基于奇异值分解和均值聚类的单通道盲源分离算法研究

提出了一种基于奇异值分解(Singular Value Decomposition,SVD)的均值聚类单通道盲源分离算法.首先将单通道信号利用SVD分解,依据中值准则进行滤波去除噪声分量,然后在去除噪声分量对应的特征值基础上,根据剩余SVD特征值重构对应分量信号作为盲源分离观测信号.将重构分量信号进行短时傅立叶变换(Short Time Fourier Transform,STFT)进行稀疏化处理,利用散点图判别源信号数目,最后采用均值聚类方法估计混合矩阵,以估计混合矩阵求逆作为分离矩阵实现单通道信号的盲源分离.利用计算机仿真结果证明了算法的有效性.     

单通道涡流无损检测信号盲源分离算法

针对脉冲涡流无损检测(pulsed eddy current testing, PECT)系统中获取单一检测信号存在的混叠问题,文章提出一种基于经验模态分解(empirical mode decomposition, EMD)和快速独立分量分析(fast independent component analysis, FastICA)的单通道盲源信号分离算法。该算法首先通过EMD对混合观测信号分解,然后利用奇异值分解(singular value decomposition, SVD)估计源信号数目,根据估计得到的源信号数目将观测信号和对应模态分量构成新的虚拟信号,最后利用FastICA算法分离得到源信号的估计。有限元仿真实验表明该算法能有效分离单通道混合检测信号,并且优于小波分解的单通道盲源分离算法。     

一种单通道的源数盲估计方法

针对单通道的源数盲估计技术,提出了一种基于经验模态分解和交叉验证技术相结合的源数估计方法,该方法首先通过经验模态分解技术将单通道的观测信号转换为虚拟的多通道观测信号,然后采用基于交叉验证技术来确定混合在单通道中的源信号个数．仿真实验结果表明：该方法能准确地估计出混合在单通道中服从超高斯分布、亚高斯和高斯分布的源信号个数．     

基于基频状态和帧间相关性的单通道语音分离算法

提出一种基于基频状态和帧间相关性的单通道混合语音分离算法.首先,从混合语音中提取2个源语音的基频进行状态编码,基于编码的基频状态构造自适应字典,并通过引入基频信息在字典层面对各源语音信号进行区分.然后,采用频繁模式挖掘算法,提取基频状态为1时字典的频繁1项子集,缩减字典尺寸.最后,以基于正交匹配追踪的分离语音为基础,检测分离效果差的混合语音帧,搜索与其相关度最高的平移后的邻近分离语音帧进行叠加,并采用软掩蔽方法进行第二次分离校正.仿真实验结果表明,该算法获取的分离语音信噪比优于现有的2种经典语音分离算法,并且该算法采用频繁模式挖掘算法大大减小了运算量.     

应用基扩展模型的混合信号单通道盲分离算法

针对传统最小均方误差逐幸存路径处理(LMS-PSP)单通道盲分离算法在时变信道下性能差的问题,提出一种基于基扩展模型逐幸存路径处理(BEM-PSP)的单通道盲分离算法。首先对接收到的部分混合信号进行LMS-PSP单通道盲分离,得到部分准确的信道冲激响应(CIR);然后结合时变信道下基于基扩展模型进行信道估计的思想,完成整个时间周期CIR的估计;最后采用Viterbi算法对混合信号进行序列估计,从而实现时变信道下混合信号的单通道盲分离。仿真结果表明,对于2路混合QPSK信号,在相同仿真条件下,BEM-PSP算法较LMS-PSP算法能降低50%的复杂度且能获得更好的性能,在20dB处的误码率可达4×10-2,而LMS-PSP单通道盲分离算法的误码率只能达到1×10-1,并且在同等过采样倍数下,该算法能获得更高的性能提升。     

基于盲源分离算法的阵列信号波达方向-频率估计

盲信号处理已成为近年信号处理和神经网络热点领域,主要用于语言信号处理,应用于雷达信号处理并不多见.确定空间辐射源的波达方向(DOA)和频率是雷达阵列信号处理的基本问题之一,近20年来许多学者提出了性能各异的算法,其中有代表性的是多信号分类法和旋转不变技术的参数估计法.近年来,越来越多文献将盲源分离算法应用到阵列信号处理中,开辟了一条DOA估计的新道路.本文首先给出了一种用来盲分离复数信号的盲源分离算法,结合该算法,提出了可同时估计波达方向、频率的波达方向-频率盲估计算法.盲源分离算法是基于负熵的快速定点算法,不需要给出复数信号的概率密度函数,具有收敛速度快,鲁棒性强等特点.本文证明了波达方向-频率盲估计算法的收敛性.仿真研究表明新的波达角估计算法的特点:1)估计算法是有效并且鲁棒的;2)估计算法能从含噪声的阵列接收信号中同时估计出辐射源波达方向和频率;3)估计算法能将雷达杂波和目标回波分离.     

