一种通过多维电磁数据图像化进行干扰源特征提取的方法

技术领域

本发明涉及电磁兼容测试技术领域，尤其涉及一种通过多维电磁数据图像化进行干扰源特征提取的方法。

背景技术

电路系统中各种波形发生电路，以及一些相应的电路组件是电子设备对外电磁发射的基本源头，对其电磁发射数据的特征识别和提取是一种预测和抑制电子设备电磁发射的有效途径。当出现电磁发射超标时，能够迅速实现干扰源的辨识是至关重要的，目前在电磁兼容领域的干扰源辨识一般有两种方法，一种是通过调整接收机分辨率确定超标发射源是否为窄带发射源，直接确定系统中相应的窄带发射源，或者通过磁场探头检查孔缝或者通过电流卡钳检测共模干扰电流等寻找干扰源。另一种是电路中的基本电路形式会对外产生相应特征的电磁发射，根据电磁发射频谱的特点经验性地进行相应的基本发射源怀疑，借助相应的周期性分析方法，如自相关函数法、L-S变换等，得到当前电路系统中的发射源基本频率情况，从而实现相应频率的干扰源的辨识。

因此，当前关于在电磁兼容测试领域的干扰源辨识存在先验经验依赖性强，溯源仅仅依靠电磁发射频谱测量数据，维度单一的问题。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的缺点，提供了一种通过多维电磁数据图像化进行干扰源特征提取的方法，解决了现有方法存在的不足。

本发明的目的通过以下技术方案来实现：一种通过多维电磁数据图像化进行干扰源特征提取的方法，所述方法包括：

建立以常见干扰源所产生的通用波形信号和通用波形信号叠加了非线性产生的演变波形信号的集合关系；

对演变波形信号的波形进行时域、频域和相位域的多维融合图像表达，并在电磁发射数据图像域上进行特征提取；

以干扰源通用波形信号的演变波形信号的多域融合图像特征作为目标，并在实际测量的电磁发射数据图像化的表达上进行检测识别。

所述建立以常见干扰源所产生的通用波形信号和通用波形信号叠加了非线性产生的演变波形信号的集合关系具体包括以下内容：

对电路系统中基本波形的电路发生模块、产生具备过冲特征的电路模块以及产生瞬变特征的电路组件进行电磁传导和发射测量，得到基本波形电路发生模块对应的通用波形信号的时域、频域和相位域序列；

将电路系统的非线性结构采用多项式函数对输入输出关系进行描述，得到通用波形信号的演变波形信号，并建立集合关系为INT

所述对演变波形信号的波形进行时域、频域和相位域的多维融合图像表达具体包括以下内容：

将干扰源对应的通用波形信号及扩展通用信息进行时域、频域和相位域采集，将三个域中的每一个序列以时间轴或频率轴作为横坐标，以幅值或相位值作为纵坐标，进而将序列转换为一个二维坐标下的二维图像；

将纵轴分别作为RGB三个通道的值，将二维坐标下的图像转变为彩色图像，进而得到与某一有限长的演变波形信号序列对应的特征图，表示为INT

所述在电磁发射数据图像域上进行特征提取具体包括以下内容：

建立变分自编码器模型，将融合后的电磁发射数据图像输入到Encoder端，得到该图像的一个隐层编码；

将电磁发射数据图像的隐层编码输入到Decoder端进行解码，通过衡量解码后的图像与输入图像的相似度，训练出好的模型参数；

将融合后的电磁发射数据图像输入到训练好的变分自编码器模型中，抽取Encoder端输出的低维隐层编码作为输入图像更深层次的特征，实现在电磁发射数据图像上的特征提取。

所述以干扰源通用波形信号的演变波形信号的多域融合图像特征作为目标，并在实际测量的电磁发射数据图像化的表达上进行检测识别具体包括以下内容：

将干扰源通用波形信号的演变波形信号的多域融合图像特征作为目标与实际检测到的目标信号图像特征进行匹配，如果匹配度超过预设值，则认为该干扰源为此电路系统实际存在的干扰源，如果匹配度小于预设值，则认为该干扰源不是此电路系统实际存在的干扰源。

