[go: up one dir, main page]

RU2439679C1 - Method of nonparametric signal recognition - Google Patents

Method of nonparametric signal recognition Download PDF

Info

Publication number
RU2439679C1
RU2439679C1 RU2010134462/08A RU2010134462A RU2439679C1 RU 2439679 C1 RU2439679 C1 RU 2439679C1 RU 2010134462/08 A RU2010134462/08 A RU 2010134462/08A RU 2010134462 A RU2010134462 A RU 2010134462A RU 2439679 C1 RU2439679 C1 RU 2439679C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
signal
noise ratio
columns
survey data
spectrogram
Prior art date
Application number
RU2010134462/08A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Олег Борисович Качалов (RU)
Олег Борисович Качалов
Николай Петрович Ямпурин (RU)
Николай Петрович Ямпурин
Артем Андреевич Второв (RU)
Артем Андреевич Второв
Елена Александровна Кудрявцева (RU)
Елена Александровна Кудрявцева
Маргарита Николаевна Шилова (RU)
Маргарита Николаевна Шилова
Елена Илларионовна Затравкина (RU)
Елена Илларионовна Затравкина
Original Assignee
Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Нижегородский государственный технический университет им. Р.Е. Алексеева (НГТУ)
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Нижегородский государственный технический университет им. Р.Е. Алексеева (НГТУ) filed Critical Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Нижегородский государственный технический университет им. Р.Е. Алексеева (НГТУ)
Priority to RU2010134462/08A priority Critical patent/RU2439679C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2439679C1 publication Critical patent/RU2439679C1/en

Links

Images

Landscapes

  • Indication And Recording Devices For Special Purposes And Tariff Metering Devices (AREA)

Abstract

FIELD: information technologies.
SUBSTANCE: method to recognise a nonparametric signal includes normalisation of survey data, performance of a wavelet conversion operation, signal and noise extraction on a survey data spectrogram, besides, in process of formed matrix training, the normalised survey data is averaged in a sliding matrix window, numbers of lines and columns in which are found on the basis of experiment planning with maximum signal-to-noise ratio, and in process of examination the normalised survey data is averaged in a sliding matrix window with numbers of lines and columns with a maximum signal-to-noise ratio.
EFFECT: higher reliability of signal recognition by a wavelet conversion spectrogram.
3 dwg, 2 tbl

Description

Изобретение относится к обработке непараметрического радиосигнала в случае сравнительно небольших значений отношения сигнала к шуму.The invention relates to processing a non-parametric radio signal in the case of relatively small values of the signal-to-noise ratio.

Известен способ обнаружения сигнала на основе непараметрических методов [1].A known method of detecting a signal based on nonparametric methods [1].

Однако в случае, если в анализируемый интервал наблюдения входят часть зашумленного сигнала или часть помехи, то это может привести к ошибочному принятию гипотезы H0 (сигнал отсутствует) или гипотезы H1 (сигнал есть). Поэтому необходимо выделить временной интервал зашумленного сигнала и временной интервал помехи с тем, чтобы применить непараметрические методы отдельно к выделенным интервалам наблюдений.However, if part of the noisy signal or part of the interference is included in the analyzed interval, this can lead to the erroneous acceptance of the hypothesis H 0 (no signal) or hypothesis H 1 (there is a signal). Therefore, it is necessary to distinguish the time interval of the noisy signal and the time interval of the interference in order to apply nonparametric methods separately to the selected observation intervals.

Наиболее близким к предполагаемому результату является способ обработки непараметрического сигнала, включающий нормировку данных наблюдений, выполнение операции вейвлет-преобразования, выделение сигнала и помехи на спектрограмме [2].Closest to the expected result is a method for processing a nonparametric signal, including normalization of the observation data, the operation of the wavelet transform, signal extraction and noise on the spectrogram [2].

Недостатком этого способа обработки сигнала является снижение достоверности распознавания при сравнительно низких значениях отношения сигнала к шуму.The disadvantage of this method of signal processing is the decrease in recognition accuracy at relatively low values of the signal-to-noise ratio.

Задачей предлагаемого технического решения является разработка такого способа обработки сигнала, при реализации которого возможно было бы выделить сигнал по спектрограмме вейвлет-преобразования даже при отношении сигнала к шуму, приблизительно равном единице.The objective of the proposed technical solution is to develop such a signal processing method, in the implementation of which it would be possible to isolate the signal from the wavelet transform spectrogram even with a signal-to-noise ratio of approximately equal to unity.