基于人工免疫重采样粒子滤波的单通道盲源分离

针对单通道盲源分离重采样过程中出现的粒子枯竭现象,提出了一种基于人工免疫重采样粒子滤波的新算法.以二进制相移键控调制信号为例,针对传统粒子滤波算法中存在的粒子枯竭现象,利用人工免疫重采样粒子滤波进行信号未知参数和码元的最大后验概率估计,在保证粒子有效性的同时解决了粒子退化问题,有效地缓解了粒子枯竭现象,提高了算法的跟踪估计能力.仿真结果证明了该算法的可行性和有效性,改进后的算法在不加纠错编码,信噪比大于14 dB的情况下,误码率小于10-2,基本实现了信号的盲源分离.     

单路单周期心音混叠信号欠定盲分离方法

结合现有的单路混叠盲分离算法和心音信号的周期特性,提出了一种基于dwt_ica的单路单周期心音混叠信号欠定盲分离算法.该算法首先得到一组单周期独立心音子波,然后把该独立心音子波加入到一个单路单周期心音混叠信号中,从而将一路信号变成一个多路信号,接着再利用ICA方法分离该多路信号,可获得源心音信号的一种估计.心音混叠信号的盲分离仿真实验表明,该算法是行之有效的.     

基于遗传算法的盲源分离算法

针对现有盲源分离算法的性能依赖于对比函数选择的现象,提出了一种基于遗传算法的盲源分离算法,该算法直接从信号的样本序列中估计出信号的概率分布,解决了信号间互信息的求解问题.通过遗传算法最小化信号的互信息,实现了对线性混叠信号的分离.对模拟信号的分离结果表明,该算法可以成功地分离混叠信号,同时与快速独立分量分析算法相比,该算法的性能对源信号的概率密度性质没有依赖,因而对亚高斯和超高斯信号的混合信号表现出更加优异的分离能力.     

基于压缩感知和优化算法的欠定盲源信号分离

针对目前欠定盲源信号分离在源信号不充分稀疏的情况下分离精度较低的问题,提出一种基于压缩感知和优化算法的欠定盲源信号分离方法.首先分析了欠定盲源信号分离和压缩感知问题的等价性,并建立基于压缩感知的欠定盲源信号分离的数学模型;然后以分离信号的稀疏性和互相关性来建立目标函数,并通过使用压缩感知和优化算法来实现欠定盲源信号的分离;最后对语音信号进行了仿真实验.实验结果表明,在源信号不充分稀疏的情况下,利用这种方法得到的分离信号与源信号的平均相似系数为0.990 3,由此可见这种方法是一种有效的、分离精度较高的分离方法.这也为欠定盲源信号分离问题的研究提供了一种新的途径和手段.     

基于稀疏特性的欠定盲信号分离算法

在源信号在非充分稀疏条件下,提出了一种改进的两步法欠定盲源分离算法.与现有的大多数稀疏分量分析算法法都是假设源信号是充分稀疏不同,该算法放宽了源信号的稀疏性.与此同时,该算法能够估计出聚类空间的个数,能够克服源信号个数未知的情况.模糊划分矩阵的应用更加有利于源信号的分离.仿真结果表明了该算法的有效性.     

基于粒子群算法的盲源信号分离

当源信号个数大于2,联合对角化（JADE）算法在盲源信号分离时效果不理想.提出了一种基于粒子群算法（PSO）的盲源信号分离（BSS）算法.该算法利用PSO算法代替JADE算法中的联合对角化操作,以混合信号的峭度为目标函数,采用独立分量分析的方法,对瞬时混合的信号进行了盲分离,理论分析和仿真结果表明了该算法的可行性和有效性.     

基于稀疏表示的超平面聚类盲信号分离算法

对欠定混叠盲源分离问题,论文针对于源信号的稀疏程度不同,首先引入了向量k-阶稀疏的概念。然后在满足欠定混叠盲分离问题可解的情况下,讨论了源信号向量是m-1阶稀疏的情况下的混叠矩阵的辨识问题,并提出了一种新的基于超平面聚类算法来估计欠定混叠矩阵。该算法不仅对源信号的稀疏性要求放宽了条件,而且在精确估计出混叠矩阵的同时估计出了源信号的数目。经数值实验仿真表明了算法的有效性。     

基于压缩感知的盲源信号分离检测方法

接入电网的各种分布式电源、非线性负荷使得电能质量污染问题日益严重,对各种电能质量信号进行特征提取与正确分离是改善电能质量的切入点.针对电能质量信号的结构特点,构建了压缩感知电能质量信号分离模型,并针对该模型提出一种基于压缩感知的盲源信号分离检测算法CS-SCA(compressed sensing-sparse component analysis).根据已有的电能质量信号理论知识,确定电能质量信号在频域的稀疏性,进而对信号预处理降噪.通过两步法解决预处理后电能质量观测信号的分离检测问题.第1步通过观测信号向量方向特性估计出电能质量源信号个数,并利用线性聚类估计混合矩阵;第2步采用压缩感知恢复算法分离得出电能质量源信号.通过实验验证,提出算法所分离出基波、各次谐波信号分离信干比均大于10,dB.     

