CN114646840A - 一种基于数据降维的电缆缺陷定位方法及设备 - Google Patents

Abstract

本申请提供了一种基于数据降维的电缆缺陷定位方法及设备，该方法获取来自信号接收器的入射信号及反射信号。基于预设的采样数量，确定入射信号及反射信号的离散时间数量以及离散时间间隔。基于离散时间数量及离散时间间隔，确定时频域分布的时间积分变量的变量时间间隔，以通过变量时间间隔，确定采样数量对应的各离散时间的时间积分变量，生成第一降维矩阵。基于时间积分变量与频率的对应关系以及第一降维矩阵，确定入射信号及反射信号的降维时频域分布。对互相关函数进行降维处理，得到降维互相关函数，并生成降维互相关函数对应的缺陷定位曲线。根据缺陷定位曲线，确定待测电缆的缺陷位置。

Description

一种基于数据降维的电缆缺陷定位方法及设备

技术领域

本申请涉及电力系统检测技术领域，尤其涉及一种基于数据降维的电缆缺陷定位方法及设备。

背景技术

电缆在电力系统中的作用极为重要，当交联聚乙烯材料技术成熟后，以该材料作为绝缘的电缆的电气强度和机械硬度都有较大程度的提升。此外，相比于架空线输电方式，电缆占地面积较小，这在城市输配电中具有重大意义。然而，电缆长时间的使用容易产生绝缘老化、性能劣化等不利因素会引起电缆的局部缺陷，使得电缆局部过热、局部破损、局部放电等现象，如果不能被及时发现并排除，则可能会发展为永久性故障，对电力系统的稳定性带来危害。

为防止严重事故的发生，各电缆线路均需要定期检修。由于电缆可长达数千米，传统的人工检修方式极其耗时费力，新型的基于反射法的电缆缺陷定位技术得以发展。目前，电缆缺陷定位主要依靠在断开电路的电缆一端添加一入射信号，并根据采集的反射信号，进行电缆缺陷的定位。但是，现在根据采集到的反射信号，得到缺陷位置时，数据处理的计算量巨大，需要经过长时间的数据运算，才能得到准确地缺陷位置，缺陷定位耗时长。若在野外场景下，电缆缺陷定位的检修人员需要等待较长时间，才能够得知所测试的电缆是否有缺陷，影响用户的使用体验。

发明内容

本申请实施例提供了一种基于数据降维的电缆缺陷定位方法及设备，用于降低电缆缺陷定位的定位时间，提高用户对电缆缺陷定位的使用体验。

一方面，本申请提供了一种基于数据降维的电缆缺陷定位方法，该方法包括：

获取来自信号接收器的入射信号及反射信号。其中，信号接收器用于接收信号发射器在待测电缆的T型接口一端产生的入射信号，以及用于接收入射信号经过待测电缆后的反射信号。基于预设的采样数量，确定入射信号及反射信号的离散时间数量以及离散时间间隔。基于离散时间数量及离散时间间隔，确定时频域分布的时间积分变量的变量时间间隔，以通过变量时间间隔，确定采样数量对应的各离散时间的时间积分变量，并生成第一降维矩阵。基于时间积分变量与频率的对应关系以及第一降维矩阵，确定入射信号及反射信号的降维时频域分布。根据降维时频域分布以及预设规则，生成第二降维矩阵，以根据第二降维矩阵，对互相关函数进行降维处理，得到降维互相关函数，并生成降维互相关函数对应的缺陷定位曲线。根据缺陷定位曲线，确定待测电缆的缺陷位置。

在本申请的一种实现方式中，根据离散时间间隔以及时频域分布中的时间积分变量的系数，确定时间积分变量的变量时间间隔。按照所述离散时间间隔，确定所述采样数量个所述离散时间，并确定各离散时间对应的时间积分变量，为选定变量。根据各选定变量以及变量时间间隔的比值，确定各离散时间对应的时间积分变量的取值移动位数。其中，取值移动位数用于确定在离散时间对应的时间积分变量下，相应的入射信号频率或反射信号频率。根据取值移动位数，确定第一降维矩阵。其中，第一降维矩阵的列为离散时间，第一降维矩阵的行为时间积分变量。

在本申请的一种实现方式中，根据预设常数、离散时间数量以及离散时间间隔的乘积，确定时间积分变量的最大值。根据时间积分变量的最大值，确定时间积分变量的取值区间。确定各离散时间对应的时间积分变量的取值，是否与取值区间匹配。在确定各离散时间对应的时间积分变量与取值区间不匹配的情况下，生成常数调整信息，并将常数调整信息发送至用户终端。基于用户对用户终端的操作，确定常数调整信息的反馈信息，以根据反馈信息，对预设常数进行调整。

