基于单源点检测的欠定盲源分离方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN108009584A(43)申请公布日2018.05.08(21)申请号201711251024.4(22)申请日2017.12.01(71)申请人西安交通大学地址710049陕西省西安市碑林区咸宁西路28号申请人中国人民解放军63729部队(72)发明人成玮陆建涛郝云胜陈建宏王盛玺訾艳阳何正嘉褚亚鹏(74)专利代理机构西安通大专利代理有限责任公司61200代理人徐文权(51)Int.Cl.G06K9/62(2006.01)G06K9/00(2006.01)权利要求书2页说明书6页附图4页(54)发明名称基于单源点检测的欠定盲源分离方法(57)摘要本发明公开了基于单源点检测的欠定盲源分离方法，首先将待分析的观测信号进行短时傅里叶变换得到相应的时频域复矩阵。然后将每个观测信号的时频复矩阵向量化并归一化。利用向量的余弦夹角准则检测出归一化时频矩阵中所有相等的列向量，这些提取的列向量即为单源点。然后对已提取的单源点进行层次聚类，得到聚类中心，每个类别的中心对应混合矩阵的一列，进而实现混合矩阵的估计。最后利用估计的混合矩阵，通过最小二乘法实现所有源在所有时频点的时频估计，再通过时频逆变换得到源的时域形式。本发明提出的方法考虑了不同单源点之间的线性关系，而且仅需判断向量是否相同即可实现单源点的检测，因而能够在欠定情况下实现混合矩阵和源信号的高效高精度估计。CN108009584ACN108009584A权利要求书1/2页1.基于单源点检测的欠定盲源分离方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤一：将待分析的观测信号x进行短时傅里叶变换得到相应的时频域复矩阵X；步骤二：将每个观测信号的时频复矩阵按列向量依次堆叠成一维列向量，所有观测信号形成的列向量组成一个时频向量矩阵Y′，对Y′进行转置得到其转置矩阵Y，即Y的每个行向量表示一个观测信号，然后对Y的每个列向量进行归一化，得到归一化后的时频向量矩阵步骤三：利用向量的余弦夹角准则检测出中所有的相等向量，这些提取出的列向量即为单源点；步骤四：对已提取的单源点进行层次聚类，得到聚类中心，每个类别的中心对应混合矩阵的一列，进而利用聚类中心实现混合矩阵的估计；步骤五：利用估计的混合矩阵，通过最小二乘法实现每个源在每个时频点的时频估计，再通过时频逆变换得到源的时域形式。2.根据权利要求1所述的基于单源点检测的欠定盲源分离方法，其特征在于，步骤一中T对每个待分析观察信号xi(t)依次进行步骤1的操作，其中x(t)＝[x1(t)x2(t)…xm(t)]为所有观察信号，xi(t)表示x(t)的第i个观察信号，m表示观察信号的个数，T表示转置操作；对第i个待分析的观察信号xi(t)进行短时傅里叶变换得到对应的时频域复矩阵Xi＝[Xi，1Xi，2…Xi,K]，其中i＝1,2,…,m，在Xi中，行表示频率，列表示时间，Xi,k表示Xi的第k列，k＝1,2,…,K。3.根据权利要求2所述的基于单源点检测的欠定盲源分离方法，其特征在于，步骤二中对步骤一中得到的时频复矩阵向量化，将时频复矩阵Xi的列向量首尾相接组成一个列向量，并将所有观测信号的时频复矩阵均进行向量化，得到若干维数相同的列向量，然后将所有的列向量组合成一个矩阵Y′＝[y′1y′2...y′m]，y′i的第i列对应第i个观测信号的时频复矩阵构成成的时频列向量，即将得到的时频复矩阵Y′进行转置得到Y＝[y1y2…yn]，其中Y的第i行对应第i个观测信号，每一列对应不同的观测信号在同一时频刻组合的时频向量。4.根据权利要求1所述的基于单源点检测的欠定盲源分离方法，其特征在于，步骤二中得到的Y的每个元素取其绝对值，并对每一列进行归一化，使其模为1，得到归一化后的所有观测信号组成的时频复矩阵其中表示·的归一化。5.根据权利要求1所述的基于单源点检测的欠定盲源分离方法，其特征在于，步骤三中设定一个阈值ε，移除矩阵中模小于ε的列，如果则将被移除，得到移除能量可忽T略列之后的矩阵Z＝[z1z2…zp]。6.根据权利要求5所述的基于单源点检测的欠定盲源分离方法，其特征在于，步骤三中利用矩阵Z得到其每两列之间的夹角余弦值矩阵R，其中Rij表示R的第(i，j)个元素，其表示矩阵Z中第i列和第j列的夹角余弦值；可知矩阵R的对角元素Rii为矩阵Z中第i个列向量其与自身的夹角余弦值，值为1，其余均小于等于1；对R中每一列按照元素值进行降序排列，重排后的矩阵记为R′，然后检查每列的第二个元素值是否接近1，即设定一个阈值η，将Z中满足下列条件的列放入集合Ω中：Ω＝{zl|1-R′2l＜η}，其中R′2l表示R′的第2行第l个元素值，Ω2CN108009584A权利要求书2/2页即为所有单源点的集合。7.根据权利要求6