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专利号: 2022102114105
申请人: 安徽工业大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 计算;推算;计数
更新日期:2026-07-29
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种基于STFT周期性能量峰的船舶螺旋桨转速预报方法,其特征在于,其步骤为:步骤一、将螺旋桨噪声信号进行STFT处理,通过比较分析时频谱图中特征量来确定窗函数和窗口长度;

步骤二、利用步骤一所得窗函数及窗口长度参数,对螺旋桨噪声信号进行STFT处理,获得时频谱图信息;

步骤三、提取螺旋桨噪声信号的时频特征,并且统计时频图出现的周期性能量峰的时间节点;

步骤四、利用步骤三中所获得的能量峰时间节点,采用差值平均值法求得周期时间,并与螺旋桨转速进行相关性分析;建立平均周期时间与螺旋桨转速的相关关系,利用该相关关系进行螺旋桨转速预报。

2.根据权利要求1所述的一种基于STFT周期性能量峰的船舶螺旋桨转速预报方法,其特征在于:步骤一中利用螺旋桨噪声信号作为实验示例,采用矩形窗、三角窗、汉宁窗、海明窗、高斯窗以及布莱克曼窗六种窗函数,对螺旋桨噪声信号进行STFT处理,选择特征最明显的函数作为后续分析的窗函数;并且比较窗口长度分别为128、256、512、1024的时频谱图,获取最优窗口长度L。

3.根据权利要求2所述的一种基于STFT周期性能量峰的船舶螺旋桨转速预报方法,其特征在于:步骤一选择三角窗函数作为后续分析的窗函数,确定窗口长度为512。

4.根据权利要求3所述的一种基于STFT周期性能量峰的船舶螺旋桨转速预报方法,其特征在于:步骤二具体过程为:窗口长度为L时,三角窗的系数w(n)如下,

对噪声信号x(t)加窗处理:y(t)=x(t)·w(t‑τ0)其中w(t‑τ0)是中心位置在t=τ0处的窗函数;

对加窗信号y(t)进行傅里叶变换:

其中,STFT(ω,τ)就是噪声信号进行STFT处理后的结果。

5.根据权利要求4所述的一种基于STFT周期性能量峰的船舶螺旋桨转速预报方法,其特征在于:步骤二设置窗口移动步长为L/2,傅里叶变换长度为4L。

6.根据权利要求1‑5任一项所述的一种基于STFT周期性能量峰的船舶螺旋桨转速预报方法,其特征在于:步骤三具体过程为:(1)重复步骤二,获得至少三种转速情况下螺旋桨噪声信号的STFT时频图;

(2)提取时频谱图中以时间为变量的周期性能量峰,并统计各能量峰对应的时间点。

7.根据权利要求6所述的一种基于STFT周期性能量峰的船舶螺旋桨转速预报方法,其特征在于:步骤四具体过程为:将一个周期能量峰的时间与其对应的转速相乘,得到螺旋桨转速n与能量峰周期时间T的关系:n×T=1          (3)

将时频谱图中与0s最近的一条能量峰作为第一个时间点的能量峰,依次选取9个时间点的能量峰,每两个能量峰之间的时间之差为一个周期,依次求得9个能量峰的周期时间,利用差值平均值求得最终的平均周期时间T:其中,m为总能量峰数,t为能量峰时间节点;

将得到的平均周期时间与螺旋桨转速建立一一映射关系,通过螺旋桨噪声信号的STFT来预报船舶螺旋桨的转速。