基于MELMD-ICA的光纤振动信号降噪方法
DOI:
作者:
作者单位:

1.华北电力大学(保定);2.华北电力大学保定校区

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通讯作者:

中图分类号:

TN911.6

基金项目:

国家自然科学基金(No.61775057),河北省自然科学基金(No.E2019502179)


Optical Fiber Vibration Signal Denoising Method Based on MELMD-ICA
Author:
Affiliation:

Fund Project:

The National Natural Science Foundation of China (No.61775057),Natural Science Foundation of Hebei Province(No. E2019502179)

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    摘要:

    针对分布式光纤传感系统所采集含噪信号,提出一种改进集成局部均值分解(MELMD)联合独立成分分析(ICA)的降噪方法,引入排列熵判决机制提高抑制模态混叠与虚假分量能力。首先使用MELMD方法分解含噪信号得到乘积函数(PF)并进行信号重构;将含噪信号和重构信号求差得到虚拟噪声,构造虚拟通道;然后使用ICA对含噪信号和虚拟通道进行信噪分离,得到最终结果。采用实验数据进行了验证,以信噪比、平均绝对百分比误差、相关系数等指标作为评价参数,将该方法与EMD-ICA、EEMD-ICA、MELMD进行比较。结果表明:所提方法能更好地消除信号中的噪声,保留信号的特征信息,为光纤信号的特征提取与分类提供了基础。

    Abstract:

    Aiming at the noisy signals collected by distributed optical fiber sensing systems, a noise reduction method to modified ensemble local mean decomposition (MELMD) combined with independent component analysis (ICA) is proposed, and the permutation entropy decision mechanism is introduced to improve the ability to suppress modal aliasing and spurious components. Firstly, the product function (PF) is obtained by decomposing the noisy signal by MELMD method, and the signal reconstruction is carried out. The difference between the noisy signal and the reconstructed signal is obtained to obtain the virtual noise, and the virtual channel is constructed. Then ICA is used to separate the signal-to-noise of the noisy signal and the virtual channel to obtain the final result. Experimental data were used to verify that the method was compared with EMD-ICA, EEMD-ICA, and MELMD by using indicators such as signal-to-noise ratio, mean absolute percentage error, and correlation coefficient as evaluation parameters. The results show that the proposed method can better eliminate the noise in the signal, retain the characteristic information of the signal, and provide a basis for the feature extraction and classification of optical fiber signal.

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  • 收稿日期:2022-12-15
  • 最后修改日期:2022-12-15
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