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基于CEEMD-排列熵的循环策略信号提取方法

尹昱东 明勇 边羽

尹昱东, 明勇, 边羽. 基于CEEMD-排列熵的循环策略信号提取方法[J]. 制造技术与机床, 2022, (3): 80-85. doi: 10.19287/j.cnki.1005-2402.2022.03.013
引用本文: 尹昱东, 明勇, 边羽. 基于CEEMD-排列熵的循环策略信号提取方法[J]. 制造技术与机床, 2022, (3): 80-85. doi: 10.19287/j.cnki.1005-2402.2022.03.013
YIN Yudong, MING Yong, BIAN Yu. A circular strategies signal extraction method based on CEEMD and permutation entropy[J]. Manufacturing Technology & Machine Tool, 2022, (3): 80-85. doi: 10.19287/j.cnki.1005-2402.2022.03.013
Citation: YIN Yudong, MING Yong, BIAN Yu. A circular strategies signal extraction method based on CEEMD and permutation entropy[J]. Manufacturing Technology & Machine Tool, 2022, (3): 80-85. doi: 10.19287/j.cnki.1005-2402.2022.03.013

基于CEEMD-排列熵的循环策略信号提取方法

doi: 10.19287/j.cnki.1005-2402.2022.03.013
基金项目: 

国家自然科学基金青年科学基金项目 61701049

内蒙古自然科学基金面上项目 2019MS06012

四川省科技厅项目 2020YFS0216

四川省教育厅科研项目 14156774

详细信息
    作者简介:

    尹昱东,男,1983年生,博士研究生在读、工程师,主要从事智能制造、边缘计算及医工交叉等方面的研究。E-mail:yyd198300@aliyun.com

    通讯作者:

    明勇,男,1975年生,博士,教授,主要从事数据分析与处理、人工智能及应用等方面的研究。E-mail:my13913540@163.com

  • 中图分类号: TN101

A circular strategies signal extraction method based on CEEMD and permutation entropy

  • 摘要: 针对EEMD阈值降噪处理方法时效性差且噪声难以准确估计问题,提出了基于CEEMD-排列熵的循环策略信号提取方法。原始信号经CEEMD处理,对信号叠加相反白噪声抑制白噪声引起重构误差的同时简化了计算方法,对分解得到的本征模态分量通过计算排列熵确定噪声分量和信号分量,考虑到信号中噪声先验知识未知,在奇异值分解的基础上,建立信号提取的循环策略,该方法不需要信号任何先验知识,在去噪同时,还可以减少有用细节失真。通过仿真信号和混沌信号降噪处理,结果表明所提方法不仅有效剔除了噪声干扰,而且减少了有用细节流失。

     

  • 图  1  循环策略方法

    图  2  Lorenz时间序列图

    图  3  CEEMD结果

    图  4  三种降噪方法比较

    图  5  从上到下依次为传统CEEMD、CEEMD-小波、本文方法的重构误差

    图  6  不同噪声强度信号的降噪结果比较

    图  7  双势阱试验实物图

    图  8  降噪前后混沌信号特征

    图  9  预测结果比较

    表  1  几种信号的排列熵

    信号类型 白噪声 高斯白噪声 正弦信号 调幅信号 调幅调频信号 间歇性信号
    排列熵 0.969 8 0.971 4 0.373 9 0.242 4 0.262 9 0.614 6
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    表  2  4种方法各项指标比较

    方法 噪声幅值 噪声次数 计算耗时/s 信噪比/dB RMSE
    EEMD 0.1 100 28.257 3 5.374 2 0.783 5
    传统CEEMD 0.1 50×2 8.375 2 5.536 8 0.733 2
    CEEMD-小波 0.1 50×2 8.652 4 6.358 9 0.657 4
    本文方法 0.1 50×2 9.473 5 7.277 2 0.522 3
    下载: 导出CSV
  • [1] Arul V M, Annadurai S. Chaotic social spider algorithm for load balance aware task scheduling in cloud computing[J]. Cluster Computing, 2019, 22(9): 1-11.
    [2] 楚树坡, 周慎杰, 栾德玉, 等. 混沌转速搅拌混合及实验研究[J]. 过程工程学报, 2010, 10(4): 650-654. https://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-HGYJ201004007.htm
    [3] Wu Y Q, Ji S X. Image contourlet threshold de-noising based on chaotic particle swarm optimization[J]. Acta Photonica Sinica, 2010, 39(9): 1645-1651. doi: 10.3788/gzxb20103909.1645
    [4] Huang N E, Shen Z, Long S R, et al. The empirical mode decomposition andthe Hilbert spectrum for nonlinear and non-stationary time analysis[J]. Proceedings of the Royal Society of London, 1998, 454(12): 903-995.
    [5] Wu Z H, Huang N E. Ensemble empirical mode decomposition: a noise-assisted data analysis method[J]. Advances in Adaptive Data Analysis, 2009, 1(2): 1-4.
    [6] Wang W B, Jin Y Y, Wang B. Chaotic signal de-noising based on adaptive threshold synchrosqueezed wavelet transform[J]. Acta Electronica Sinica, 2018, 46(7): 1652-1657.
    [7] 黎恒, 李智, 莫玮, 等. 噪声干扰环境下抑制EMD模态混叠方法[J]. 信号处理, 2015, 31(8): 956-961. doi: 10.3969/j.issn.1003-0530.2015.08.011
    [8] Gan Y, Sui L F, Wu J F, et al. An EMD threshold de-noising method for inertial sensors[J]. Measurement, 2014, 49: 34-41. doi: 10.1016/j.measurement.2013.11.030
    [9] 刘韬, 徐爱功, 隋心. 惯性导航EEMD区间阈值降噪方法[J]. 测绘学报, 2018, 47(7): 907-915. https://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-CHXB201807004.htm
    [10] Yeh J R, Shieh J S. Complementary ensemble empirical mode decomposition: a novel noise enhanced data analysis method[J]. Advances in Adaptive Data Analysis, 2010, 2(2): 135-156. doi: 10.1142/S1793536910000422
    [11] 周涛涛, 朱显明, 彭伟才, 等. 基于CEEMD和排列熵的故障数据小波阈值降噪方法[J]. 振动与冲击, 2015, 34(23): 207-211. https://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-ZDCJ201523037.htm
    [12] 郑近德, 程军圣, 杨宇. 改进的EEMD算法及应用研究[J]. 振动与冲击, 2013, 32(21): 21-26. doi: 10.3969/j.issn.1000-3835.2013.21.004
    [13] Zhang T, Liu D, Yuan S, et al. Blind estimation of the combination code and the information sequences for BOC signal with improved SVD algorithm[J]. Systems Engineering and Electronics, 2019, 41(1): 194-202.
    [14] ZhangJ, Hou G, Zhao Y, et al. Damage diagnosis of hydraulic structure based on permutation entropy[J]. Journal of Vibration Measurement & Diagnosis, 2018, 38(2): 234-239.
    [15] Savitzhy A, Golay M J. Smoothing and differentiation of data by simplified least squares procedures[J]. Analytical Chemistry, 1964(7): 1627-1639.
    [16] SparrowC. The Lorenz equations: bifurcations, chaos, and strange attractors[M]. Berlin: Springer Verlag, 1982.
    [17] 刘树勇, 位秀雷, 王基, 等. 基于双势阱系统的混沌振动研究[J]. 振动与冲击, 2017(24): 23-29. https://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-ZDCJ201724004.htm
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  • 收稿日期:  2021-08-31
  • 网络出版日期:  2022-03-12

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