1.一种基于相似三角波形匹配延拓的LMD端点效应改善方法,其特征在于,包括以下步骤:S1、对任意的一个信号,以端点S1、第一个极大值点M1与第一个极小值点N1组成样本三角波形,记 为其对应的特征三角形,称为样本特征三角形;
S2、以信号中相邻极值点Mi和Ni作为待匹配三角波形中的两个端点,分别对应中的M1和N1,并根据样本特征三角形和相似性原则,计算待匹配三角波形起点Si对应的时刻t(Si);
S3、根据时刻t(Si)确定起点Si的信号值,并根据Mi、Ni和Si构成信号中待匹配三角波形对应的样本特征三角形 ,并计算得到样本特征三角形 与样本特征三角形 的三边比例值;
S4、根据三边比例值,计算得到匹配误差;
S5、判断最小匹配误差是否小于等于预设的最小匹配误差阈值,若是,则进入步骤S6,否则,进入步骤S7;
S6、根据判断结果,得到最优匹配波形,并根据最优匹配波形对信号左端进行延拓,并对信号左端延拓信号进行LMD分解,得到端点效应改善后的LMD分解结果;
S7、若未匹配到最优匹配波形,则根据信号中全部极大值点Mm和相邻的极小值点Nn计算平均波形;
S8、利用平均波形对信号左端进行延拓,并利用三次样条插值法计算得到每个左端延拓信号中离散采样点的信号值,完成对信号左端的延拓,基于延拓后的左端信号进行LMD分解,得到端点效应改善后的LMD分解结果;
S9、采用步骤S1‑步骤S8的方法,对信号右端进行延拓,基于延拓后的右端信号进行LMD分解,得到端点效应改善后的LMD分解结果。
2.根据权利要求1所述的基于相似三角波形匹配延拓的LMD端点效应改善方法,其特征在于,所述待匹配三角波形起点对应的时刻t(Si)的表达式如下:其中,t(Ni)表示待匹配三角波形中Ni所在的时刻,t(N1)表示样本三角波形中N1所在的时刻,t(S1)表示样本三角波形中S1所在的时刻,t(Mi)表示待匹配三角波形中Mi所在的时刻,t(M1)表示样本三角波形中极大值M1所在的时刻,Si、Mi和Ni分别表示待匹配三角波形中的起点、极大值点和极小值点。
3.根据权利要求2所述的基于相似三角波形匹配延拓的LMD端点效应改善方法,其特征在于,所述步骤S3具体为:根据时刻t(Si)确定起点Si的信号值,并根据Mi、Ni和Si构成信号中待匹配三角波形对应的样本特征三角形 ;
根据信号中待匹配三角波形对应的样本特征三角形 ,利用三角形相似原理,计算得到样本特征三角形 与样本特征三角形 的三边比例值。
4.根据权利要求3所述的基于相似三角波形匹配延拓的LMD端点效应改善方法,其特征在于,所述三边比例值的表达式如下:其中,K1i、K2i和K3i表示三边比例值, 表示距离。
5.根据权利要求4所述的基于相似三角波形匹配延拓的LMD端点效应改善方法,其特征在于,所述匹配误差的表达式如下:其中,e(ki)表示匹配误差, 表示取最大值, 表示取最小值, 表示向上取整。
6.根据权利要求5所述的基于相似三角波形匹配延拓的LMD端点效应改善方法,其特征在于,所述步骤S6包括以下步骤:S601、根据判断结果,将最小匹配误差阈值 对应的三角波形作为最优波形;
S602、从最优波形的起点Sb往前截取至某一极小值点Nb处的所有信号序列,并记为lx;
S603、根据信号序列lx,计算得到信号集合,并基于信号集合向信号左端进行延拓;
S604、对信号左端延拓信号进行LMD分解。
7.根据权利要求6所述的基于相似三角波形匹配延拓的LMD端点效应改善方法,其特征在于,所述信号集合的表达式如下:其中,Lx表示信号集合, 表示三边比例值均值,C表示信号值的平移量, 表示信号序列lx的终点信号值, 表示样本三角波形的端点信号值。
8.根据权利要求7所述的基于相似三角波形匹配延拓的LMD端点效应改善方法,其特征在于,所述步骤S8包括以下步骤:S801、计算信号左端端点S1与第一个极大值M1之间的采样间隔 :S802、根据信号中全部极大值点Mm和相邻的极小值点Nn,计算p组采样间隔 ,并根据采样间隔 计算得到平均波形 ,其中,所述平均波形 为极大值点Mm和相邻的极小值点Nn之间的平均采样间隔;
其中,t(Mm)表示信号中Mm所在的时刻,t(Nn)表示信号中Nn所在的时刻,k表示每个采样间隔的序号;
S803、判断平均波形 是否小于等于采样间隔 ,若是,则时刻 处为一极小值点,并利用三角形相似原理,计算得到时刻 处的信号值 ,并进入步骤S805,否则,所述平均波形 大于采样间隔 ,并进入步骤S804,其中, 表示重新确定的极小值点的采样时刻;
S804、取信号值 向左延拓的一极小值,计算得到该极小值点对应的时刻 ,并利用三角形相似原理,计算得到该时刻 得的信号值,完成对信号左端的延拓,基于延拓后的左端信号进行LMD分解,得到端点效应改善后的LMD分解结果;
S805、根据信号值 ,利用三次样条插值法,按采样间隔计算得到 每个离散采样点时刻对应的信号值,完成对信号左端的延拓,基于延拓后的左端信号进行LMD分解,得到端点效应改善后的LMD分解结果。
9.根据权利要求8所述的基于相似三角波形匹配延拓的LMD端点效应改善方法,其特征在于,所述时刻 的表达式如下:所述信号值 的表达式如下:
其中, 表示样本三角形波中极大值M1的信号值, 表示样本三角形波中端点S1的信号值;
所述时刻 的表达式如下:
其中, 表示重新确定的极小值点N0与样本三角波形中的极大值点M1的信号值的差值, 表示样本三角波形中的端点和极大值点的信号值的差值。