Техническим результатом изобретения является повышение достоверности распознавания сигнала по спектрограмме вейвлет-преобразования.The technical result of the invention is to increase the reliability of signal recognition by spectrogram wavelet transform.

Технический результат достигается тем, что в способе распознавания непараметрического сигнала, включающем нормировку данных наблюдений, выполнение операции вейвлет-преобразования, выделение сигнала по спектрограмме, в процессе обучения нормированные данные наблюдений усредняют в «скользящем окне»-матрице, число строк и столбцов которой находят на основе планирования экспериментов из условия максимального отношения сигнала к шуму, а в процессе экзамена нормированные данные усредняют в «скользящем окне»-матрице с числами строк и столбцов, при которых имеет место максимальное отношение сигнала к шуму.The technical result is achieved by the fact that in the method for recognizing a nonparametric signal, including normalizing the observation data, performing the wavelet transform operation, extracting the signal from the spectrogram, normalized observation data are averaged in the “sliding window” matrix, the number of rows and columns of which are found on based on the planning of experiments from the condition of the maximum signal-to-noise ratio, and during the exam normalized data is averaged in a “sliding window” -matrix with the number of rows and one hundred Centers at which there is a maximum signal to noise ratio.

Способ реализуется следующим образом. В процессе обучения данные наблюдений, включающие наблюдения, относящиеся к помехе, и наблюдения, относящиеся к сигналу, представляют в виде одномерного ряда. Последний преобразовывают в многомерный ряд с помощью однопараметрической сдвиговой процедуры.The method is implemented as follows. In the learning process, the observation data, including observations related to interference, and observations related to the signal, are presented in the form of a one-dimensional series. The latter is converted into a multidimensional series using a one-parameter shear procedure.

Проводят усреднение в «скользящем окне»-матрице, число строк и столбцов которой определяют на основе планирования экспериментов из условия максимального отношения сигнала к шуму. Сглаженный сигнал нормируют, подвергают вейвлет-преобразованию. Выделяют сигнал по спектрограмме вейвлет-преобразования, на которой помехе соответствует затемненный интервал.Averaging is performed in a “sliding window” matrix, the number of rows and columns of which is determined based on the planning of experiments from the condition of the maximum signal to noise ratio. The smoothed signal is normalized, subjected to wavelet transform. The signal is isolated by the spectrogram of the wavelet transform, on which the noise corresponds to the darkened interval.

В процессе экзамена данные наблюдений нормируют, преобразовывают в многомерный ряд с помощью сдвиговой процедуры. Проводят матричное усреднение в «скользящем окне»-матрице, число строк и столбцов которой определено в период обучения из условия максимального отношения сигнала к шуму. Сглаженный сигнал подвергают вейвлет-преобразованию. Выделяют сигнал по спектрограмме вейвлет-преобразования, на которой помехе соответствует затемненный интервал.During the exam, the observation data is normalized, converted into a multidimensional series using a shear procedure. Conduct matrix averaging in a "sliding window" -matrix, the number of rows and columns of which are determined during the training period from the condition of the maximum signal-to-noise ratio. The smoothed signal is subjected to wavelet transform. The signal is isolated by the spectrogram of the wavelet transform, on which the noise corresponds to the darkened interval.

Пример конкретной реализации способа иллюстрируется данными наблюдений по помехе (табл.1) и сигналу (табл.2).An example of a specific implementation of the method is illustrated by observation data on interference (Table 1) and signal (Table 2).

По критерию Вилкоксона первые шестнадцать наблюдений представляют помеху, остальные наблюдения - сигнал. Отношение сигнала к шуму равно 1,14. После нормировки исходной выборки наблюдений и непрерывного вейвлет-преобразования с помощью вейвлета «мексиканская шляпа» получен вейвлет-спектр (фиг.1), из которого не представляется возможным выделить сигнал.According to the Wilcoxon criterion, the first sixteen observations are a hindrance, the remaining observations are a signal. The signal-to-noise ratio is 1.14. After normalizing the initial sample of observations and continuous wavelet transform using the Mexican hat wavelet, a wavelet spectrum was obtained (Fig. 1), from which it is not possible to extract a signal.

