(shù)問題，本專利技術(shù)實施例公開了如下技術(shù)方案:根據(jù)本專利技術(shù)的第一方面，提供了一種小波包結(jié)合奇異值的中壓載波信號降噪方法，包括:獲取中壓配電網(wǎng)中電力線的中壓載波信號；通過隔離通道數(shù)字存儲示波器對所述中壓載波信號進行采樣，得到N個采樣點；選擇與所述中壓載波信號對應(yīng)的小波函數(shù)和分解層數(shù)，對所有N個采樣點對應(yīng)的所述中壓載波信號進行小波包分解，按照頻段由低到高的順序依次分解為多個頻帶的中壓載波信號；在分解后的所述中壓載波信號中，保留低頻段頻帶對應(yīng)的小波包系數(shù)，對預(yù)定數(shù)量的高頻段頻帶對應(yīng)的小波包系數(shù)采用奇異值算法進行降噪處理；使用小波包重構(gòu)分解后的所述中壓載波信號，得到降噪后的中壓載波信號。優(yōu)選地，所述選擇與所述中壓載波信號對應(yīng)的小波函數(shù)，包括:比較db2對應(yīng)的信噪比、haar對應(yīng)的信噪比以及與sym6對應(yīng)的信噪比的大小，選取信噪比最高的小波基作為最優(yōu)小波基，對所述中壓載波信號進行小波包分解。優(yōu)選地，所述小波包結(jié)合奇異值的中壓載波信號降噪方法還包括:選擇sym6小波基和三層分解層數(shù)，對所述中壓載波信號進行小波包分解，按照頻段由低到高依次分解為8個頻帶的中壓載波信號；保留所述8個頻帶的中壓載波信號中前2個頻帶的小波包系數(shù)，對后6個頻帶對應(yīng)的小波包系數(shù)采用奇異值算法進行降噪處理。優(yōu)選地，所述保留低頻段頻帶對應(yīng)的小波包系數(shù)，對預(yù)定數(shù)量的高頻段頻帶對應(yīng)的小波包系數(shù)采用奇異值算法進行降噪處理，包括:根據(jù)噪聲小波分量占比多少，保留低頻段頻帶對應(yīng)的小波包系數(shù)，并使用奇異值算法去除高頻段頻帶對應(yīng)的中壓載波信號中的噪聲小波分量。優(yōu)選地，所述使用小波包重構(gòu)分解后的所述中壓載波信號，得到降噪后的中壓載波信號，包括:使用小波包逆變換分別還原低頻段頻帶的中壓載波信號和經(jīng)過奇異值算法降噪后的高頻段頻帶的中壓載波信號；將經(jīng)過所述小波包逆變換后的所有頻帶的中壓載波信號按照頻段由低到高的次序進行組合，重構(gòu)分解后的中壓載波信號，得到降噪后的中壓載波信號。根據(jù)本專利技術(shù)的第二方面，還提供了一種小波包結(jié)合奇異值的中壓載波信號降噪系統(tǒng)，包括:獲取模塊，用于獲取中壓配電網(wǎng)中電力線的中壓載波信號；采樣模塊，用于通過隔離通道數(shù)字存儲示波器對所述中壓載波信號進行采樣，得到N個采樣點；選擇模塊，用于選擇與所述中壓載波信號對應(yīng)的小波函數(shù)和分解層數(shù)；分解模塊，用于使用所述選擇模塊選擇的小波函數(shù)和分解層數(shù)，對所有N個采樣點對應(yīng)的所述中壓載波信號進行小波包分解，按照頻段由低到高依次分解為多個頻帶的中壓載波信號；降噪模塊，用于在所述分解模塊分解后的所述中壓載波信號中，保留低頻段頻帶對應(yīng)的小波包系數(shù)，對預(yù)定數(shù)量的高頻段頻帶對應(yīng)的小波包系數(shù)采用奇異值算法進行降噪處理；重構(gòu)模塊，用于使用小波包重構(gòu)分解后的所述中壓載波信號，得到降噪后的中壓載波信號。優(yōu)選地，所述選擇模塊，包括:比較子模塊，用于比較db2對應(yīng)的信噪比、haar對應(yīng)的信噪比以及與sym6對應(yīng)的信噪比的大小；選取子模塊，用于根據(jù)所述比較子模塊比較的信噪比的大小，選取信噪比最高的小波基作為最優(yōu)小波基；所述分解模塊，還用于根據(jù)所述選取子模塊選取的最優(yōu)小波基對所述中壓載波信號進行小波包分解。