小波分析在路面不平度信号降噪中的应用研究.pdf

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1、手●●●t●●，-第4期机械设计与制造2011年4月MachineryDesign&Manufacture65文章编号：1001—3997(2011)04—0065—03小波分析在路面不平度信号降噪中的应用研究术翥'王国林胡蛟用(江苏大学汽车与交通工程学院，镇江212013)Researchonwaveletapplicationinroadroughnessde-noisingWANGGuo—lin．HUJiao(JiangsuUniversity，SchoolofAutomobile&TraficEngineering，Zhenjiang212013，C

2、hina)【摘要】阐述了几种传统小波去噪原理及其优缺点，在此基础上提出了一种基于能量元和Ney—man-Pcarson准则的小波阂值去噪算法，并将其用于路面不平度数据的降噪分析。仿真结果表明，该算法不仅能最大限度地保留路面不平度信号的趋势部分，而且能有效降噪。关键词：小波分析；降噪；Neyman—Pearson准则；路面不平度；功率谱【Abstract】Severalprinciplesandtheadvantagesandfaultsofthetraditionalwaveletde—noisingarebothdescribed．thenade—nois

3、emethodbaseonenergy—memberandNeyman—PearsonCriteriaisproposedandusedforde—noisingintheroadrou~nessdatcaNumericalsimulationsshowthatthealgorithmcannotonlymaximizetheretentionofroadroughnesstrends，butalsoisefectiveandexcellentinde-noising．Keywords：Waveletanalysis；De--noising；Neyman-p

4、earsoncriteria；Roadroughness；Powerspec-trum中图分类号：TH16，U416．06文献标识码：A￡一—L．—波系数幅值小而均匀，而信号经过小波分解，其小波系数仅在部分l刖舌点处有较大值即信号的能量集中度高；信号的和噪声有不同的奇异路面不平度是车辆振动系统的主要激励之一，不平路面的性，随着尺度的增加，噪声系数的幅值很快衰减为零，而真实信号系激励所引起的振动不仅影响汽车的行驶平顺性、安全性，也影响数的幅值基本不变。小波去噪的原理就是根据信号和噪声在小波阈零部件的疲劳寿命以及运输效率、能耗等各个方面，同时路面不中的不同性态表

5、现，构造相应的规则减小甚至完全剔除由噪声产生平度数据也是制定公路养护方案的直接依据，是路面养护专家系的系数，同时最大限度地保留真实信号的系数，最后由经过处理的统决策的依据。因此，获得准确的路面信息不论是对汽车工程还小波系数重构原信号，得到真实信号的最优估计。是道路养护工程来说都是至关重要的。目前常用的小波去噪法有三种：第一是种方法Mallat提出路面不平度的测量，通常是采用在车辆上安装测量设备来的模极大值重构去噪，它是根据信号和噪声有不同的奇异性而随完成。由于车辆振动等原因，测量结果存在随机性和不稳定性等尺度变化呈现出不同变化特性来甄别小波系数产生的“源头”

6、，剔因素，获取的信号中夹杂噪声信号，如果直接对实测信号进行分除由噪声产生的小波系数只保留下由信号产生的有限个模极大析计算，势必造成误差。目前出现了多种信号去噪方法，传统傅立值点，然后重构信号。该算法有很好的理论基础，滤波性能较为稳叶分析在信号与随机噪声频谱重叠时，不能有效地去除噪声。小定，对噪声的依赖陛小，不需要知道噪声方差，特别是对低信噪比波分析是在傅立叶全频域分析的基础上，采用可变时频窗，在时的信号滤波时更能体现其优越性，缺点是在使用交替算法进行信频两阈内同时表征信号局部特征，具有多分辨率分析的特性_ll，这号重构时算法复杂、速度较慢，有时需要人工参与寻

7、求要保留的就决定了小波方法与传统方法相比，具有独特的优势一能够在去模极大值，多次投影可能引起信号的失真；第二种方法是Xu提除噪声的同时，很好的保留信号的突变部分。通过比较几种传统出的空域相关去噪，主要利用信号小波系数在各个尺度问具有相小波去噪算法优缺点，选用小波阈值去噪法，并在此基础上提出关性来滤波，其实现原理简单，但计算量较大，需要进行迭代，并了一种基于能量元和Neyman—pearson准则的新阈值去噪法，仿且用到了小波阈值去噪的一些思想；第三种方法是Donoho提出真实验说明了该方法的有效性。的小波阈值去噪，主要依据幅值较大的系数由重要信号产生这一2原

8、理与方法基本假设来去噪，该算法是实现最简单、计算量最