1.一种提高电力线通信质量的信号降噪方法,其特征在于,该方法包括以下步骤:对电力线通信信号分别以第一预设步长、第二预设步长进行滤波;
分析每个电力线通信信号值的预设窗口中信号的包络线的波动特征,结合相邻信号值之间的信号差异分布特征,得到每个电力线通信信号值的波动性;
基于每个电力线通信信号值距离最近的极值点的类型,获取每个电力线通信信号值的原始极值信号序列;比较原始极值信号序列以及滤波后的原始极值信号序列之间的距离,结合滤波后的原始极值信号序列的异常检测结果,得到每个电力线通信信号值的第一滤波效果、第二滤波效果;结合所述波动性,得到每个电力线通信信号值的去噪选择权值;
基于每个电力线通信信号值之前预设数量个信号值的滤波权值的预测结果,结合电力线通信信号值对应窗口内的信号分布相似性以及所述去噪选择权值,得到每个电力线通信信号值的滤波权值,对滤波后的信号进行加权,得到每个电力线通信信号值的最终滤波值。
2.如权利要求1所述的一种提高电力线通信质量的信号降噪方法,其特征在于,所述得到每个电力线通信信号值的波动性,具体为:对于每个电力线通信信号值的窗口,获取窗口内所有信号值的上下包络线,分别将上包络线、下包络线上所有信号值对应数值的离散度,记为第一离散度、第二离散度;
计算所述第一离散度与所述第二离散度之间的差异,记为第一差异;
计算窗口内每个信号值与其所有相邻信号值的差值平均值,计算窗口内所有信号值所述差值平均值的均值;将窗口内所有信号值所述差值平均值与所述均值的差异进行累加,得到第二差异;
将所述第一离散度、所述第二离散度、所述第一差异以及所述第二差异进行正向融合并进行归一化,得到每个电力线通信信号值的波动性。
3.如权利要求1所述的一种提高电力线通信质量的信号降噪方法,其特征在于,所述获取每个电力线通信信号值的原始极值信号序列的过程为:对于每个电力线通信信号值,在对应窗口中获取与每个电力线通信信号值距离最近的极值信号点,进一步获取与所述极值信号点同类型的所有信号值,组成原始极值信号序列。
4.如权利要求1所述的一种提高电力线通信质量的信号降噪方法,其特征在于,所述得到每个电力线通信信号值的第一滤波效果、第二滤波效果的步骤为:将电力线通信信号经第一预设步长、第二预设步长去噪后的原始极值信号序列,分别记为第一去噪极值信号序列、第二去噪极值信号序列;
获取原始极值信号序列与第一去噪极值信号序列的度量距离;
对第一去噪极值信号序列进行异常检测,计算所有元素的异常平均值;
将所述度量距离与所述异常平均值进行正向融合后的负相关映射结果,作为每个电力线通信信号值对应的第一滤波效果;
相应的,基于原始极值信号序列与第二去噪极值信号序列,得到每个电力线通信信号值对应的第二滤波效果。
5.如权利要求1所述的一种提高电力线通信质量的信号降噪方法,其特征在于,所述得到每个电力线通信信号值的去噪选择权值,具体公式为: ;其中,表示第i个电力线通信信号值的去噪选择权值; 表示第i个电力线通信信号值对应的波动性; 表示第i个电力线通信信号值的第一滤波效果; 表示第i个电力线通信信号值的第二滤波效果。
6.如权利要求1所述的一种提高电力线通信质量的信号降噪方法,其特征在于,所述得到每个电力线通信信号值的滤波权值的过程具体为:对每个电力线通信信号值之前预设数量个信号值的滤波权值进行预测,得到每个电力线通信信号值的优选权值;
基于每个电力线通信信号值之前预设数量个信号值的滤波权值以及对应窗口的信号分布特征,结合所述去噪选择权值,得到每个电力线通信信号值的信号滤波修正值;
将每个电力线通信信号值的所述信号滤波修正值与所述优选权值的均值作为每个电力线通信信号值的滤波权值。
7.如权利要求6所述的一种提高电力线通信质量的信号降噪方法,其特征在于,所述得到每个电力线通信信号值的信号滤波修正值,具体为:分析每个电力线通信信号值与之前预设数量个信号值对应的窗口的信号分布相似性,得到每个电力线通信信号值的相似窗口;
将第i个电力线通信信号值的信号滤波修正权值记为 ,其公式形式为:
;其中,表示第i个电力线通信信号值
的相似窗口的个数;表示参考系数; 表示第i个电力线通信信号值对应的窗口与其第f个相似窗口的信号相似性; 表示第i个电力线通信信号值的第f个相似窗口的中心信号的滤波权值; 表示第i个电力线通信信号值的去噪选择权值。
8.如权利要求7所述的一种提高电力线通信质量的信号降噪方法,其特征在于,所述得到每个电力线通信信号值的相似窗口,具体为:计算每个电力线通信信号值与之前预设数量个信号值对应窗口的信号相似性,将所述信号相似性大于预设阈值的窗口记为每个电力线通信信号值的相似窗口。
9.如权利要求1所述的一种提高电力线通信质量的信号降噪方法,其特征在于,所述得到每个电力线通信信号值的最终滤波值,具体公式为: ;其中,表示每个电力线通信信号值的最终滤波值;表示每个电力线通信信号值的滤波权值; 表示每个电力线通信信号值使用第一预设步长后的滤波值; 表示每个电力线通信信号值使用第二预设步长后的滤波值。
10.一种提高电力线通信质量的信号降噪系统,包括存储器、处理器以及存储在所述存储器中并在所述处理器上运行的计算机程序,其特征在于,所述处理器执行所述计算机程序时实现如权利要求1‑9任意一项所述方法的步骤。