在本申请的一种实现方式中，确定降维时频域分布的各时间对应的频率的时频域分布值。确定各时频域分布值中的最大值，并按照时间顺序，将时频域分布值中的最大值，生成第二降维矩阵。其中，第二降维矩阵包括入射信号时频降维子矩阵、反射信号时频降维子矩阵。根据入射信号的信号持续时间的中心时间，对降维时频域分布进行归一化处理。基于归一化处理后的降维时频域分布以及第二降维矩阵，确定入射信号与反射信号的降维互相关函数，以根据降维互相关函数，得到待测电缆对应的缺陷定位曲线。

在本申请的一种实现方式中，根据待测电缆的材质，确定待测电缆的信号传播速度。基于待测电缆的信号传播速度以及信号传播时间与电缆首端距离的对应关系，将互相关函数转化为相应的距离相关函数。其中，距离相关函数用于表示距离与信号相关度之间的关系，信号相关度用于表示反射信号与入射信号的相关性。根据距离相关函数，确定待测电缆对应的缺陷定位曲线，以根据缺陷定位曲线，确定待测电缆的缺陷与电缆首端的距离。

在本申请的一种实现方式中，确定缺陷定位曲线中的极大值。将缺陷定位曲线中的起始点处极大值的位置，作为电缆首端，将缺陷定位曲线中的终止点处极大值的位置，作为电缆末端。将各极大值处预设区间内的曲线波形与电缆首端的曲线波形和/或电缆末端的曲线波形，进行匹配。确定匹配结果中匹配度大于预设值的极大值对应位置，作为缺陷位置。

在本申请的一种实现方式中，获取管控终端发送的测试信息。其中，测试信息至少包括：电缆断路数据、电缆位置数据。在确定测试信息中的待测电缆断路的情况下，生成入射信号产生信息，并将入射信号产生信息发送至信号发射器。其中，入射信号产生信息包括高斯包络数据及线性啁啾数据。

在本申请的一种实现方式中，基于维格纳分布中时间积分变量、频率所组成的函数，生成第三降维矩阵。其中，第三降维矩阵的行数与第一降维矩阵的列数相同。第三降维矩阵的行为时间积分变量，第三降维矩阵的列为频率。基于对第一降维矩阵、第三降维矩阵进行矩阵乘法处理，确定入射信号及反射信号的降维时频域分布。

另一方面，本申请实施例提供了一种基于数据降维的电缆缺陷定位设备，该设备包括：

至少一个处理器；以及，与至少一个处理器通信连接的存储器。其中，存储器存储有可被至少一个处理器执行的指令，指令被至少一个处理器执行，以使至少一个处理器能够：

获取来自信号接收器的入射信号及反射信号。其中，信号接收器用于接收信号发射器在待测电缆的T型接口一端产生的入射信号，以及用于接收入射信号经过待测电缆后的反射信号。基于预设的采样数量，确定入射信号及反射信号的离散时间数量以及离散时间间隔。基于离散时间数量及离散时间间隔，确定时频域分布的时间积分变量的变量时间间隔，以通过变量时间间隔，确定采样数量对应的各离散时间的时间积分变量，并生成第一降维矩阵。基于时间积分变量与频率的对应关系以及第一降维矩阵，确定入射信号及反射信号的降维时频域分布。根据降维时频域分布以及预设规则，生成第二降维矩阵，以根据第二降维矩阵，对互相关函数进行降维处理，得到降维互相关函数，并生成降维互相关函数对应的缺陷定位曲线。根据缺陷定位曲线，确定待测电缆的缺陷位置。

在本申请的一种实现方式中，至少一个处理器具体能够：

根据离散时间间隔以及时频域分布中的时间积分变量的系数，确定时间积分变量的变量时间间隔。按照所述离散时间间隔，确定所述采样数量个所述离散时间，并确定各离散时间对应的时间积分变量，为选定变量。根据各选定变量以及变量时间间隔的比值，确定各离散时间对应的时间积分变量的取值移动位数。其中，取值移动位数用于确定在离散时间对应的时间积分变量下，相应的入射信号频率或反射信号频率。根据取值移动位数，确定第一降维矩阵。其中，第一降维矩阵的列为离散时间，第一降维矩阵的行为时间积分变量。

