基于最大信噪比的盲源分離算法及在振動(dòng)信號(hào)中的應(yīng)用研究.pdf

1、盲源分離(BSS)是一種從觀測(cè)到的混合信號(hào)中提取源信號(hào)的信號(hào)處理方法，它是信號(hào)處理領(lǐng)域的一個(gè)新的研究方向，同時(shí)也是一個(gè)引人矚目的應(yīng)用熱點(diǎn)。獨(dú)立分量分析(ICA)是BSS中最重要的一類方法，它假設(shè)原始信號(hào)之間相互統(tǒng)計(jì)獨(dú)立。對(duì)于時(shí)域頻域均混疊的信號(hào)，傳統(tǒng)的濾波方法無(wú)法將其分離開(kāi)來(lái)，這時(shí)ICA算法就凸顯了其作用。目前，對(duì)于ICA算法的研究受到了國(guó)內(nèi)外廣泛的重視，研究也逐漸的深入起來(lái)。
　　 絕大多數(shù)ICA算法均存在計(jì)算量大、迭代步多的

2、缺陷，而且容易收斂到局部最優(yōu)點(diǎn)，全局最優(yōu)的思想改變了這一局面，基于最大信噪比算法的產(chǎn)生正是源于這一理念，它突破了以往算法計(jì)算復(fù)雜的桎梏，將求優(yōu)過(guò)程轉(zhuǎn)變成廣義特征值問(wèn)題求解，從而使問(wèn)題得以簡(jiǎn)化。
　　 本文在國(guó)家自然科學(xué)基金(50275109)“機(jī)械振動(dòng)與噪聲的激勵(lì)源信號(hào)的盲分離方法研究”項(xiàng)目支持下研究了基于最大信噪比的盲源分離算法及其應(yīng)用，主要工作如下：
　　 1)由于目前尚缺少對(duì)分離效果進(jìn)行整體評(píng)判的判據(jù)，因此本論文提

3、出了A矩陣的2范數(shù)這個(gè)定量衡量算法分離結(jié)果的標(biāo)準(zhǔn)；除此之外還對(duì)算法中唯一參數(shù)滑動(dòng)平均長(zhǎng)度p的選取進(jìn)行了研究，分析了p值對(duì)分離結(jié)果的影響，總結(jié)p值對(duì)傳輸矩陣影響的一般規(guī)律，從而選出最優(yōu)p值進(jìn)一步優(yōu)化該算法；
　　 2)研究基于最大信噪比盲源分離算法的分離效果，首先將算法放在三路非高斯信號(hào)混合的最一般情況下進(jìn)行研究；然后用三路仿真信號(hào)分別模擬主要激勵(lì)源生成的信號(hào)進(jìn)行分離嘗試，以上仿真試驗(yàn)均在無(wú)噪和加噪環(huán)境下分別進(jìn)行；最后與傳統(tǒng)的基于

4、負(fù)熵的Fast-ICA算法以及全局最優(yōu)盲源分離算法進(jìn)行了比較，說(shuō)明了該算法的優(yōu)勢(shì)；
　　 3)對(duì)4135柴油機(jī)進(jìn)行了試驗(yàn)，獲取了缸蓋振動(dòng)等信號(hào)，研究了缸蓋振動(dòng)信號(hào)的循環(huán)平穩(wěn)特性；通過(guò)對(duì)柴油機(jī)氣缸壓力進(jìn)行研究獲得柴油機(jī)運(yùn)行的相關(guān)信息；隨后將基于最大信噪比的盲分離算法用于實(shí)測(cè)缸蓋振動(dòng)信號(hào)的分離，窮盡可能取到的所有p值來(lái)分析分離結(jié)果，得到與先驗(yàn)信息最符的分離結(jié)果，同時(shí)與全局最優(yōu)盲源分離算法的分離結(jié)果進(jìn)行了比較，說(shuō)明了最大信噪比盲分離算