基于多个交叠线性调频组的振动信号提取方法及装置.pdf

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1、(19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 202010711852.7 (22)申请日 2020.07.22 (71)申请人 清华大学 地址 100084 北京市海淀区双清路30号 (72)发明人 何源蒋成堃郭俊辰刘云浩 金梦 (74)专利代理机构 北京国昊天诚知识产权代理 有限公司 11315 代理人 朱文杰 (51)Int.Cl. G01H 9/00(2006.01) (54)发明名称 一种基于多个交叠线性调频组的振动信号 提取方法及装置 (57)摘要 本发明实施例公开了一种基于多个交叠线 性调频组的振动信号提取方法。

2、及装置， 所述方法 包括： 基于预设分组间隔和预设分组数， 将每个 线性调频信号周期内的差拍信号内包含的多个 快时间采样信号划分为多个快时间采样信号组； 基于预设傅里叶变换算法， 对每个所述快时间采 样信号组内包含的快时间采样信号进行变换处 理， 得到与所述差拍信号对应的目标信号； 基于 每个所述线性调频信号周期内的所述目标信号， 确定对应的多个慢时间采样序列； 基于预设复信 号平面圆弧拟合算法和所述慢时间采样序列， 确 定每个所述慢时间采样序列对应的目标静态杂 波分量， 并基于每个所述慢时间采样序列中的目 标信号以及对应的所述目标静态杂波分量， 确定 目标振动信号。 权利要求书3页 说明书1。

3、8页 附图5页 CN 111964773 A 2020.11.20 CN 111964773 A 1.一种基于多个交叠线性调频组的振动信号提取方法， 其特征在于， 包括： 基于预设分组间隔和预设分组数， 将每个线性调频信号周期内的差拍信号内包含的多 个快时间采样信号划分为多个快时间采样信号组， 每相邻两个所述快时间采样信号组之间 具有预设数量的相同的所述快时间采样信号， 所述差拍信号为信号收发设备的发送信号的 共轭与所述信号收发设备接收到的目标物体针对所述发送信号返回的反射信号的乘积； 基于预设傅里叶变换算法， 对每个所述快时间采样信号组内包含的快时间采样信号进 行变换处理， 得到与所述差拍信。

4、号对应的目标信号， 所述目标信号为所述目标物体对应距 离单位的信号； 基于每个所述线性调频信号周期内的所述目标信号， 确定对应的多个慢时间采样序 列， 所述慢时间采样序列包括来自不同的所述线性调频信号周期的、 且采样时间等效的所 述目标信号； 基于预设复信号平面圆弧拟合算法和所述慢时间采样序列， 确定每个所述慢时间采样 序列对应的目标静态杂波分量， 并基于每个所述慢时间采样序列中的目标信号以及对应的 所述目标静态杂波分量， 确定目标振动信号。 2.根据权利要求1所述的方法， 其特征在于， 所述基于预设复信号平面圆弧拟合算法和 所述慢时间采样序列， 确定每个所述慢时间采样序列对应的目标静态杂波分。

5、量， 包括： 基于预设几何距离的半径约束圆拟合算法和每个所述慢时间采样序列对应的目标半 径约束， 确定每个所述慢时间采样序列对应的第一静态杂波分量； 从所述每个慢时间采样序列的每个目标信号中， 删除对应的所述第一静态杂波分量， 得到与每个所述目标信号对应的第一信号； 确定每个所述慢时间采样序列中的目标信号在复信号平面构成的圆弧圆心朝原点方 向的单位向量； 基于所述第一信号、 所述每个慢时间采样序列对应的单位向量， 以及所述复信号平面 圆弧拟合算法， 确定所述复信号平面构成的圆弧的第一圆弧半径； 在所述第一圆弧半径满足预设收敛条件的情况下， 将所述第一静态杂波分量确定为所 述目标静态杂波分量。 。

6、3.根据权利要求2所述的方法， 其特征在于， 所述方法还包括： 在所述第一圆弧半径未满足所述预设收敛条件的情况下， 获取与所述第一圆弧半径对 应的每个所述慢时间采样序列对应的第一缩放因子和第一平移因子； 基于所述第一圆弧半径， 以及每个所述慢时间采样序列对应的第一缩放因子和第一平 移因子， 确定与每个所述慢时间采样序列对应的第二圆弧半径； 基于所述第二圆弧半径， 确定与每个所述慢时间采样序列对应的第一半径约束， 并将 所述第一半径约束确定为与每个所述慢时间采样序列对应的所述目标半径约束。 4.根据权利要求3所述的方法， 其特征在于， 所述基于所述第一信号、 所述每个慢时间 采样序列对应的单位向。