通过上述方案，本申请可以将时频域分布的计算公式进行了降维简化，提高缺陷定位的效率，同时将时频域反射法确定电缆缺陷的运算过程进行降维简化，将运算量较大的三维互相关函数求取降维简化为二维互相关函数，极大地缩减了数据所占的存储量以及运算所耗时间；且基于降维后的二维互相关函数能够实现电缆缺陷的精准定位。本申请通过上述方案，可以提高电缆缺陷的定位速度，提高电缆缺陷定位的计算效率，节省计算量，并提高电缆缺陷定位使用者的使用体验。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本申请的进一步理解，构成本申请的一部分，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。在附图中：

图1为本申请实施例中一种基于数据降维的电缆缺陷定位方法的一种流程示意图；

图2为本申请实施例中一种基于数据降维的电缆缺陷定位方法中的一种示意图；

图3为本申请实施例中一种基于数据降维的电缆缺陷定位方法中的另一种示意图；

图4为本申请实施例中一种基于数据降维的电缆缺陷定位方法中的再一种示意图；

图5为本申请实施例中一种基于数据降维的电缆缺陷定位方法中的又一种示意图；

图6为本申请实施例中一种基于数据降维的电缆缺陷定位方法中的又一种示意图；

图7为本申请实施例中一种基于数据降维的电缆缺陷定位设备的结构示意图。

具体实施方式

为使本申请的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请具体实施例及相应的附图对本申请技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动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。

为防止严重事故的发生，各电缆线路均需要定期检修。由于电缆可长达数千米，传统的人工检修方式极其耗时费力，新型的基于反射法的电缆缺陷定位技术得以发展。目前反射法主要包括时域反射法(Time Domain Reflectometry，TDR)、频域反射法(FrequencyDomain Reflectometry，FDR)和时频域反射法(Time-frequency Domain Reflectometry，TFDR)，三者主要是入射信号以及分析的领域存在差异：时域反射法是对目标电缆入射一个脉冲信号或者阶跃信号，然后在时域波形上分析缺陷的位置；频域反射法的入射信号是扫频信号，其分析的直接图谱是频率域的阻抗谱等，然后通过积分变换得到缺陷的位置；时频域反射法则是入射高斯包络的线性啁啾信号，并将反射所得的时域信号转换至时频域，经过后续数据处理可以求得缺陷的定位曲线。

时域反射法对于严重缺陷或者开路、短路这种极端故障能够有较好的定位能力，而对于微弱的缺陷则会由于反射信号过于微弱而无法识别缺陷信息；频域反射法能够定位微弱缺陷，但是对于末端和缺陷位置相距较远的情况，它无法区分电缆末端和缺陷；时频域反射法虽然能够定位微弱缺陷并能够有效区分电缆末端和缺陷，但是由于数据处理涉及计算量较大，应用时耗时较长。

基于此，本申请实施例提供了一种基于数据降维的电缆缺陷定位方法及设备，用来降低电缆缺陷位置定位的定位时间，提高用户对电缆缺陷定位的使用体验。

以下结合附图，详细说明本申请的各个实施例。

本申请实施例提供了一种基于数据降维的电缆缺陷定位方法，如图1所示，该方法可以包括步骤S101-S106：

S101，服务器获取来自信号接收器的入射信号及反射信号。

其中，信号接收器用于接收信号发射器在待测电缆的T型接口一端产生的入射信号，以及用于接收入射信号经过待测电缆后的反射信号。

在申请实施例中，信号接收器可以是示波器，信号发射器可以是波形发生器，服务器可以是一台计算机，也可以是多个服务器组成的服务器集群。本申请的信号发射器、信号接收器、待测电缆的连接方式如图2所示，计算机(服务器)连接波形发生器，计算机可以将设计好的入射信号产生信息发送给波形发生器，由波形发生器产生高斯包络的啁啾信号作为入射信号。波形发生器通过T型接口(T字接头)的一端，将入射信号发送至待测电缆(RG58电缆)。T字接头的另一端连接示波器(信号接收器)，示波器将采集的入射信号及发射信号发送给计算机(服务器)。

需要说明的是，服务器作为基于数据降维的电缆缺陷定位方法的执行主体，仅为示例性存在，执行主体不仅限于服务器，本申请对此不作具体限定。

在本申请实施例中，服务器获取来自信号接收器的入射信号及反射信号之前，包括：

服务器获取管控终端发送的测试信息。

其中，测试信息至少包括：电缆断路数据、电缆位置数据。

在实际使用过程中，管控终端可以是负责进行待测电缆的电路断开的管理人员的终端，管理人员在完成电缆断路后，将电缆位置数据及电缆断路数据发送给服务器。

服务器在确定测试信息中的待测电缆断路的情况下，生成入射信号产生信息，并将入射信号产生信息发送至信号发射器。

其中，入射信号产生信息包括高斯包络数据及线性啁啾数据。

服务器在确定待测电缆断开电路的情况下，可以确定入射信号产生信息，该入射信号产生信息中包括高斯包络数据及线性啁啾数据，根据高斯包络数据及线性啁啾数据可以产生高斯包络的线性啁啾入射信号。具体公式如下：