優(yōu)選地，所述的小波包結(jié)合奇異值的中壓載波信號降噪系統(tǒng)，還包括:所述選擇模塊，具體用于選擇sym6小波基和三層分解層數(shù)；所述分解模塊，具體用于根據(jù)所述選擇模塊選擇的sym6小波基和三層分解層數(shù)對所述中壓載波信號進行小波包分解，按照頻段由低到高依次分解為8個頻帶的中壓載波信號；所述降噪模塊，具體用于保留所述8個頻帶的中壓載波信號中前2個頻帶的小波包系數(shù)，對后6個頻帶對應(yīng)的小波包系數(shù)采用奇異值算法進行降噪處理。優(yōu)選地，所述降噪模塊，包括:保留子模塊，用于根據(jù)噪聲小波分量占比多少，保留低頻段頻帶對應(yīng)的小波包系數(shù)，去除子模塊，用于使用奇異值算法去除高頻段頻帶對應(yīng)的中壓載波信號中的噪聲小波分量。優(yōu)選地，所述重構(gòu)模塊，包括:還原子模塊，用于使用小波包逆變換分別還原低頻段頻帶的中壓載波信號和經(jīng)過奇異值算法降噪后的高頻段頻帶的中壓載波信號；組合子模塊，用于將經(jīng)過所述小波包逆變換后的所有頻帶的中壓載波信號按照頻段由低到高的次序進行組合，重構(gòu)分解后的中壓載波信號，得到降噪后的中壓載波信號。由以上技術(shù)方案可見，本專利技術(shù)實施例提供的小波包結(jié)合奇異值的中壓載波信號降噪方案，通過對N個采樣點對應(yīng)的中壓載波信號進行小波包分解，按照頻段高低，由低到高依次分解為多個頻帶的中壓載波信號，在分解后的中壓載波信號中，由于載波信號主要集中于前面的低頻帶的中壓載波信號，而噪聲和少量有用信號主要集中在后面的高頻帶的中壓載波信號，因此保留中壓載波信號中低頻段頻帶對應(yīng)的小波包系數(shù)，即保留分解后的低頻帶的中壓載波信號，對后面的預(yù)定數(shù)量的高頻段頻帶對應(yīng)的小波包系數(shù)采用奇異值算法進行降噪處理，由于奇異值算法能夠有針對性的對高頻帶中的噪聲信號進行過濾，因此能夠得到有用的、接近真實的中壓載波信號，再通過小波包重構(gòu)經(jīng)分解后的中壓載波信號，即能夠得到降噪處理后的中壓載波信號，通過上述方案，并沒有完全濾除高頻帶的中壓載波信號，而只是有針對性的濾除高頻帶中壓載波信號中的噪聲分量，保留了中壓載波信號的有用部分，然后拼接低頻帶和高頻帶的中壓載波信號，從而能夠得到完整的、具有光滑波形的中壓載波信號，進一步提高了中壓載波信號的信號質(zhì)量，能夠反映中壓載波信號的真實情況。...

【技術(shù)保護點】
一種小波包結(jié)合奇異值的中壓載波信號降噪方法，其特征在于，包括：獲取中壓配電網(wǎng)中電力線的中壓載波信號；通過隔離通道數(shù)字存儲示波器對所述中壓載波信號進行采樣，得到N個采樣點；選擇與所述中壓載波信號對應(yīng)的小波函數(shù)和分解層數(shù)，對所有N個采樣點對應(yīng)的所述中壓載波信號進行小波包分解，按照頻段由低到高依次分解為多個頻帶的中壓載波信號；在分解后的所述中壓載波信號中，保留低頻段頻帶對應(yīng)的小波包系數(shù)，對預(yù)定數(shù)量的高頻段頻帶對應(yīng)的小波包系數(shù)采用奇異值算法進行降噪處理；使用小波包重構(gòu)分解后的所述中壓載波信號，得到降噪后的中壓載波信號。

【技術(shù)特征摘要】

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：曹敏，李波，林聰，劉清蟬，謝濤，李博，李川，于輝，盧勇，周年榮，
申請(專利權(quán))人：云南電網(wǎng)有限責任公司電力科學研究院，
類型：發(fā)明
國別省市：云南;53