一種基於分布式壓縮感知系統的盲信號重構方法
2023-12-03 00:53:41 1
專利名稱：一種基於分布式壓縮感知系統的盲信號重構方法
技術領域：
本發明涉及信號處理領域。
背景技術：
傳統的信號獲取基於奈奎斯特採樣定理，信號的採樣速率必須大於等於信號最高頻率的2倍時，才能從採集到的數據中無失真的恢復出源信號。隨著人們對信息量需求的增加，信號的帶寬增大，當信號的獲取依然基於奈奎斯特採樣定理時，將會對信號採樣
及數據存儲等帶來極大的挑戰。2004年提出的新型採樣理論--壓縮感知(Compressed
Sensing, CS)指出當信號滿足稀疏性時，能以遠低於奈奎斯特採樣率的速度對信號進行觀測，然後通過合適的重構算法從信號的少量投影值中恢復源信號。由於CS理論可以大大降低信號的採樣速率以及數據存儲容量，在多個領域具有廣泛的應用前景。但是在某些多傳感器的應用場合，比如，語音識別、網絡異常探測、醫學信號處理等領域，傳感器採集到的往往是多個源信號的一種混合，並且，混合參數及源信號參數都是未知的。當混合信號的獲取是基於分布式壓縮感知的方法時，傳感器採集到的是混合信號的壓縮觀測值，由於感興趣的是發生混合之前的源信號，因此，需要從混合信號的壓縮觀測值中重構出源信號。結合現有的分布式壓縮感知和盲源分離理論，目前有一種通用的方法可以解決上述問題，方法框圖如
圖1所示，該方法必須首先完全重構出混合信號，然後再經過盲源分離算法分離出源信號。該方法沒有充分考慮源信號的壓縮觀測值的特性以及所攜帶的源信號的信息，算法重構源信號的效率低，精度低。
發明內容
本發明為了解決現有基於分布式壓縮感知系統的盲信號分離方法獲得的源信號的效率低，精度低的問題，提出了一種基於分布式壓縮感知系統的盲信號重構方法。本發明所述一種基於分布式壓縮感知系統的盲信號重構方法，該方法的具體步驟為:步驟一、利用CS觀測系統對m個源信號Si的混合信號Xi進行觀測，獲得混合信號Xi的觀測信號yi，所述源信號Si為語音信號或圖像信號，所述觀測信號Ji構成矩陣I =[yi，y2，…，ym] e RMXm，M為觀測信號y的長度，且M N;同時設定算法迭代次數I的初始值為1，總的迭代次數為t，迭代步長η ;設置任意一個m行m列的實數矩陣為反混合矩陣，並設置初始值為W1 ；步驟二、在(0，I)內單調遞增的函數中選取任意非線性函數g(.)；步驟三、將YW1設置為函數g(.)的輸入變量，獲得函數Y，Y = S(YW1)，其中W1為第I次迭代過程中待更新的反混合矩陣；步驟四、計算步驟四輸出函數Y的熵為:
權利要求
1.一種基於分布式壓縮感知系統的盲信號重構方法，其特徵在於，該方法的具體步驟為: 步驟一、利用CS觀測系統對m個源信號Si的混合信號Xi進行觀測，獲得混合信號Xi觀測信號yi，所述源信號Si為語音信號或圖像信號，所述觀測信號Ji構成矩陣I = [yi，I2,…，ym] e RMXm，M為觀測信號y的長度，且M N; 同時設定算法迭代次數I的初始值為1，總的迭代次數為t，迭代步長η ;設置任意一個m行m列的實數矩陣為反混合矩陣，並設置初始值為W1 ； 步驟二、在(O，I)內單調遞增的函數中選取任意非線性函數g(.)； 步驟三、將YW1設置為函數g(.)的輸入變量，獲得函數Y，Y = S(YW1)，其中W1為第I次迭代過程中待更新的反混合矩陣； 步驟四、計算步驟四輸出函數Y的熵為:
2.根據權利要求1所述的一種基於分布式壓縮感知系統的盲信號重構方法，其特徵在於，步驟一所述的總的迭代次數t的值為100。
3.根據權利要求1所述的一種基於分布式壓縮感知系統的盲信號重構方法，其特徵在於,步驟一所述的迭代步長η的為0.25。
4.根據權利要求1所述的一種基於分布式壓縮感知系統的盲信號重構方法，其特徵在於，步驟二所述的在(0，1)內單調遞增的函數中選取非線性函數g(.)為tanh函數。
5.根據權利要求1所述的一種基於分布式壓縮感知系統的盲信號重構方法，其特徵在於，步驟五所述的計算熵H(Y)的梯度，獲得H(Y)的梯度矩陣Δh的具體形式:
6.根據權利要求1所述的一種基於分布式壓縮感知系統的盲信號重構方法，其特徵在於，步驟八中所述的壓縮觀測值免由公式 λ = ywt+1 計算壓縮觀測值少
7.根據權利要求1所述的一種基於分布式壓縮感知系統的盲信號重構方法，其特徵在於，步驟九中所述的重構信號i由公式
全文摘要
一種基於分布式壓縮感知系統的盲信號重構方法，涉及信號處理領域。本發明解決了現有基於分布式壓縮感知系統的盲信號分離方法獲得源信號的效率低，精度低的問題。本發明利用CS觀測系統對m個源信號的混合信號進行觀測，獲得混合信號觀測信號y，在(0，1)內單調遞增的函數中任意選取非線性函數g(·)，設定函數g(·)輸入為yWl，輸出函數Y，計算函數Y的熵與熵的梯度，沿熵的梯度方向更新反混合矩陣Wl，使熵逐漸增大，令迭代次數l＝l+1判斷迭代次數l是否大於設定的總的迭代次數t，判斷結果為是，利用壓縮感知重構算法與源信號的壓縮觀測值重構源信號，獲得源信號估計信號，否則將更新獲得的反混合矩陣與觀測信號構成函數g(·)的輸入，本發明用於信號處理領域。
文檔編號H04L25/03GK103152298SQ20131006612
公開日2013年6月12日 申請日期2013年3月1日 優先權日2013年3月1日
發明者付寧, 徐紅偉, 喬立巖, 於偉, 殷聰如 申請人:哈爾濱工業大學