其中，s(t)为用于产生的入射信号的函数，t为时间，α为与信号持续时间反相关的常数，β为影响信号频率带宽的常数，t₀为信号的时间中心，ω₀为信号的角频率中心。

本申请中考虑到电缆的长度以及信号发生器的采样率，将信号的持续时间选为50ns(等效为α取2.21×1016)，频率带宽B_s为120MHz，时间中心t₀为0s，角频率中心ω₀为2π×150MHz，β则可以根据如下公式求得：

在本申请实施例中，信号接收器所接受到的入射信号及反射信号如图3、图4所示。

S102，服务器基于预设的采样数量，确定入射信号及反射信号的离散时间数量以及离散时间间隔。

在本申请实施例中，预设的采样数量可以有用户设定，例如采样数量设置有10000个，这10000个采样点至少包含所有的入射信号及反射信号的信号成分。如图4所示，10000个采样点可以是从-2×10^-8秒开始，至2×10^-7秒之前的时间点。离散时间数量对应于预设的采样数量，离散时间间隔为相邻的采样点之间的差值，例如第一个采样点的时间为T1，相邻的第二个采样点的时间为T2，那么离散时间间隔为T2-T1。

S103，服务器基于离散时间数量及离散时间间隔，确定时频域分布的时间积分变量的变量时间间隔，以通过变量时间间隔，确定采样数量对应的各离散时间的时间积分变量，并生成第一降维矩阵。

在本申请实施例中，服务器基于离散时间数量及离散时间间隔，确定时频域分布的时间积分变量的变量时间间隔，以通过变量时间间隔，确定采样数量对应的各离散时间的时间积分变量，并生成第一降维矩阵，具体包括：

首先，服务器根据离散时间间隔以及时频域分布中的时间积分变量的系数，确定时间积分变量的变量时间间隔。时频域分布为维格纳分布。

其次，服务器确定采样数量的各离散时间，并确定各离散时间对应的时间积分变量，为选定变量。

服务器可以根据离散时间间隔以及时频域分布中的时间积分变量的系数，得到时间积分变量的变量时间间隔，其中，时频域分布的具体公式如下：

其中，W(t,ω)为时频域分布函数，τ为时间积分变量，s^*为共轭信号，s为入射信号或反射信号，ω为角频率。时频域分布中时间积分变量的系数为

服务器将确定变量时间间隔Δτ＝2Δt，Δt为离散时间间隔。

接着，服务器根据各选定变量以及变量时间间隔的比值，确定各离散时间对应的时间积分变量的取值移动位数。

其中，取值移动位数用于确定在离散时间对应的时间积分变量下，相应的频率。

为了防止转变s(t)自变量t成为t和τ的过程中出现变量无法等同于现有数据的情况，本申请将基于自变量的位置信息构建相应的自相关函数，即对于每个时间点都有对应的第j个τ的移动位置个数，其移动个数定义如下：

其中，上式中的下标z代表取整数部分，d_τj为第j个τ的取值移动位数。

在本申请根据各选定变量以及变量时间间隔的比值，确定各离散时间对应的时间积分变量的取值移动位数之前，方法还包括：

服务器根据预设常数、离散时间数量以及离散时间间隔的乘积，确定时间积分变量的最大值。

本申请实施例可以通过下述公式，确定时间积分变量的最大值：

τ_max＝10N·Δt

其中，τ_max为时间积分变量的最大值，10为预设常数，N为离散时间数量。

服务器根据时间积分变量的最大值，确定时间积分变量的取值区间。

在本申请实施例中，τ的积分范围是对称的，因此它的负数部分的下界的绝对值也与τ_max相同，因此，取值区间为[-τ_max,τ_max]

