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申请/专利权人：南通大学;南通市建筑设计研究院有限公司

摘要：本发明涉及闪电信号处理技术领域，尤其涉及一种基于三通道ResNet的闪电信号处理方法。解决了闪电信息提取维度单一、处理方法单一。其技术方案为：包括以下步骤：步骤一，闪电信号的分帧处理；步骤二，第一通道时频图的构建；步骤三，第二通道时频图的构建；步骤四，第三通道时频图的构建；步骤五，三通道网络特征处理；步骤六，基于三通道时频分析的ResNet闪电信号处理方法运算过程。本发明的有益效果为：本发明能够提高闪电信号处理的准确性与鲁棒性。

主权项：1.一种基于三通道ResNet的闪电信号处理方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤一，闪电信号的分帧处理；步骤二，第一通道时频图的构建；步骤三，第二通道时频图的构建；步骤四，第三通道时频图的构建；步骤五，三通道网络特征处理；步骤六，基于三通道时频分析的ResNet闪电信号处理方法运算过程；步骤一具体为：通过快慢天线或磁天线获取多个测站闪电原始信号，该信号为闪电电场或磁场信号；选取N个采样点作为时频处理的标准长度，该N个采样点构成的数据段称为帧；后一帧包含前一帧的M个采样点；步骤二具体为：设第一通道闪电信号为x，则第一通道的S变换结果为： 其中，f为频率；η为信号xη的时间变量；t为信号x经S变换后St,f的时间；wη-t,f为高斯窗函数，其数学表达形式为： 当闪电信号x为离散形式时，表示为x[kT]，其中k＝0,1,…,N-1；T为采样间隔；则S变换的离散表达形式为： 其中，n＝fNT，m为时域上的离散索引，j为虚数单位；步骤三具体为：令Xf为第二通道闪电信号x的傅里叶变换，WVD定义为信号中心协方差函数的傅里叶变换，则在时域信号中，第二通道的WVD变换结果为： 其中，τ为积分变量；*表示共轭复数；为闪电信号的瞬时相关函数；在频域信号中，WVD定义为： 其中，θ为频域中的积分变量；步骤四具体为：将第三通道的信号与时间有限窗函数ht相乘，将闪电信号的非平稳过程表示为多个短时平稳信号的叠加；信号的STFT可以表示为：STFTt,f＝∫xτhτ-te-j2πfτdτ其中，hτ-t为分析窗函数，当ht恒等于1时，STFT为传统傅里叶变换；步骤五具体为：设三通道的输出分别为xm,其中m＝1,2,3时分别对应第一通道、第二通道、第三通道，则第一层次的卷积操作描述为： 其中，为第m通道第l层第j个时频图输入；为第m通道第l-1层第j个时频图输出；为第m通道第l层第i个与第j个时频图之间的卷积核；为第m通道第l层第j个时频图的偏置；i∈Mj为第m通道前一层与当前层第j个时频图连接的时频图；一次下采样的处理过程表示为： 其中，为第m通道第l层第j个时频图的乘性偏置；down为采样点相加；残差块的数学描述表示为： 其中，为第m通道第l+1层的残差块输出，为第m通道第l层的输入，Wlm为第m通道第l层的权重，步骤六具体为：通过步骤二、三、四，对闪电信号分别计算三个通道的时频信息，构建三通道时频图；随机初始化网络权重与偏置；利用步骤五对各通道的卷积层与残差块进行逐层计算，并相加获得特征的输出值；计算各通道的采样层，并在全连接层进行融合；其中，全连接层中的每个神经元都与前一层的所有神经元连接，并使用权重对输入特征进行线性组合和非线性转换，从而进行特征融合；通过softmax获得闪电信号的滤波结果；其中，设存在样本类别c，存在一个样本u，则softmax属于类别c的概率为： 其中，wc是第c类的权重向量；C为样本总数；·T为转置操作；softmax的决策函数表示为： 其中，为：当函数达到最大时，c的取值。

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