专利名称：基于可预测性分析的信号成分特性的辨识方法
技术领域：
本发明涉及信号处理领域，尤其涉及一种基于可预测性分析的信号成分特性的辨识方法。
背景技术：
随着非线性动力学的快速发展，人们对于信号特性的理解更加深入。非线性研究中的混沌理论研究表明，一些表面十分复杂的随机过程往往只是由一些简单的规则物理规律产生的。对于这类具有规则非线性结构的信号，传统的线性信号分析手段很难直接对其有效处理，必须借助特定的非线性处理手段才能透过复杂的表象去观察其本质的规律性。在对信号进行行之有效的处理之前，必须明确的辨识信号的特性，判断所分析处理的信号其究竟是确定性线性信号、确定性非线性信号还是随机过程。对于确定性线性信号的信号特性和参数的辨识方法一般采用功率谱估计，但是这类方法无法区分确定性非线性信号和随机过程。对于确定性非线性信号的辨识一般采用在其重构相空间内的进行几何规则度的测量，但是此类方法需要在重构相空间时精确获得嵌入维数和延迟时长的参数值，这在实际应用中难以准确估计；同时这类方法需要尽可能长的数据长度和较高的计算代价，这使得此类方法很难保证实际应用中的实时性。
发明内容
本发明提供的一种基于可预测性分析的信号成分特性的辨识方法，提供了一种具有简便计算流程的信号特性辨识方法，以实现对信号特性进行准确高效的识别。为了达到上述目的，本发明提供一种基于可预测性分析的信号成分特性的辨识方法，该方法包含以下步骤
步骤I、输入待辨识信号X(t)；
步骤2、利用线性预测模型和非线性预测模型对所分析信号按照递增的预测阶数进行预测序列的估计；
步骤3、记录线性预测模型和非线性预测模型在不同预测阶数下的预测误差，分别获得线性预测和非线性预测的“预测阶数——误差”关系曲线；
步骤4、提取线性预测和非线性预测获得的“预测阶数——误差”关系曲线的变化趋势， 进行信号特性的辨识判断，判断信号是确定性线性信号，还是确定性非线性信号，还是随机过程。所述的步骤2包含以下步骤
步骤2. I、利用线性预测模型进行线性预测分析；
线性预测模型的基本原理是时间序列ζ( )中任意时刻的值可以由其前面产个值的线性组合表示，即
权利要求
1.一种基于可预测性分析的信号成分特性的辨识方法，其特征在于，该方法包含以下步骤步骤I、输入待辨识信号X(t)；步骤2、利用线性预测模型和非线性预测模型对所分析信号按照递增的预测阶数进行预测序列的估计；步骤3、记录线性预测模型和非线性预测模型在不同预测阶数下的预测误差，分别获得线性预测和非线性预测的“预测阶数——误差”关系曲线；步骤4、提取线性预测和非线性预测获得的“预测阶数——误差”关系曲线的变化趋势， 进行信号特性的辨识判断，判断信号是确定性线性信号，还是确定性非线性信号，还是随机过程。
2.如权利要求I所述的基于可预测性分析的信号成分特性的辨识方法，其特征在于， 所述的步骤2包含以下步骤步骤2. I、利用线性预测模型进行线性预测分析；线性预测模型的基本原理是时间序列ζ( )中任意时刻的值可以由其前面产个值的线性组合表示，即
3.如权利要求2所述的基于可预测性分析的信号成分特性的辨识方法，其特征在于， 所述的步骤2. I和步骤2. 2同时进行。
4.如权利要求3所述的基于可预测性分析的信号成分特性的辨识方法，其特征在于， 所述的步骤2. I包含以下步骤步骤2. I. I、首次预测的线性预测阶数设为P=2 ；步骤2.1.2、进行线性预测分析，获得预测时间序列m ；步骤2. I. 3、计算预测误差f %其中，Z为预测序列的长度，σ、为原时间序列信号X(X)的标准差；步骤2. I. 4、设N为预设最大预测阶数，判断Ρ〈Ν是否成立，若是，则Ρ=Ρ+1，进行步骤2.I. 2，若否，则进行步骤3。
5.如权利要求3所述的基于可预测性分析的信号成分特性的辨识方法，其特征在于， 所述的步骤2. 2包含以下步骤步骤2. 2. I、首次预测的非线性预测阶数设为Κ=2 ；步骤2.2.2、进行非线性预测分析，获得预测时间序列m ;步骤2. 2. 3、计算预测误差
6.如权利要求I所述的基于可预测性分析的信号成分特性的辨识方法，其特征在于， 所述的步骤4中，不同类型信号的“预测阶数——误差”关系曲线的变化趋势规律如下·1、确定性线性信号其线性预测误差随着预测阶数增加而减小，达到一定数值后趋于稳定；其非线性预测误差随着预测阶数增加而减小，达到一定数值后趋于稳定；·2、确定性非线性信号其线性预测误差随着预测阶数增加而减小，不会趋于稳定值；其非线性预测误差随着预测阶数增加而减小，达到一定数值后趋于稳定；·3、随机过程其线性预测误差随着预测阶数增加而减小；其非线性预测误差呈随机分布。
全文摘要
一种基于可预测性分析的信号成分特性的辨识方法，该方法利用线性预测模型和非线性预测模型对所分析信号按照递增的预测阶数进行预测序列的估计，记录线性预测模型和非线性预测模型在不同预测阶数下的预测误差，分别获得线性预测和非线性预测的“预测阶数——误差”关系曲线，提取线性预测和非线性预测获得的“预测阶数——误差”关系曲线的变化趋势，进行信号特性的辨识判断，判断信号是确定性线性信号，还是确定性非线性信号，还是随机过程。本发明提供了一种具有简便计算流程的信号特性辨识方法，以实现对信号特性进行准确高效的识别。
文档编号G05B17/02GK102608921SQ20121006999
公开日2012年7月25日 申请日期2012年3月16日 优先权日2012年3月16日
发明者包飞, 陈潜 申请人:上海无线电设备研究所