服务器确定各离散时间对应的时间积分变量的取值，是否与取值区间匹配。

在本申请实施例中，服务器可以确定离散时间对应的时间积分变量是否处于取值区间的范围内，从而确定是否匹配。

服务器确定各离散时间对应的时间积分变量与取值区间不匹配，生成常数调整信息，并将常数调整信息发送至用户终端。

即离散时间对应的时间积分变量不处于取值区间的范围内的情况下，说明时间积分变量出现取值错误，因此，可以生成常数调整信息，以提示用户。

基于用户对用户终端的操作，确定常数调整信息的反馈信息，以根据反馈信息，对预设常数进行调整。

用户可以将预设常数进行调整为更大的值，例如本来预设常数为10，出现了不匹配的情况，那么可以将预设常数设置为20。

最后，服务器根据取值移动位数，确定第一降维矩阵。

其中，第一降维矩阵的列为离散时间，第一降维矩阵的行为时间积分变量。

在本申请实施例中，服务器确定取值移动位数之后，可以确定各时间点的对应时间积分变量所对应取值，该取值为幅值。上述实施例生成的第一降维矩阵所对应的为

部分的矩阵。

S104，服务器基于时间积分变量与频率的对应关系以及第一降维矩阵，确定入射信号及反射信号的降维时频域分布。

降维时频域分布包括时间、频率。

在本申请实施例中，服务器基于第一降维矩阵及时间积分变量与频率的对应关系，确定入射信号及反射信号的降维时频域分布，具体包括：

首先，服务器基于维格纳分布中时间积分变量、频率所组成的函数，生成第三降维矩阵。

其中，第三降维矩阵的行数与第一降维矩阵的列数相同。第三降维矩阵的行为时间积分变量，第三降维矩阵的列为频率。

第三降维矩阵所对应的是e^-jωτ部分，将e^-jωτ表示为行为频率，列为时间积分变量的二维矩阵。

接着，服务器基于对第一降维矩阵、第三降维矩阵进行矩阵乘法处理，确定入射信号及反射信号的降维时频域分布。

在本申请实施例中，如图5所示，未进行上述降维操作前，时频域分布所对应的

e^-jωτ部分的矩阵为S1所示，为三维矩阵。在经过上述实施例的降维处理后，

e^-jωτ可以转为为S2部分的矩阵乘法形式，从而将三维数据降维为二维数据。

通过上述方案，可以将时频域分布进行降维简化，降低数据的计算量，减少数据运算时间。

S105，服务器根据降维时频域分布以及预设规则，生成第二降维矩阵，以根据第二降维矩阵，对互相关函数进行降维处理，得到降维互相关函数，并生成降维互相关函数对应的缺陷定位曲线。

在本申请实施例中，服务器根据降维时频域分布以及预设规则，生成第二降维矩阵，以根据第二降维矩阵，对互相关函数进行降维处理，得到降维互相关函数，并生成降维互相关函数对应的缺陷定位曲线，具体包括：

首先，服务器确定降维时频域分布的各时间对应的频率的时频域分布值。

接着，服务器确定各时频域分布值中的最大值，并按照时间顺序，将时频域分布值中的最大值，生成第二降维矩阵。

其中，第二降维矩阵包括入射信号时频降维子矩阵、反射信号时频降维子矩阵。

具体地，服务器可以根据以下公式，确定时频域分布值：

w_r(t)＝Max[W_r(t,ω₁),W_r(t,ω₂),W_r(t,ω₃),...]

w_s(t)＝Max[W_s(t,ω₁),W_s(t,ω₂),W_s(t,ω₃),...]

其中，w_r(t)为反射信号的时频域分布值中的最大值，w_s(t)为入射信号的时频域分布值中的最大值，ω₁，ω₂……表示时间对应的第m个频率，其中m为自然数。根据各时间所对应的最大值，可以得到入射信号时频降维子矩阵、反射信号时频降维子矩阵。