7、量， 以及所述复信号平面圆弧拟合算法， 确定所述复信号平面构成 的圆弧的第一圆弧半径， 包括： 基于所述第一信号、 所述每个慢时间采样序列对应的单位向量， 以及公式 权利要求书 1/3 页 2 CN 111964773 A 2 确定所述复信号平面构成的圆弧的第一圆弧半径， 其中， p为第p个所述慢时间采用序 列， P为所述慢时间采样序列的个数， n为第n个第一信号， N为所述目标信号的个数， 为所 述第一圆弧半径， p为第p个所述慢时间采样序列对应的所述第一缩放因子， yp( n)为第p 个所述慢时间采样序列中第n个第一信号， p为第p个所述慢时间采样序列对应的所述第一 平移因子， yp为所述。

8、第p个慢时间采样序列的单位向量。 5.根据权利要求4所述的方法， 其特征在于， 所述基于所述第一圆弧半径， 以及每个所 述慢时间采样序列对应的第一缩放因子和第一平移因子， 确定与每个所述慢时间采样序列 对应的第二圆弧半径， 包括： 将所述第一圆弧半径， 以及每个所述慢时间采样序列对应的第一缩放因子和第一平移 因子， 代入公式 确定与每个所述慢时间采样序列对应的第二圆弧半径， 其中， p为第p个所述慢时间采 样序列，与第p个所述慢时间采样序列对应的第二圆弧半径， 为所述第一圆弧半径， p 为第p个所述慢时间采样序列对应的第一缩放因子， p为第p个所述慢时间采样序列对应的 第一平移因子。 6.根据。

9、权利要求1所述的方法， 其特征在于， 所述基于每个所述慢时间采样序列中的目 标信号以及对应的所述目标静态杂波分量， 确定目标振动信号， 包括： 基于每个所述慢时间采样序列中的目标信号以及对应的所述目标静态杂波分量， 确定 每个所述慢时间采样序列对应的第一振动信号； 在所述第一振动信号的数量大于预设数量阈值的情况下， 根据预设四分位数均值算法 和所述第一振动信号， 确定所述目标振动信号。 7.一种基于多个交叠线性调频组的振动信号提取装置， 其特征在于， 包括： 信号分组模块， 用于基于预设分组间隔和预设分组数， 将每个线性调频信号周期内的 差拍信号内包含的多个快时间采样信号划分为多个快时间采样信。

10、号组， 每相邻两个所述快 时间采样信号组之间具有预设数量的相同的快时间采样信号， 所述差拍信号为信号收发设 备的发送信号的共轭与所述信号收发设备接收到的目标物体针对所述发送信号返回的反 射信号的乘积； 信号转换模块， 用于基于预设傅里叶变换算法， 对每个所述快时间采样信号组内包含 的快时间采样信号进行变换处理， 得到与所述差拍信号对应的目标信号， 所述目标信号为 所述目标物体对应距离单位的信号； 序列确定模块， 用于基于每个所述线性调频信号周期内的所述目标信号， 确定对应的 多个慢时间采样序列， 所述慢时间采样序列包括来自不同的所述线性调频信号周期的、 且 采样时间等效的所述目标信号； 信号确。

11、定模块， 用于基于预设复信号平面圆弧拟合算法和所述慢时间采样序列， 确定 权利要求书 2/3 页 3 CN 111964773 A 3 每个所述慢时间采样序列对应的目标静态杂波分量， 并基于每个所述慢时间采样序列中的 目标信号以及对应的所述目标静态杂波分量， 确定目标振动信号。 8.根据权利要求7所述的装置， 其特征在于， 所述信号确定模块， 用于： 基于预设几何距离的半径约束圆拟合算法和每个所述慢时间采样序列对应的目标半 径约束， 确定每个所述慢时间采样序列对应的第一静态杂波分量； 从所述每个慢时间采样序列的每个目标信号中， 删除对应的所述第一静态杂波分量， 得到与每个所述目标信号对应的第一。

12、信号； 确定每个所述慢时间采样序列中的目标信号在复信号平面构成的圆弧圆心朝原点方 向的单位向量； 基于所述第一信号、 所述每个慢时间采样序列对应的单位向量， 以及所述复信号平面 圆弧拟合算法， 确定所述复信号平面构成的圆弧的第一圆弧半径； 在所述第一圆弧半径满足预设收敛条件的情况下， 将所述第一静态杂波分量确定为所 述目标静态杂波分量。 9.一种电子设备， 其特征在于， 包括处理器、 存储器及存储在所述存储器上并可在所述 处理器上运行的计算机程序， 所述计算机程序被所述处理器执行时实现如权利要求1至6中 任一项所述的基于多个交叠线性调频组的振动信号提取方法的步骤。 10.一种计算机可读存储介质。

