提取蚁巢振动信号的方法、电子设备及可读存储介质与流程

本申请涉及振动信号提取，尤其涉及一种提取蚁巢振动信号的方法、电子设备及可读存储介质。

背景技术：

1、土栖白蚁是一类具有高度隐蔽性和群体性的土栖害虫，广泛分布于梯田、堤坝土体及园林植被等环境中。其取食和筑巢活动往往发生于结构内部或地下，初期难以察觉，长期积累后会严重破坏农田安全、水利设施稳定性与生态环境。

2、由于白蚁活动引起的蚁巢振动信号幅值较弱，而当前振动信号提取方法通常仅依赖单一传感器采集蚁巢处的振动信号，极易受到环境背景振动的干扰，进而难以有效区分白蚁活动成分与环境背景振动成分，导致提取出的信号中仍残留大量背景噪声，容易误将背景波动识别为白蚁活动，对于蚁巢振动信号提取的准确性较低，难以实现对白蚁活动的有效监测。

3、上述内容仅用于辅助理解本申请的技术方案，并不代表承认上述内容是现有技术。

技术实现思路

1、本申请的主要目的在于提供一种提取蚁巢振动信号的方法、电子设备及可读存储介质，解决传统振动信号提取过程中环境背景振动干扰的问题，有效提升蚁巢振动信号的提取准确率。

2、为实现上述目的，本申请提出一种提取蚁巢振动信号的方法，所述方法包括：

3、在白蚁平稳时段内采集第一地面振动信号和第一蚁巢振动信号；

4、基于所述第一地面振动信号和所述第一蚁巢振动信号，建立地面振动信号与背景振动信号之间的线性关系；

5、在白蚁活跃时段内采集第二地面振动信号和第二蚁巢振动信号；

6、基于所述线性关系，确定所述第二地面振动信号对应的目标背景振动信号；

7、基于所述第二蚁巢振动信号和所述目标背景振动信号，计算得到实际蚁巢振动信号。

8、在一实施例中，所述在白蚁平稳时段内采集第一地面振动信号和第一蚁巢振动信号的步骤包括：

9、通过第一加速度计采集在地面z轴方向上的振动信号，得到所述第一地面振动信号；

10、通过第二加速度计同时采集在蚁巢x轴、y轴和z轴方向上的振动信号，得到所述第一蚁巢振动信号。

11、在一实施例中，所述线性关系通过线性最小二乘拟合建立。

12、在一实施例中，所述基于所述第一地面振动信号和所述第一蚁巢振动信号，建立地面振动信号与背景振动信号的线性关系的步骤还包括：

13、构建线性映射模型，其中，所述第一地面振动信号作为所述线性映射模型的输入，所述第一蚁巢振动信号作为所述线性映射模型的输出；

14、通过所述线性最小二乘拟合，求解所述线性映射模型中所述输入与所述输出之间的线性系数；

15、基于所述线性系数，得到所述地面振动信号与背景振动信号的线性关系。

16、在一实施例中，所述线性关系表示为：所述背景振动信号等于所述地面振动信号与所述线性系数之积加上预设噪声信号。

17、在一实施例中，所述基于所述线性关系，确定所述第二地面振动信号对应的目标背景振动信号的步骤包括：

18、根据所述线性系数与所述第二地面振动信号之积，得到所述第二地面振动信号对应的目标背景振动信号。

19、在一实施例中，所述基于所述第二蚁巢振动信号和所述目标背景振动信号，计算得到实际蚁巢振动信号的步骤包括：

20、从所述第二蚁巢振动信号中扣除所述背景振动信号，得到所述实际蚁巢振动信号。

21、在一实施例中，在所述基于所述第二蚁巢振动信号和所述目标背景振动信号，计算得到实际蚁巢振动信号的步骤之后，所述方法还包括：

22、根据所述实际蚁巢振动信号的模值，得到蚁巢振动信号幅度。

23、此外，为实现上述目的，本申请提出一种电子设备，包括存储器、处理器，所述处理器能够执行如上文所述的提取蚁巢振动信号的方法的步骤。

24、此外，为实现上述目的，本申请提出一种可读存储介质，所述可读存储介质为计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质上存储有实现提取蚁巢振动信号的方法的程序，所述实现提取蚁巢振动信号的方法的程序被处理器执行以实现如上文所述的提取蚁巢振动信号的方法的步骤。

25、本申请提出的一个或多个技术方案，至少具有以下技术效果：通过在白蚁平稳时段内采集第一地面振动信号和第一蚁巢振动信号，同时获取地面上的振动信号与蚁巢上的振动信号，由于选取的是白蚁活动较弱的平稳时段，第一蚁巢振动信号主要反映背景振动成分，弥补了传统单传感器方法无法区分信号来源的缺陷；基于第一地面振动信号和第一蚁巢振动信号，建立地面振动信号与背景振动信号之间的线性关系，反映地面背景振动在传播路径、介质结构及传感器安装姿态等因素影响下，在蚁巢处呈现的响应规律，使得背景振动的估计更加贴合实际物理过程；在白蚁活跃时段内采集第二地面振动信号和第二蚁巢振动信号，其中第二蚁巢振动信号同时包含背景振动信号与白蚁活动振动信号，为后续扣除背景提供了完整的混合信号数据；基于线性关系，确定第二地面振动信号对应的目标背景振动信号，无需在活跃时段重新采集额外的校准数据，即可预测出当前蚁巢处由环境背景引起的振动成分，避免了传统方法中因白蚁活动干扰而导致背景振动与白蚁活动难以有效区分的问题；基于第二蚁巢振动信号和目标背景振动信号，计算得到实际蚁巢振动信号，从实际测得的蚁巢混合信号中扣除预测出的背景分量，得到反映白蚁活动引起的蚁巢振动成分，使得微弱白蚁活动信号得以凸显，同时避免了背景成分的误保留或目标信号的过度削弱。本申请解决了传统振动信号提取过程中环境背景振动干扰的问题，有效提升了蚁巢振动信号的提取准确率。

1.一种提取蚁巢振动信号的方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述在白蚁平稳时段内采集第一地面振动信号和第一蚁巢振动信号的步骤包括：

3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述线性关系通过线性最小二乘拟合建立。

4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，所述基于所述第一地面振动信号和所述第一蚁巢振动信号，建立地面振动信号与背景振动信号之间的线性关系的步骤包括：

5.如权利要求4所述的方法，其特征在于，所述线性关系表示为：所述背景振动信号等于所述地面振动信号与所述线性系数之积加上预设噪声信号。

6.如权利要求5所述的方法，其特征在于，所述基于所述线性关系，确定所述第二地面振动信号对应的目标背景振动信号的步骤包括：

7.如权利要求6所述的方法，其特征在于，所述基于所述第二蚁巢振动信号和所述目标背景振动信号，计算得到实际蚁巢振动信号的步骤包括：

8.如权利要求7所述的方法，其特征在于，在所述基于所述第二蚁巢振动信号和所述目标背景振动信号，计算得到实际蚁巢振动信号的步骤之后，所述方法还包括：

9.一种电子设备，其特征在于，所述电子设备包括存储器、处理器，所述处理器能够执行如权利要求1至8中任一项所述的提取蚁巢振动信号的方法的步骤。

10.一种可读存储介质，其特征在于，所述可读存储介质为计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质上存储有实现提取蚁巢振动信号的方法的程序，所述实现提取蚁巢振动信号的方法的程序被处理器执行以实现如权利要求1至8中任一项所述的提取蚁巢振动信号的方法的步骤。