然后，服务器根据入射信号的信号持续时间的中心时间，对降维时频域分布进行归一化处理。

归一化处理如下：

其中，T_s为入射信号的信号持续时间的中心时间。

最后，服务器基于归一化处理后的降维时频域分布以及第二降维矩阵，确定入射信号与反射信号的降维互相关函数，以根据降维互相关函数得到待测电缆对应的缺陷定位曲线。

在本申请实施例中，降维互相关函数表示为：

其中，C′(t)为降维互相关函数。

S106，服务器根据缺陷定位曲线，确定待测电缆的缺陷位置。

在本申请实施例中，服务器根据缺陷定位曲线，确定待测电缆的缺陷位置，具体包括：

服务器根据待测电缆的材质，确定待测电缆的信号传播速度。

待测电缆的信号传播速度可以从数据库中确定，或者服务器通过网络获取。

服务器基于待测电缆的信号传播速度以及信号传播时间与电缆首端距离的对应关系，将互相关函数转化为相应的距离相关函数。

其中，距离相关函数用于表示距离与信号相关度之间的关系，信号相关度用于表示反射信号与入射信号的相关性。

信号传输速度与信号传播时间及电缆首端距离的对应关系可以表示为：

其中，x为距离电缆首端的距离，v为信号传播速度，t为信号传播时间。

在得到上述降维后的互相关函数，可以将自变量时间t，转换为以距离电缆距离为自变量的距离相关函数。

服务器根据距离相关函数，确定待测电缆对应的缺陷定位曲线，以根据缺陷定位曲线，确定待测电缆的缺陷与电缆首端的距离。

在本申请实施例中，距离相关函数的图像如图6所示，图6中在距离首端9m处存在破损，图6中还包括未进行上述降维运算的互相关函数的缺陷定位曲线。

在本申请实施例中，服务器根据缺陷定位曲线，确定待测电缆的缺陷位置，具体包括：

首先，服务器确定缺陷定位曲线中的极大值。

如图6，缺陷定位曲线有四个极大值。

接着，服务器将缺陷定位曲线中的起始点处极大值的位置，作为电缆首端，将缺陷定位曲线中的终止点处极大值的位置，作为电缆末端。

即0米处的极大值为电缆首端，15米处的极大值为电缆末端。

然后，服务器将各极大值处预设区间内的曲线波形与电缆首端的曲线波形和/或电缆末端的曲线波形，进行匹配。

在本申请实施例中，5米处存在极大值，该极大值在预设区间，例如预设区间的确定为以极大值为中心，1米处的左右邻域为预设区间，即5米处极大值的预设区间为[4,6]。服务器确定预设区间内的曲线波形，并将该曲线波形与电缆首端及电缆末端的预设区间的曲线波形进行匹配。

最后，服务器确定匹配结果中匹配度大于预设值的极大值对应位置，作为缺陷位置。

在本申请实施例中，匹配可以计算曲线波形的相似度，例如计算弗雷歇距离的方式，得到匹配度，也可以通过其他方式进行计算匹配度，本申请对此不作具体限定。随后，服务器判断匹配度是否大于预设值，将匹配度大于预设值的极大值对应位置，作为缺陷位置。例如服务器计算9米对应的预设区间处的曲线波形与电缆首端、电缆末端的曲线波形的匹配度大于预设值，那么将9米处作为缺陷位置。在本申请实施例中，预设值可以在实际使用过程中设定，本申请对此不作具体限定。

通过上述方案，可以将时频域反射法确定电缆缺陷的运算过程进行降维简化，将运算量较大的三维互相关函数求取降维简化为二维互相关函数，极大地缩减了数据所占的存储量以及运算所耗时间；且基于降维后的二维互相关函数能够实现电缆缺陷的精准定位。本申请还将时频域分布的计算公式进行了降维简化，从而进一步降低了运算的时间以及数据处理复杂度。本申请可以提高电缆缺陷的定位速度以及提高处理器的计算效率，可以提高电缆缺陷定位人员的使用体验。

图7为本申请实施例提供的一种基于数据降维的电缆缺陷定位设备的结构示意图，如图7所示，该设备包括：

至少一个处理器；以及，与至少一个处理器通信连接的存储器。其中，存储器存储有可被至少一个处理器执行的指令，指令被至少一个处理器执行，以使至少一个处理器能够：

获取来自信号接收器的入射信号及反射信号。其中，信号接收器用于接收信号发射器在待测电缆的T型接口一端产生的入射信号，以及用于接收入射信号经过待测电缆后的反射信号。基于预设的采样数量，确定入射信号及反射信号的离散时间数量以及离散时间间隔。基于离散时间数量及离散时间间隔，确定时频域分布的时间积分变量的变量时间间隔，以通过变量时间间隔，确定采样数量对应的各离散时间的时间积分变量，并生成第一降维矩阵。基于时间积分变量与频率的对应关系以及第一降维矩阵，确定入射信号及反射信号的降维时频域分布。根据降维时频域分布以及预设规则，生成第二降维矩阵，以根据第二降维矩阵，对互相关函数进行降维处理，得到降维互相关函数，并生成降维互相关函数对应的缺陷定位曲线。根据缺陷定位曲线，确定待测电缆的缺陷位置。

在本申请实施例中，至少一个处理器具体能够：

根据离散时间间隔以及时频域分布中的时间积分变量的系数，确定时间积分变量的变量时间间隔。按照离散时间间隔，确定采样数量个离散时间，并确定各离散时间对应的时间积分变量，为选定变量。根据各选定变量以及变量时间间隔的比值，确定各离散时间对应的时间积分变量的取值移动位数。其中，取值移动位数用于确定在离散时间对应的时间积分变量下，相应的入射信号频率或反射信号频率。根据取值移动位数，确定第一降维矩阵。其中，第一降维矩阵的列为离散时间，第一降维矩阵的行为时间积分变量。