13、， 其特征在于， 所述计算机可读存储介质上存储计算机程 序， 所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1至6中任一项所述的基于多个交叠线 性调频组的振动信号提取方法的步骤。 权利要求书 3/3 页 4 CN 111964773 A 4 一种基于多个交叠线性调频组的振动信号提取方法及装置 技术领域 0001 本发明涉及计算机技术领域， 尤其涉及一种基于多个交叠线性调频组的振动信号 提取方法及装置。 背景技术 0002 在现代工业中， 可以通过多个振动参数指标， 对机器的运行工况进行监测， 而如何 准确的获取振动参数指标数据， 成为工业自动化监测场景中的关键问题。 0003 目前， 可以基于毫米。

14、波雷达无线测振的方法， 获取机器的振动信号(如振动信号的 振幅、 振动频率等)， 可以由毫米波雷达主动发出探测信号， 并接收经由目标物体反射的信 号， 在根据反射信号的相位模型， 计算出目标物体的振动信号， 并且估计振动信号的振幅和 频率。 0004 由于反射信号中还包括来自除目标物体外的非振动物体反射的静态杂波， 所以， 可以通过复信号平面圆弧拟合方法对静态杂波进行消除， 但是， 在振动信号信噪比较低(如 测量距离远、 测量振幅小等)的情况下， 噪音会淹没信号的圆弧特性， 因此对静态杂波的消 除效果差， 导致振动信号提取的准确性差。 发明内容 0005 本发明实施例的目的是提供一种基于多个交。

15、叠线性调频组的振动信号提取方法 及装置， 以解决现有技术中在对振动信号进行提取时， 存在的振动信号提取准确性差的问 题。 0006 为解决上述技术问题， 本发明实施例是这样实现的： 0007 第一方面， 本发明实施例提供的一种基于多个交叠线性调频组的振动信号提取方 法， 所述方法包括： 0008 基于预设分组间隔和预设分组数， 将每个线性调频信号周期内的差拍信号内包含 的多个快时间采样信号划分为多个快时间采样信号组， 每相邻两个所述快时间采样信号组 之间具有预设数量的相同的快时间采样信号， 所述差拍信号为信号收发设备的发送信号的 共轭与所述信号收发设备接收到的目标物体针对所述发送信号返回的反射。

16、信号的乘积； 0009 基于预设傅里叶变换算法， 对每个所述快时间采样信号组内包含的快时间采样信 号进行变换处理， 得到与所述差拍信号对应的目标信号， 所述目标信号为所述目标物体对 应距离单位的信号； 0010 基于每个所述线性调频信号周期内的所述目标信号， 确定对应的多个慢时间采样 序列， 所述慢时间采样序列包括来自不同的所述线性调频信号周期的、 且采样时间等效的 所述目标信号； 0011 基于预设复信号平面圆弧拟合算法和所述慢时间采样序列， 确定每个所述慢时间 采样序列对应的目标静态杂波分量， 并基于每个所述慢时间采样序列中的目标信号以及对 应的所述目标静态杂波分量， 确定目标振动信号。 。

17、说明书 1/18 页 5 CN 111964773 A 5 0012 可选地， 所述基于预设复信号平面圆弧拟合算法和所述慢时间采样序列， 确定每 个所述慢时间采样序列对应的目标静态杂波分量， 包括： 0013 基于预设几何距离的半径约束圆拟合算法和每个所述慢时间采样序列对应的目 标半径约束， 确定每个所述慢时间采样序列对应的第一静态杂波分量； 0014 从所述每个慢时间采样序列的每个目标信号中， 删除对应的所述第一静态杂波分 量， 得到与每个所述目标信号对应的第一信号； 0015 确定每个所述慢时间采样序列中的目标信号在复信号平面构成的圆弧圆心朝原 点方向的单位向量； 0016 基于所述第一信。

18、号、 所述每个慢时间采样序列对应的单位向量， 以及所述复信号 平面圆弧拟合算法， 确定所述复信号平面构成的圆弧的第一圆弧半径； 0017 在所述第一圆弧半径满足预设收敛条件的情况下， 将所述第一静态杂波分量确定 为所述目标静态杂波分量。 0018 可选地， 所述方法还包括： 0019 在所述第一圆弧半径未满足所述预设收敛条件的情况下， 获取与所述第一圆弧半 径对应的每个所述慢时间采样序列对应的第一缩放因子和第一平移因子； 0020 基于所述第一圆弧半径， 以及每个所述慢时间采样序列对应的第一缩放因子和第 一平移因子， 确定与每个所述慢时间采样序列对应的第二圆弧半径； 0021 基于所述第二圆弧。

19、半径， 确定与每个所述慢时间采样序列对应的第一半径约束， 并将所述第一半径约束确定为与每个所述慢时间采样序列对应的所述目标半径约束。 0022 可选地， 所述基于所述第一信号、 所述每个慢时间采样序列对应的单位向量， 以及 所述复信号平面圆弧拟合算法， 确定所述复信号平面构成的圆弧的第一圆弧半径， 包括： 0023 基于所述第一信号、 所述每个慢时间采样序列对应的单位向量， 以及公式 0024 0025 确定所述复信号平面构成的圆弧的第一圆弧半径， 其中， p为第p个所述慢时间采 用序列， P为所述慢时间采样序列的个数， n为第n个第一信号， N为所述目标信号的个数， 为所述第一圆弧半径， p。