Согласно предлагаемому техническому решению нормированную выборку наблюдений преобразовывают в многомерный ряд с помощью сдвиговой процедуры. Проводят матричное усреднение в «скользящем» окне-матрице, число строк и столбцов которой определяют из условия максимального отношения сигнала к шуму.According to the proposed technical solution, the normalized sample of observations is converted into a multidimensional series using a shear procedure. Conduct matrix averaging in a "moving" window-matrix, the number of rows and columns of which is determined from the condition of the maximum signal-to-noise ratio.

Если усредняющая матрица имеет семь столбцов и пять строк, то отношение сигнала к шуму повышается до значения 4,6. Средние значения последовательности наблюдений помехи и сигнала приведены на фиг.2, где первые одиннадцать значений относятся к помехе, остальные одиннадцать - к сигналу. После нормировки преобразованной выборки и непрерывного вейвлет-преобразования с помощью вейвлета «мексиканская шляпа» получен вейвлет-спектр (фиг.3), на котором отчетливо прослеживается граница раздела помехи и сигнала.If the averaging matrix has seven columns and five rows, then the signal-to-noise ratio rises to a value of 4.6. The average values of the sequence of observations of interference and signal are shown in figure 2, where the first eleven values refer to the interference, the remaining eleven to the signal. After normalizing the converted sample and the continuous wavelet transform using the Mexican hat wavelet, a wavelet spectrum was obtained (Fig. 3), on which the interface between the interference and the signal is clearly traced.

Источники информацииInformation sources

1. Шахтарин Б.И. Обнаружение сигналов. М.: Гелиос АРВ, 2006, стр.201-276.1. Shakhtarin B.I. Signal Detection. M .: Helios ARV, 2006, pp. 201-276.

2. Баранова А.В., Кудрявцева Е.А., Шилова М.Н. Определение интервала локализации сигнала на фоне шума. Сборник материалов VI Межрегиональной научно-практической конференции «Современные проблемы информатизации образования, науки и техники». М., 2009, стр.348-352.2. Baranova A.V., Kudryavtseva E.A., Shilova M.N. Determination of the signal localization interval against the background of noise. The collection of materials of the VI Interregional scientific-practical conference "Modern problems of the informatization of education, science and technology." M., 2009, pp. 348-352.

Таблица 1Table 1 Нормированное дискретное времяNormalized discrete time 1one 22 33 4four 55 66 77 88 Xi X i 1,51,5 -0,7-0.7 -2,1-2.1 0,60.6 1,11,1 3,43.4 0,20.2 -1-one 99 1010 11eleven 1212 1313 14fourteen 15fifteen 1616 0,40.4 -2,3-2.3 2,42,4 0,40.4 -2,1-2.1 -3-3 -0,6-0.6 1,71.7

Таблица 2table 2 Нормированное дискретное времяNormalized discrete time 1717 18eighteen 1919 20twenty 2121 2222 2323 2424 Xi X i 1,61,6 -2,4-2.4 2,22.2 0,60.6 1,21,2 3,63.6 0,20.2 -1,1-1.1 2525 2626 2727 2828 2929th 30thirty 3131 3232 0,40.4 0,70.7 2,52.5 0,50.5 -2,1-2.1 3,63.6 1,11,1 1,51,5

Claims (1)

Способ распознавания непараметрического сигнала, включающий нормировку данных наблюдения, выполнение операции вейвлет-преобразования, выделение сигнала и помехи на спектрограмме данных наблюдения, отличающийся тем, что в процессе обучения формируемой матрицы нормированные данные наблюдений усредняют в «скользящем» окне-матрице, числа строк и столбцов которой находят на основе планирования эксперимента из условия максимального отношения сигнала к шуму, а в процессе экзамена нормированные данные наблюдений усредняют в «скользящем» окне-матрице с числами строк и столбцов, при которых имеет место максимальное отношение сигнала к шуму. A method for recognizing a nonparametric signal, including normalizing the observation data, performing the wavelet transform operation, isolating the signal and noise on the spectrogram of the observation data, characterized in that during the training of the generated matrix, the normalized observation data is averaged in a "moving" matrix window, the number of rows and columns which is found on the basis of the design of the experiment from the condition of the maximum signal-to-noise ratio, and during the exam normalized observation data is averaged in the “moving” a matrix window with the numbers of rows and columns at which the maximum signal-to-noise ratio takes place.
RU2010134462/08A 2010-08-17 2010-08-17 Method of nonparametric signal recognition RU2439679C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2010134462/08A RU2439679C1 (en) 2010-08-17 2010-08-17 Method of nonparametric signal recognition