本申请中的各个实施例均采用递进的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。尤其，对于设备实施例而言，由于其基本相似于方法实施例，所以描述的比较简单，相关之处参见方法实施例的部分说明即可。

本申请实施例提供的设备与方法是一一对应的，因此，设备也具有与其对应的方法类似的有益技术效果，由于上面已经对方法的有益技术效果进行了详细说明，因此，这里不再赘述设备的有益技术效果。

还需要说明的是，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、商品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、商品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、商品或者设备中还存在另外的相同要素。

以上所述仅为本申请的实施例而已，并不用于限制本申请。对于本领域技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原理之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的权利要求范围之内。

Claims (10)

1.一种基于数据降维的电缆缺陷定位方法，其特征在于，所述方法包括：

获取来自信号接收器的入射信号及反射信号；其中，所述信号接收器用于接收信号发射器在待测电缆的T型接口一端产生的所述入射信号，以及用于接收所述入射信号经过待测电缆后的反射信号；

基于预设的采样数量，确定所述入射信号及所述反射信号的离散时间数量以及离散时间间隔；

基于所述离散时间数量及所述离散时间间隔，确定时频域分布的时间积分变量的变量时间间隔，以通过所述变量时间间隔，确定所述采样数量对应的各离散时间的所述时间积分变量，并生成第一降维矩阵；

基于所述时间积分变量与频率的对应关系以及所述第一降维矩阵，确定所述入射信号及所述反射信号的降维时频域分布；

根据所述降维时频域分布以及预设规则，生成第二降维矩阵，以根据所述第二降维矩阵，对互相关函数进行降维处理，得到降维互相关函数，并生成所述降维互相关函数对应的缺陷定位曲线；

根据所述缺陷定位曲线，确定所述待测电缆的缺陷位置。

2.根据权利要求1所述方法，其特征在于，基于所述离散时间数量及所述离散时间间隔，确定时频域分布的时间积分变量的变量时间间隔，以通过所述变量时间间隔，确定所述采样数量对应的各离散时间的所述时间积分变量，并生成第一降维矩阵，具体包括：

根据所述离散时间间隔以及所述时频域分布中的所述时间积分变量的系数，确定所述时间积分变量的所述变量时间间隔；

按照所述离散时间间隔，确定所述采样数量个所述离散时间，并确定各所述离散时间对应的所述时间积分变量，为选定变量；

根据各所述选定变量以及所述变量时间间隔的比值，确定各所述离散时间对应的所述时间积分变量的取值移动位数；其中，所述取值移动位数用于确定在所述离散时间对应的所述时间积分变量下，相应的入射信号频率或反射信号频率；

根据所述取值移动位数，确定所述第一降维矩阵；其中，所述第一降维矩阵的列为所述离散时间，所述第一降维矩阵的行为所述时间积分变量。

3.根据权利要求2所述方法，其特征在于，根据各所述选定变量以及所述变量时间间隔的比值，确定各所述离散时间对应的所述时间积分变量的取值移动位数之前，所述方法还包括：

根据预设常数、所述离散时间数量以及所述离散时间间隔的乘积，确定所述时间积分变量的最大值；

根据所述时间积分变量的最大值，确定所述时间积分变量的取值区间；

确定各所述离散时间对应的所述时间积分变量的取值，是否与所述取值区间匹配；

若不匹配，生成常数调整信息，并将所述常数调整信息发送至用户终端；

基于用户对所述用户终端的操作，确定所述常数调整信息的反馈信息，以根据所述反馈信息，对所述预设常数进行调整。

4.根据权利要求1所述方法，其特征在于，根据所述降维时频域分布以及预设规则，生成第二降维矩阵，以根据所述第二降维矩阵，对互相关函数进行降维处理，得到降维互相关函数，并生成所述降维互相关函数对应的缺陷定位曲线，具体包括：

确定所述降维时频域分布的各时间对应的频率的时频域分布值；

确定各所述时频域分布值中的最大值，并按照时间顺序，将所述时频域分布值中的最大值，生成所述第二降维矩阵；其中，所述第二降维矩阵包括入射信号时频降维子矩阵、反射信号时频降维子矩阵；

根据所述入射信号的信号持续时间的中心时间，对所述降维时频域分布进行归一化处理；

基于归一化处理后的所述降维时频域分布以及所述第二降维矩阵，确定所述入射信号与所述反射信号的所述降维互相关函数，以根据所述降维互相关函数，得到所述待测电缆对应的所述缺陷定位曲线。