20、为第p个所述慢时间采样序列对应的所述第一缩放因子， yp( n)为 第p个所述慢时间采样序列中第n个第一信号， p为第p个所述慢时间采样序列对应的所述 第一平移因子， yp为所述第p个慢时间采样序列的单位向量。 0026 可选地， 所述基于所述第一圆弧半径， 以及每个所述慢时间采样序列对应的第一 缩放因子和第一平移因子， 确定与每个所述慢时间采样序列对应的第二圆弧半径， 包括： 0027 将所述第一圆弧半径， 以及每个所述慢时间采样序列对应的第一缩放因子和第一 平移因子， 代入公式 0028 0029 确定与每个所述慢时间采样序列对应的第二圆弧半径， 其中， p为第p个所述慢时 间采样序列， 。

21、与第p个所述慢时间采样序列对应的第二圆弧半径， 为所述第一圆弧半 说明书 2/18 页 6 CN 111964773 A 6 径， p为第p个所述慢时间采样序列对应的第一缩放因子， p为第p个所述慢时间采样序列 对应的第一平移因子。 0030 可选地， 所述基于每个所述慢时间采样序列中的目标信号以及对应的所述目标静 态杂波分量， 确定目标振动信号， 包括： 0031 基于每个所述慢时间采样序列中的目标信号以及对应的所述目标静态杂波分量， 确定每个所述慢时间采样序列对应的第一振动信号； 0032 在所述第一振动信号的数量大于预设数量阈值的情况下， 根据预设四分位数均值 算法和所述第一振动信号， 。

22、确定所述目标振动信号。 0033 第二方面， 本发明实施例提供了一种基于多个交叠线性调频组的振动信号提取装 置， 所述装置包括： 0034 信号分组模块， 用于基于预设分组间隔和预设分组数， 将每个线性调频信号周期 内的差拍信号内包含的多个快时间采样信号划分为多个快时间采样信号组， 每相邻两个所 述快时间采样信号组之间具有预设数量的相同的快时间采样信号， 所述差拍信号为信号收 发设备的发送信号的共轭与所述信号收发设备接收到的目标物体针对所述发送信号返回 的反射信号的乘积； 0035 信号转换模块， 用于基于预设傅里叶变换算法， 对每个所述快时间采样信号组内 包含的快时间采样信号进行变换处理， 。

23、得到与所述差拍信号对应的目标信号， 所述目标信 号为所述目标物体对应距离单位的信号； 0036 序列确定模块， 用于基于每个所述线性调频信号周期内的所述目标信号， 确定对 应的多个慢时间采样序列， 所述慢时间采样序列包括来自不同的所述线性调频信号周期 的、 且采样时间等效的所述目标信号； 0037 信号确定模块， 用于基于预设复信号平面圆弧拟合算法和所述慢时间采样序列， 确定每个所述慢时间采样序列对应的目标静态杂波分量， 并基于每个所述慢时间采样序列 中的目标信号以及对应的所述目标静态杂波分量， 确定目标振动信号。 0038 可选地， 所述信号确定模块， 用于： 0039 基于预设几何距离的半。

24、径约束圆拟合算法和每个所述慢时间采样序列对应的目 标半径约束， 确定每个所述慢时间采样序列对应的第一静态杂波分量； 0040 从所述每个慢时间采样序列的每个目标信号中， 删除对应的所述第一静态杂波分 量， 得到与每个所述目标信号对应的第一信号； 0041 确定每个所述慢时间采样序列中的目标信号在复信号平面构成的圆弧圆心朝原 点方向的单位向量； 0042 基于所述第一信号、 所述每个慢时间采样序列对应的单位向量， 以及所述复信号 平面圆弧拟合算法， 确定所述复信号平面构成的圆弧的第一圆弧半径； 0043 在所述第一圆弧半径满足预设收敛条件的情况下， 将所述第一静态杂波分量确定 为所述目标静态杂波。

25、分量。 0044 可选地， 所述装置还包括： 0045 获取模块， 用于在所述第一圆弧半径未满足所述预设收敛条件的情况下， 获取与 所述第一圆弧半径对应的每个所述慢时间采样序列对应的第一缩放因子和第一平移因子； 0046 半径确定模块， 用于基于所述第一圆弧半径， 以及每个所述慢时间采样序列对应 说明书 3/18 页 7 CN 111964773 A 7 的第一缩放因子和第一平移因子， 确定与每个所述慢时间采样序列对应的第二圆弧半径； 0047 约束确定模块， 用于基于所述第二圆弧半径， 确定与每个所述慢时间采样序列对 应的第一半径约束， 并将所述第一半径约束确定为与每个所述慢时间采样序列对应。