一种新的重叠混沌信号盲分离算法

提出一种基于粒子滤波（particle filtering,PF）的重叠混沌信号盲分离算法,该算法依据混沌动力学系统的状态空间模型,把重叠混沌信号盲分离问题转化为混沌信号和系统参数的联合估计问题,利用PF方法估计各信号以及系统参数的联合后验分布,再由联合后验分布实现各信号以及系统参数的估计.在PF算法中利用核平滑的方法实现了非时变参数的迭代估计,并通过自适应迭代算法对加性高斯噪声进行了估计.仿真实验的结果表明,该算法能有效地解决重叠混沌信号的盲分离问题.     

利用航空发动机信号特征的振动源盲分离算法

针对航空发动机机匣观测信号为多个振动源的混合信号的问题,提出了一种基于航空发动机振动信号特征的盲分离算法,能够从混合的观测信号中确定振动源的个数以及提取发动机内部各个振动源的振动信息。算法的核心是基于航空发动机等旋转机械转轴故障振动信号的频谱特点,其故障信号的振动谱一般包含基频、谐波成分和次谐波成分,如不对中、碰磨、裂纹等。算法用到的主要工具是连续小波变换和时间同步平稳法,主要步骤为:首先通过连续小波变换将航空发动机不同观测通道上的观测信号分解,根据谱峰值分析确定主要振动源及对应的基频;然后通过时间同步平稳法,分别从每个观测通道上提取各个振动源的谐波和次谐波成分,从每个观测通道上提取出了源信号;对于同一源信号,从每个观测通道上都能提取出一个基本映像,最后通过对比每个映像信号的二范数,确定每个源信号的最优估计。通过数值模拟信号和实测航空发动机加速度振动信号对算法进行了验证,结果表明,在对发动机转速有一定先验知识的情况下,所提算法能够估计出发动机内部的主要振动源的个数,并能提取源信号的主要成分。结合旋转机械振动频谱特点等先验知识,说明了所提算法的正确性和实用性。     

同频同调制通信信号的卷积混合盲源分离

针时卷积混合同频同调制通信信号,提出一种新的卷积混合盲分离算法,利用滑窗Z变换将时域卷积混合形式信号通过数学变换转换到z域瞬时混合形式,通过成熟的线性混合盲分离算法分离出Z域源信号,估计出时域上的源信号.该方法适用于适定情形下的卷积混合盲分离问题,需要设置的分离参数只有一个,就是滑动窗口长度,从而降低了计算复杂度,提升了分离性能,易于硬件实现,可移植性强.     

单通道时频重叠高斯调幅通信信号盲分离方法

为了解决单通道多个时频重叠高斯调幅通信信号共信道的盲分离问题,提出了一种混合遗传与最小值搜索的盲分离算法。根据信号的特征,建立信号模型,利用接收到的一组混合信号的数据,利用混合遗传与最小值搜索的盲分离算法对所有待估计参数进行联合搜索,实现了多个信号分量的重构和分离。仿真结果表明,与传统的最小值搜索算法(初值选取误差控制在远离期望值的5%以内)和遗传算法相比,该算法有较高的数值精度和不受初值选取影响的优点。     

基于蚁群算法和互信息进行非线性盲源信号分离

针对在非线性混叠盲源分离中代价函数往往具有许多局部最优解,而求解其全局最优解非常困难的问题,这里提出一种基于蚁群算法进行非线性盲源信号分离的方法.该方法用高阶奇数多项式拟合非线性混合函数,以分离信号的互信息作为代价函数.并对非线性混合信号进行了仿真研究.由此方法得到的分离信号和源信号的相似系数都在98%以上,仿真实验结果表明该方法能够对非线性盲源信号进行很好地分离.     

基于一种改进最短路径法的欠定语音盲分离

为了在欠定条件下实现语音盲源分离,该文首先利用势函数估计源信号的个数和混叠矩阵,在估计势函数曲线时对其做平滑处理,以提高源信号个数估计的准确性.在语音信号分离部分,提出了一种改进的最短路径法,该方法对混叠信号各时频单元进行分类处理,避免了最短路径法中对每个时频单元进行矩阵求逆运算,在大大减少计算量的同时也降低了分离信号的背景噪声.最后给出了仿真实验,实验结果证明了该算法的可行性和优异性.