5.根据权利要求1所述方法，其特征在于，根据所述缺陷定位曲线，确定所述待测电缆的缺陷位置，具体包括：

根据所述待测电缆的材质，确定所述待测电缆的信号传播速度；

基于所述待测电缆的信号传播速度以及信号传播时间与电缆首端距离的对应关系，将所述互相关函数转化为相应的距离相关函数；其中，所述距离相关函数用于表示距离与信号相关度之间的关系，所述信号相关度用于表示所述反射信号与所述入射信号的相关性；

根据所述距离相关函数，确定所述待测电缆对应的缺陷定位曲线，以根据所述缺陷定位曲线，确定所述待测电缆的缺陷与电缆首端的距离。

6.根据权利要求1所述方法，其特征在于，根据所述缺陷定位曲线，确定所述待测电缆的缺陷位置，具体包括：

确定所述缺陷定位曲线中的极大值；

将所述缺陷定位曲线中的起始点处极大值的位置，作为电缆首端，将所述缺陷定位曲线中的终止点处极大值的位置，作为电缆末端；

将各所述极大值处预设区间内的曲线波形与所述电缆首端的曲线波形和/或所述电缆末端的曲线波形，进行匹配；

确定匹配结果中匹配度大于预设值的所述极大值对应位置，作为所述缺陷位置。

7.根据权利要求1所述方法，其特征在于，获取来自信号接收器的入射信号及反射信号之前，所述方法还包括：

获取管控终端发送的测试信息；其中，所述测试信息至少包括：电缆断路数据、电缆位置数据；

在确定所述测试信息中的所述待测电缆断路的情况下，生成入射信号产生信息，并将所述入射信号产生信息发送至所述信号发射器；其中，所述入射信号产生信息包括高斯包络数据及线性啁啾数据。

8.根据权利要求1所述方法，其特征在于，基于所述时间积分变量与频率的对应关系以及所述第一降维矩阵，确定所述入射信号及所述反射信号的降维时频域分布，具体包括：

基于维格纳分布中所述时间积分变量、频率所组成的函数，生成第三降维矩阵；其中，所述第三降维矩阵的行数与所述第一降维矩阵的列数相同；所述第三降维矩阵的行为所述时间积分变量，所述第三降维矩阵的列为频率；

基于对所述第一降维矩阵、所述第三降维矩阵进行矩阵乘法处理，确定所述入射信号及所述反射信号的降维时频域分布。

9.一种基于数据降维的电缆缺陷定位设备，其特征在于，所述设备包括：

至少一个处理器；以及，

与所述至少一个处理器通信连接的存储器；其中，

所述存储器存储有可被所述至少一个处理器执行的指令，所述指令被所述至少一个处理器执行，以使所述至少一个处理器能够：

获取来自信号接收器的入射信号及反射信号；其中，所述信号接收器用于接收信号发射器在待测电缆的T型接口一端产生的所述入射信号，以及用于接收所述入射信号经过待测电缆后的反射信号；

基于预设的采样数量，确定所述入射信号及所述反射信号的离散时间数量以及离散时间间隔；

基于所述离散时间数量及所述离散时间间隔，确定时频域分布的时间积分变量的变量时间间隔，以通过所述变量时间间隔，确定所述采样数量对应的各离散时间的所述时间积分变量，并生成第一降维矩阵；

基于所述时间积分变量与频率的对应关系以及所述第一降维矩阵，确定所述入射信号及所述反射信号的降维时频域分布；

根据所述降维时频域分布以及预设规则，生成第二降维矩阵，以根据所述第二降维矩阵，对互相关函数进行降维处理，得到降维互相关函数，并生成所述降维互相关函数对应的缺陷定位曲线；

根据所述缺陷定位曲线，确定所述待测电缆的缺陷位置。

10.根据权利要求9所述设备，其特征在于，至少一个处理器具体能够：

根据所述离散时间间隔以及所述时频域分布中的所述时间积分变量的系数，确定所述时间积分变量的所述变量时间间隔；

按照所述离散时间间隔，确定所述采样数量个所述离散时间，并确定各所述离散时间对应的所述时间积分变量，为选定变量；

根据各所述选定变量以及所述变量时间间隔的比值，确定各所述离散时间对应的所述时间积分变量的取值移动位数；其中，所述取值移动位数用于确定在所述离散时间对应的所述时间积分变量下，相应的入射信号频率或反射信号频率；

根据所述取值移动位数，确定所述第一降维矩阵；其中，所述第一降维矩阵的列为所述离散时间，所述第一降维矩阵的行为所述时间积分变量。

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