26、的所述 目标半径约束。 0048 可选地， 所述信号确定模块， 用于： 0049 基于所述第一信号、 所述每个慢时间采样序列对应的单位向量， 以及公式 0050 0051 确定所述复信号平面构成的圆弧的第一圆弧半径， 其中， p为第p个所述慢时间采 用序列， P为所述慢时间采样序列的个数， n为第n个第一信号， N为所述目标信号的个数， 为所述第一圆弧半径， p为第p个所述慢时间采样序列对应的所述第一缩放因子， yp( n)为 第p个所述慢时间采样序列中第n个第一信号， p为第p个所述慢时间采样序列对应的所述 第一平移因子， yp为所述第p个慢时间采样序列的单位向量。 0052 可选地， 所述。

27、半径确定模块， 用于： 0053 将所述第一圆弧半径， 以及每个所述慢时间采样序列对应的第一缩放因子和第一 平移因子， 代入公式 0054 0055 确定与每个所述慢时间采样序列对应的第二圆弧半径， 其中， p为第p个所述慢时 间采样序列， 与第p个所述慢时间采样序列对应的第二圆弧半径， 为所述第一圆弧半 径， p为第p个所述慢时间采样序列对应的第一缩放因子， p为第p个所述慢时间采样序列 对应的第一平移因子。 0056 可选地， 所述信号确定模块， 用于： 0057 基于每个所述慢时间采样序列中的目标信号以及对应的所述目标静态杂波分量， 确定每个所述慢时间采样序列对应的第一振动信号； 005。

28、8 在所述第一振动信号的数量大于预设数量阈值的情况下， 根据预设四分位数均值 算法和所述第一振动信号， 确定所述目标振动信号。 0059 第三方面， 本发明实施例提供一种电子设备， 包括处理器、 存储器及存储在所述存 储器上并可在所述处理器上运行的计算机程序， 所述计算机程序被所述处理器执行时实现 上述第一方面提供的基于多个交叠线性调频组的振动信号提取方法的步骤。 0060 第四方面， 本发明实施例提供一种计算机可读存储介质， 所述计算机可读存储介 质上存储计算机程序， 所述计算机程序被处理器执行时实现上述第一方面提供的基于多个 交叠线性调频组的振动信号提取方法的步骤。 0061 由以上本发明。

29、实施例提供的技术方案可见， 本发明实施例基于预设分组间隔和预 设分组数， 将每个线性调频信号周期内的差拍信号内包含的多个快时间采样信号划分为多 个快时间采样信号组， 每相邻两个快时间采样信号组之间具有预设数量的相同的快时间采 样信号， 差拍信号为信号收发设备的发送信号的共轭与信号收发设备接收到的目标物体针 说明书 4/18 页 8 CN 111964773 A 8 对发送信号返回的反射信号的乘积， 基于预设傅里叶变换算法， 对每个快时间采样信号组 内包含的快时间采样信号进行变换处理， 得到与差拍信号对应的目标信号， 目标信号为目 标物体对应距离单位的信号， 基于每个线性调频信号周期内的目标信号。

30、， 确定对应的多个 慢时间采样序列， 慢时间采样序列包括来自不同的线性调频信号周期的、 且采样时间等效 的目标信号， 基于预设复信号平面圆弧拟合算法和慢时间采样序列， 确定每个慢时间采样 序列对应的目标静态杂波分量， 并基于每个慢时间采样序列中的目标信号以及对应的目标 静态杂波分量， 确定目标振动信号。 这样， 由于多个快时间采样信号组包含的差拍信号的起 始频率不同， 但又包含相互交叠的差拍信号， 即可以将对目标物体振动的一路观测， 转换为 对目标物体振动的多路观测， 而这些多路观测具备多样性、 等效同步等特征， 因此， 可以提 高在低信噪比的情况下， 基于复信号平面圆弧拟合算法对静态杂波分量。

31、的消除的准确性， 即可以提高对目标振动信号的提取的准确性。 附图说明 0062 为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案， 下面将对实施例或现 有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍， 显而易见地， 下面描述中的附图仅仅是本 发明中记载的一些实施例， 对于本领域普通技术人员来讲， 在不付出创造性劳动性的前提 下， 还可以根据这些附图获得其他的附图。 0063 图1为本发明一种基于多个交叠线性调频组的振动信号提取方法的流程示意图； 0064 图2为本发明一种慢时间采样序列的确定方法的示意图； 0065 图3为本发明一种慢时间采样序列在复信号平面构成的圆弧的示意图； 0066 图4为本。