本发明具有以下优点：一种通过多维电磁数据图像化进行干扰源特征提取的方法，可以充分利用电磁发射信号的多域特征，在测试数据的图像化表达上实现对不同干扰源的通用波形信号的演变波形信号检测识别，从而实现干扰源的辨识。拜托一定的经验依赖性，提高了干扰源辨识可靠性。

附图说明

图1为本发明的搭建与应用实施流程示意图；

图2为本发明的流程示意图。

具体实施方式

为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中附图，对本申请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申请一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本申请实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下结合附图中提供的本申请的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本申请的保护范围，而是仅仅表示本申请的选定实施例。基于本申请的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。下面结合附图对本发明做进一步的描述。

如图1和图2所示，本发明具体涉及一种通过多维电磁数据图像化进行干扰源特征提取的方法，，可以充分利用电磁发射信号的多域特征，在测试数据的图像化表达上实现对不同干扰源的通用波形信号的演变波形信号检测识别，从而实现干扰源的辨识。拜托一定的经验依赖性，提高了干扰源辨识可靠性；具体包括以下内容：

步骤一：寻找常见干扰源所产生的通用波形信号及叠加了非线性产生的演变波形信号并建立集合关系；

步骤二：对上述演变信号波形进行时域、频域、相位域的多维融合图像表达

步骤三：在电磁发射数据图像域上进行特征提取；

步骤四：以干扰源通用波形信号的演变波形信号多域融合图像特征作为目标在实际测量的电磁发射数据图像化的表达上进行检测识别。

其中，对实际测量的三个域中的电磁发射数据进行如步骤二的多域图像表达，并进行如步骤三的特征提取用以目标检测，若某干扰源类别对应的演变波形信号特征与实际检测到的目标信号图像特征匹配度较高，则认为该干扰源是此电路系统实际存在的干扰源。

进一步地，首先是研究各类波形发生电路中的非线性器件，以及电路结构在波形产生过程中会产生的波形的畸变特性：比如脉冲发生电路中，脉宽的稳定性、相位参数、上升沿时间等。针对此类特征的到相应的基本发生电路的演变波形，这样即使都是同一类型的波形发生电路也可以做到区分。

对电路系统中基本波形的电路发生模块、一些能够产生具备过冲特征的电路模块以及一些能够产生瞬变特征的电路组件等进行电磁传导和发射测量，得到这些基本波形电路发生模块所对应的基本通用波形信号的时域、频域、相位域序列。结合电路系统结构的非线性建模(将电路的非线性结构采用多项式函数对输入输出关系进行描述)进一步可以得到通用波形信号的演变波形信号并建立如下集合：

INT

其中，INT

进一步地，对基本的波形发生电路的演变波形进行时域、频域、相位域的信号采集。对三个域序列中的每两点进行无中间峰值的连线，这样保证了各域的前后关联性，包络性，周期性的继承性，记录序列中每个点的连线数目。于是横轴可以是连线数目，纵轴是具有当前连线数目的点数占全部点数的比例，从而得到该域二维频次图像。如此，得到时域、频域、相位域、三个域上的二维频次图像。由于三幅图像的横坐标量纲一样为连线数目，以出现的频次作为分别作为RGB通道值将三个域的频次图进行像素点的加权融合，从而得到三个域的融合图像。于是对于某一有限长的演变波形信号序列可以有一个这样的特征图与之对应：

INT

其中，P

进一步地，建立变分自编码器模型，将融合后的电磁发射数据图像输入Encoder端,可以得到该图像的一个隐层编码，该编码的维度是远远小于输入图像维度的。将电磁发射数据图像的隐层编码输入到Decoder端进行解码，通过衡量解码后的图像与输入图像的相似度，训练出较好的模型参数。将融合后的电磁发射数据图像输入到训练好的变分自编码器模型中，抽取Encoder端输出的低维隐层编码作为输入图像更深层次的特征，从而实现了在电磁发射数据图像上的特征提取。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当理解本发明并非局限于本文所披露的形式，不应看作是对其他实施例的排除，而可用于各种其他组合、修改和完善，并能够在本文所述构想范围内，通过上述教导或相关领域的技术或知识进行改动。而本领域人员所进行的改动和变化不脱离本发明的精神和范围，则都应在本发明所附权利要求的保护范围内。