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2010134462/08A RU2439679C1 (en) 2010-08-17 2010-08-17 Method of nonparametric signal recognition

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2439679C1 true RU2439679C1 (en) 2012-01-10

Family

ID=45784294

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2010134462/08A RU2439679C1 (en) 2010-08-17 2010-08-17 Method of nonparametric signal recognition

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2439679C1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2613733C1 (en) * 2015-09-29 2017-03-21 Федеральное государственное казённое образовательное учреждение высшего профессионального образования "Калининградский пограничный институт Федеральной службы безопасности Российской Федерации" Method for recognizing radio signals

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2231118C1 (en) * 2003-01-04 2004-06-20 Военный университет связи Method for identifying radio signals
RU2261476C1 (en) * 2004-01-26 2005-09-27 Военный университет связи Method for recognition of radio signals
EP1303962B1 (en) * 2000-06-16 2008-02-27 Inari, Inc. Sliding-window processing for the reception of multicarrier signals
RU2356064C2 (en) * 2007-04-24 2009-05-20 ВОЕННАЯ АКАДЕМИЯ СВЯЗИ имени С.М. Буденного Method of identifying radio signals

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1303962B1 (en) * 2000-06-16 2008-02-27 Inari, Inc. Sliding-window processing for the reception of multicarrier signals
RU2231118C1 (en) * 2003-01-04 2004-06-20 Военный университет связи Method for identifying radio signals
RU2261476C1 (en) * 2004-01-26 2005-09-27 Военный университет связи Method for recognition of radio signals
RU2356064C2 (en) * 2007-04-24 2009-05-20 ВОЕННАЯ АКАДЕМИЯ СВЯЗИ имени С.М. Буденного Method of identifying radio signals

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2613733C1 (en) * 2015-09-29 2017-03-21 Федеральное государственное казённое образовательное учреждение высшего профессионального образования "Калининградский пограничный институт Федеральной службы безопасности Российской Федерации" Method for recognizing radio signals

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Venumadhav et al. New search pipeline for compact binary mergers: Results for binary black holes in the first observing run of Advanced LIGO
CA2976568C (en) Methods and systems for disease analysis based on tranformations of diagnostic signals
US8112147B2 (en) Method and apparatus for generating determination indexes for identifying ECG interfering signals
WO2019061006A1 (en) Bearing failure diagnosis method and device, readable storage medium, and electronic device
US12191129B2 (en) Method for identifying microorganisms by mass spectrometry
US10078785B2 (en) Video-based sound source separation
CN112472065A (en) Disease detection method based on cough sound recognition and related equipment thereof
Sedghamiz et al. Unsupervised detection and classification of motor unit action potentials in intramuscular electromyography signals
CN106850511B (en) Method and device for identifying access attack
CN113607415A (en) Bearing fault diagnosis method based on short-time stochastic resonance under variable rotating speed
Cao et al. A real-time spike classification method based on dynamic time warping for extracellular enteric neural recording with large waveform variability
CN104644160A (en) Electrocardiogram pseudo-difference signal identification method and device
CN111160317A (en) Weak Signal Blind Extraction Method
RU2439679C1 (en) Method of nonparametric signal recognition
CN103886868B (en) Impulsive sound detection method and detection system
Malik et al. Automatic threshold optimization in nonlinear energy operator based spike detection
CN108198558B (en) Voice recognition method based on CSI data
CN119128498B (en) A method for extracting time-frequency features of kneading machine reducer fault
CN108685561B (en) A signal analysis method and device
CN113591769A (en) Non-contact heart rate detection method based on photoplethysmography
CN113571092A (en) Method for identifying abnormal sound of engine and related equipment thereof
CN110327043B (en) Event-related potential waveform map solving method based on sparse modeling
CN117711433A (en) Voiceprint anomaly detection method, device and storage medium based on deep U-shaped network
CN117153168A (en) Detection and extraction methods, systems, equipment and media for cetacean echolocation signals
Zhou et al. Spike sorting using hidden markov models

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20150818