32、发明另一种基于多个交叠线性调频组的振动信号提取方法的流程示意 图； 0067 图5为本发明一种对比结果的示意图； 0068 图6为本发明另一种对比结果的示意图； 0069 图7为本发明一种基于多个交叠线性调频组的振动信号提取装置的结构示意图； 0070 图8为本发明一种电子设备的结构示意图。 具体实施方式 0071 本发明实施例提供一种基于多个交叠线性调频组的振动信号提取方法及装置。 0072 为了使本技术领域的人员更好地理解本发明中的技术方案， 下面将结合本发明实 施例中的附图， 对本发明实施例中的技术方案进行清楚、 完整地描述， 显然， 所描述的实施 例仅仅是本发明一部分实施例， 而不是全。

33、部的实施例。 基于本发明中的实施例， 本领域普通 技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例， 都应当属于本发明保护 的范围。 0073 实施例一 0074 如图1所示， 本说明书实施例提供一种基于多个交叠线性调频组的振动信号提取 方法， 该方法的执行主体可以为服务器， 该服务器可以是独立的服务器， 也可以是由多个服 务器组成的服务器集群。 该方法具体可以包括以下步骤： 0075 在S102中， 基于预设分组间隔和预设分组数， 将每个线性调频信号周期内的差拍 说明书 5/18 页 9 CN 111964773 A 9 信号包含的多个快时间采样信号划分为多个快时间采样信号组。 00。

34、76 其中， 预设分组间隔可以是根据线性调频信号周期内包含的差拍信号内包含的快 时间采样信号的个数确定的任意分组间隔， 预设分组数可以是任意分组数， 每相邻两个快 时间采样信号组之间可以具有预设数量的相同的快时间采样信号， 差拍信号可以为信号收 发设备的发送信号的共轭与信号收发设备接收到的目标物体针对发送信号返回的反射信 号的乘积， 信号收发设备可以是任意能够发射发送信号并接收反射信号(即经目标物体针 对发送信号返回的发射信号)的设备， 如信号收发设备可以是毫米波雷达。 0077 在实施中， 在现代工业中， 可以通过多个振动参数指标， 对机器的运行工况进行监 测， 而如何准确的获取振动参数指标。

35、数据， 成为工业自动化监测场景中的关键问题。 0078 目前， 可以基于毫米波雷达无线测振的方法， 获取机器的振动信号(如振动信号的 振幅、 振动频率等)， 可以由毫米波雷达主动发出探测信号， 并接收经由目标物体反射的信 号， 在根据反射信号的相位模型， 计算出目标物体的振动信号， 并且估计振动信号的振幅和 频率。 由于反射信号中还包括来自除目标物体外的非振动物体反射的静态杂波， 所以， 可以 通过复信号平面圆弧拟合方法对静态杂波进行消除， 但是， 在振动信号信噪比较低(如测量 距离远、 测量振幅小等)的情况下， 噪音会淹没信号的圆弧特性， 因此对静态杂波的消除效 果差， 导致振动信号提取的准。

36、确性差。 为此， 本发明实施例提供一种能够解决上述问题的技 术方案， 具体可以参见下述内容： 0079 以信号收发设备为毫米波雷达为例， 毫米波雷达通常可以使用线性调频连续波的 方式对发送信号进行调制， 经接收由目标物体对发送信号进行反射后的反射信号， 接收到 的反射信号仍具有持线性调频的特性， 返回的反射信号仅表现为相对于往返时延的频率延 迟。 因此， 发送信号与发射信号之间的频率差(即差拍信号)， 可以反映目标物体到毫米波雷 达之间的距离。 其中， 毫米波雷达的硬件组成可以包括一个混频器， 它可以将发送信号的共 轭与反射信号相乘， 以得到对应的差拍信号， 差拍信号的频率即发送信号与反射信号。

37、之间 的频率差。 0080 服务器可以获取每个线性调频信号周期内的多个差拍信号， 然后服务器可以根据 预设分组间隔和预设分组数， 将差拍信号的所有快时间采样信号划分为多个快时间采样信 号组。 例如， 每个线性调频周期内假设包含50个差拍信号快时间采样信号， 预设分组数为4， 预设分组间隔为10， 对应每20个差拍信号快时间采样信号为一组， 则服务器可以将每个线 性调频周期内的差拍信号快时间采样信号划分为4个快时间采样信号组， 其中， 第1个快时 间采样信号组可以包含第1个到第20个差拍信号快时间采样信号， 第2个快时间采样信号组 可以包含第11个到第30个差拍信号快时间采样信号， 第3个快时间。

38、采样信号组可以包含第 21个到第40个差拍信号快时间采样信号， 第4个快时间采样信号组可以包含第31个到第50 个差拍信号快时间采样信号。 这样， 每相邻两个快时间采样信号组之间具有10个相同的快 时间采样信号。 0081 在S104中， 基于预设傅里叶变换算法， 对每个快时间采样信号组内包含的快时间 采样信号进行变换处理， 得到与差拍信号对应的目标信号。 0082 其中， 目标信号可以为目标物体对应距离单位的信号。 0083 在实施中， 服务器可以基于预设傅里叶变换算法， 对差拍信号进行变换， 得到差拍 说明书 6/18 页 10 CN 111964773 A 10 信号的频率谱， 并根据公。

