一种管道信号噪声抑制方法及系统

摘要

一种管道信号噪声抑制方法及系统，该管道信号模型为：y(n)＝s(n)+b(n)+c(n)，其中，y(n)是数据采集系统采集到的信号，采集到的信号可以是加速度信号、振动信号、压力信号、声波信号、温度信号和流量信号，通常，采集到的信号包括目标信号及各种噪声和干扰；s(n)是管道内待检测目标信号，可以是加速度信号、振动信号、压力信号、声波信号、温度信号和流量信号；b(n)是背景噪声信号；c(n)是干扰噪声信号；通过在管道上安装采集y(n)信号的多个传感器，采集管道上不同位置的信号，对采集的信号通过维纳滤波器抑制平稳或者缓慢变化的背景噪声，并对经过维纳滤波器处理后的信号通过自适应滤波器抑制管道操作引起的干扰噪声。

主权项

一种管道信号噪声抑制系统，该管道信号模型如下：y(n)＝s(n)+b(n)+c(n)其中，y(n)是数据采集系统采集到的信号，采集到的信号可以是加速度信号、振动信号、压力信号、声波信号、温度信号和流量信号，通常，采集到的信号包括目标信号及各种噪声和干扰；s(n)是管道内待检测目标信号，可以是加速度信号、振动信号、压力信号、声波信号、温度信号和流量信号；b(n)是背景噪声信号；c(n)是干扰噪声信号；该系统包括：在管道上安装采集y(n)信号的多个传感器，采集管道上不同位置的信号；维纳滤波器，对采集的信号抑制平稳或者缓慢变化的背景噪声；自适应滤波器，对经过维纳滤波器处理后的信号抑制管道操作引起的干扰噪声；其中，通过传感器采集管道停输状态，管道启输状态，管道输送状态和管道停输状态这四种状态的背景噪声，估计其噪声功率谱均值，经加权平均后作为系统背景噪户功率谱初始值： B ( k 0 ) = Σ k = 1 N α ( k ) B ( k ) 并选择系统信噪比较低的时刻和频率点，进行背景噪声功率谱的如下更新： B ( k n ) = λB ( k n - 1 ) + ( 1 - λ ) Y ( k n ) ifY ( k n ) < βB ( k n - 1 ) B ( k n - 1 ) others 其中λ是遗忘因子，系统中选择λ取值范围为0.8到1.0之间，β用来控制跟踪噪声信号功率谱的信噪比，系统中选择β取值范围在1.2到5.0之间；在此基础上，通过维纳滤波器可以线性最优地去除背景噪声；自适应滤波器将经过维纳滤波的信号采用最小均方差误差准则，利用LMS方法，估计自适应滤波器的参数，并去除干扰噪声；基于自适应滤波的干扰噪声抑制方法，迭代步骤如下：(1)初始化，选定初始权值：ω(k)(2)计算k时刻滤波器的输出为：z(k)＝ω(k)y(k)(3)抵消器误差输出：e(k)＝y(k)-z(k)(4)下一时刻权向量更新为：w(k+1)＝ω(k)+2μe(k)y(k)(5)k＝k+1，跳转到步骤(2)，重复迭代，直到算法收敛。