39、式将频率谱转换为距离谱， 即得到对应的目标信号， 其 中， t为时间， c为光速， F为每个线性调频信号周期内的差拍信号的频率， K为线性调频信 号周期内发送信号的频率线性变化斜率。 0084 此外， 对于亚毫米级甚至微米级的振动信号而言， 亚毫米级甚至微米级的振动信 号的振幅远远小于距离分辨率 R， 其中，T为线性变化总时长。 若将R(t)表示为R (t)R+x(t)， 其中， x(t)为上述微小振动信号(即亚毫米级甚至微米级的振动信号)的时变 位移表示， R为时不变的常量部分， 则可以得出x(t) R。 假设初始时刻为0， 则后续任意 时刻可以表达为 T+t， 其中， T为线性变化总时长，。

40、 为慢时间， 慢时间的基本单位为T， t为快 时间， 快时间t0， T)。 由于T极短， 通常为100 s， 因此， 可以假设目标物体在一个线性调频 信号周期内的位移可以忽略， 即第 个 周期线性调频信号周期的差拍信号可以表达为0 tT， 其中， 为预设路径损耗衰减因子， j为虚数单位。 可以基于预设傅里叶变化算法， 对 差拍信号进行处理， 得到对应的目标信号中的振动信号的动态反射。 0085 此外， 反射信号不仅包括来自目标物体的反射信号， 还包括其他静态物体的杂波(即静 态杂波分量)， 因此， 第 个线性调频信号周期内的目标信号可以为 其中， 即为随时间不变的静态杂波分量，为目标信号中的振。

41、动信号 的动态反射。 0086 在S106中， 基于每个线性调频信号周期内的目标信号， 确定对应的多个慢时间采 样序列。 0087 其中， 慢时间采样序列可以包括来自不同的线性调频信号周期的、 且采样时间等 效的目标信号， 慢时间采样序列可以是快时间采样信号组在慢时间上对应的目标信号采样 序列。 0088 在实施中， 如图2所示， 每个快时间采样信号组可以包含多个快时间采样信号， 服 务器可以根据快时间采样信号， 确定对应的目标信号， 第p个快时间采样信号组在慢时间上 对应的目标信号采样序列可以为yp( 1)， ， yp( N)， p1， P， 其中， yp( N)为第p个慢时 间采样序列在第。

42、N个线性调频周期内提取出的目标信号， P为快时间采样信号组的个数， 也 等同于慢时间采样序列的个数， N为线性调频信号周期的个数。 0089 由于这些交叠的快时间采样信号组的起始频率是不同的(即对应的目标信号的起 始频率是不同的)， 采样点(即差拍信号)仅部分交叠， 因此它们之间具有多样性。 由于这些 交叠的快时间采样信号组仅仅是对快时间采样进行分组， 在慢时间上没有损失采样， 因此 他们的慢时间采样序列是等效同步的。 0090 在S108中， 基于预设复信号平面圆弧拟合算法和慢时间采样序列， 确定每个慢时 间采样序列对应的目标静态杂波分量， 并基于每个慢时间采样序列中的目标信号以及对应 的目。

43、标静态杂波分量， 确定目标振动信号。 0091 在实施中， 静态杂波分量的估计可以转换为复数平面内向量坐标求解的问题， 由 说明书 7/18 页 11 CN 111964773 A 11 于在复数平面， 目标信号随时间变化呈圆弧形状， 因此， 估计出每个慢时间采样序列包含的 目标信号在复信号平面构成的圆弧的圆心坐标， 就相当于得到了每个慢时间采样序列对应 的目标静态杂波分量。 0092 由于每个快时间采样信号组的起始频率不同， 相邻组的起始频率差是由预设分组 间隔和预设分组数确定的， 由于预设分组数可以认为由前者决定。 所以， 对于第p个慢时间 采样序列， 目标信号中的振动信号的动态反射， 会。

44、随着静态杂波分量的改变而发生固定的 相位偏移。 因此慢时间采样序列在复平面构成的圆弧也会相应发生绕固定点的旋转， 组合 多个慢时间采样序列可以得到一个圆心角更大、 弧长更长的弧。 例如， 假设有3个慢时间采 样序列， 分别为慢时间采样序列1、 慢时间参与序列2以及慢时间采样序列3， 由这三个慢时 间采样序列在复信号平面构成的圆弧可以如图3所示， 每个慢时间采样序列中的目标信号， 可以由静态杂波分量以及振动信号的动态反射构成。 因此多个慢时间采样序列可以优化圆 拟合过程， 从而提升目标振动信号提取的准确性。 0093 服务器可以基于预设复信号平面圆弧拟合算法和慢时间采样序列， 确定每个慢时 间采。

45、样序列对应的目标静态杂波分量。 0094 然后服务器可以基于每个慢时间采样序列中的目标信号以及对应的目标静态杂 波分量， 确定每个慢时间采样序列的相位变化， 在通过相位变化， 反推出每个慢时间采样序 列对应的振动信号， 最后， 服务器可以根据每个慢时间采样序列对应的振动信号， 确定目标 振动信号。 例如， 假设有2个慢时间采样序列， 则可以将这两个慢时间采样序列对应的振动 信号的均值， 作为目标振动信号。 0095 上述目标振动信号的确定方法是一种可选地、 可实现的确定方法， 在实际应用场 景中， 还可以多种不同的确定方法， 可以根据实际应用场景的不同而有所不同， 本发明实施 例对此不做具体限。

46、定。 0096 本发明实施例提供一种基于多个交叠线性调频组的振动信号提取方法， 本发明实 施例基于预设分组间隔和预设分组数， 将每个线性调频信号周期内的差拍信号内包含的多 个快时间采样信号划分为多个快时间采样信号组， 每相邻两个快时间采样信号组之间具有 预设数量的相同的快时间采样信号， 差拍信号为信号收发设备的发送信号的共轭与信号收 发设备接收到的目标物体针对发送信号返回的反射信号的乘积， 基于预设傅里叶变换算 法， 对每个快时间采样信号组内包含的快时间采样信号进行变换处理， 得到与差拍信号对 应的目标信号， 目标信号为目标物体对应距离单位的信号， 基于每个线性调频信号周期内 的目标信号， 确。

47、定对应的多个慢时间采样序列， 慢时间采样序列包括来自不同的线性调频 信号周期的、 且采样时间等效的目标信号， 基于预设复信号平面圆弧拟合算法和慢时间采 样序列， 确定每个慢时间采样序列对应的目标静态杂波分量， 并基于每个慢时间采样序列 中的目标信号以及对应的目标静态杂波分量， 确定目标振动信号。 这样， 由于多个快时间采 样信号组包含的差拍信号的起始频率不同， 但又包含相互交叠的差拍信号， 即可以将对目 标物体振动的一路观测， 转换为对目标物体振动的多路观测， 而这些多路观测具备多样性、 等效同步等特征， 因此， 可以提高在低信噪比的情况下， 基于复信号平面圆弧拟合算法对静 态杂波分量的消除的。

48、准确性， 即可以提高对目标振动信号的提取的准确性。 0097 实施例二 0098 如图4所示， 本发明实施例提供一种基于多个交叠线性调频组的振动信号提取方 说明书 8/18 页 12 CN 111964773 A 12 法， 该方法的执行主体可以为服务器， 该服务器可以是独立的服务器， 也可以是由多个服务 器组成的服务器集群。 该方法具体可以包括以下步骤： 0099 在S402中， 基于预设分组间隔和预设分组数， 将每个线性调频信号周期内的差拍 信号内包含的多个快时间采样信号划分为多个快时间采样信号组。 0100 在S404中， 基于预设傅里叶变换算法， 对每个快时间采样信号组内包含的快时间 。

49、采样信号进行变换处理， 得到与差拍信号对应的目标信号。 0101 在S406中， 基于每个线性调频信号周期内的目标信号， 确定对应的多个慢时间采 样序列。 0102 上述S402S406的具体处理过程可以参见上述实施例一中的S102S106中的相 关内容， 在此不再赘述。 0103 在S408中， 基于预设几何距离的半径约束圆拟合算法和每个慢时间采样序列对应 的目标半径约束， 确定每个慢时间采样序列对应的第一静态杂波分量。 0104 在实施中， 对于第p路慢时间采样序列Ypyp( 1)， ， yp( N)， p1， P， 可以基 于预设几何距离的半径约束圆拟合算法和预设的目标半径约束， 确定对。

50、应的第一静态杂波 分量， 其中， 初始的目标半径约束可以为空。 0105 在S410中， 从每个慢时间采样序列的每个目标信号中， 删除对应的第一静态杂波 分量， 得到与每个目标信号对应的第一信号。 0106 在实施中， 可以把每一路慢时间采样序列Yp减去第一静态杂波分量， 得到 即第一信号。 0107 在S412中， 确定每个慢时间采样序列中的目标信号在复信号平面构成的圆弧圆心 朝原点方向的单位向量。 0108 在S414中， 基于第一信号、 每个慢时间采样序列对应的单位向量， 以及复信号平面 圆弧拟合算法， 确定复信号平面构成的圆弧的第一圆弧半径。 0109 在实施中， 可以基于第一信号、 。