盲信号分离的光声光谱微量气体测量技术研究

基于传统毒气报警器受自身的探测灵敏度的限制,对混在毒气里的微量毒气不能有效测量这一缺陷,研究基于盲信号分离的光声光谱微量气体测量技术。设计一种采用LED光源离轴石英增强型光声光谱测量有毒有害气体的检测平台,用盲源分离方法对混合气体红外吸收谱区域有重叠的气体进行分离。根据实验数据,光声光谱气体传感器可以有效地检测微量气体,并且可以达到一定测量精度。     

利用盲信号分离的自然梯度盲均衡算法

针对目前已有的基于盲信号分离的盲均衡算法没有利用传输信号本身的统计特性而存在的因为近似处理引起的误差的问题,该文提出一种基于盲信号分离的自然梯度盲均衡算法。该算法充分利用了信号星座图的先验知识,为解决多峰值引起的问题采用了多阶聚类的方法。这比仅仅基于盲信号分离的盲均衡算法更为精确,从而能得到更快的收敛速度和更低的码间干扰。     

盲信号处理几个关键问题的研究

盲信号处理包括盲信号分离、盲均衡与盲多用户检测和盲系统辨识等领域,是近年信号处理和神经网络研究的热点.介绍了清华大学在这些关键问题上取得的重要研究成果与进展.     

盲信号分离研究分类与展望

通过对盲信号分离最新发展的研究，对现有的盲信号分离研究理论进行了总结分类，提取了在盲信号分离中主要使用的优化准则，通过介绍对比函数理论和局部稳定性理论，以及算法的性能指标，给出了盲信号分离的研究框架，并对盲信号分离的进一步研究方向进行了有关展望．     

石英晶体的光声光谱法CO_2浓度检测技术研究

利用光声光谱技术对CO2进行浓度检测过程中的精度问题进行研究,提出光纤光路石英增强光声光谱系统方案,利用与CO2光声中心频率范围内的激光器发射的激光产生声波,使石英音叉晶振产生谐振,通过石英音叉的压电效应检测到电信号并通过锁相放大器进行信号放大,利用互相关法抑制过程噪声,达到检测微量级CO2高精度浓度的目的。实验结果表明,石英晶体的光声光谱法检测CO2浓度达到了ppm量级。     

白化处理的自然梯度盲源分离统一算法

分析了基于自然梯度的信号白化处理和白化后的盲信号分离,提出了一种基于白化处理的自然梯度盲源分离算法.算法统一了信号的白化和分离,而不需要单独再对信号进行白化预处理,通过采用自然梯度学习规则提高了算法的性能,并理论证明了算法的可分离性、等变化性和分离矩阵的非奇异性.仿真表明,算法能够有效地分离和重构源信号,相比信号未白化的随机梯度算法以及传统的FastICA算法,收敛速度快、分离效果好,更适合盲源分离.     

基于改进自然梯度算法的双目标辨识研究

对时变的水下目标声信号进行盲分离时,针对自然梯度算法存在不稳定收敛的不足,提出了一种可对水下目标进行辨识的改进自然梯度算法。通过对观测数据的白化处理、构建实信号和复信号盲分离都适用的非线性函数、快速收敛学习因子和基于功率谱方法的盲分离效果评估函数,实现了水下目标声信号盲分离和目标辨识的改进算法。仿真结果和实船信号试验数据的一致性,表明了改进算法具有更好的收敛性能,而且在频域评估时盲分离效果更加简单直观,验证了改进算法的实用性和有效性。     

用染料脉冲激光研究一些固体的光声效应

本文介绍了以Chromatix CMX-4染料脉冲激光器为光源,自制的PZT换能器为探测元件,利用BOXCAR平均器的时间选通特性,从比光声讯号本身大十多倍的噪声讯号中检测出光声讯号。我们测得光波波长在5774～6095之间碳黑光声归一化曲线和理论分析符合;测得Nd_2O_3粉末在5890～6135之间光声归一化曲线和国内外文献报道符合;对光声讯号延迟时间进行了分析研究。并对石英簿板和铜簿板的光声讯号速度进行了比较。     

基于高阶累积量带噪盲源分离算法

针对非高斯有色噪声瞬时混合盲信号分离问题,采用了一种基于特殊定义的四阶累积量和SVD-TLS方法对噪声的模型参数进行估计,得到去噪的观测信号,进而以信号的四阶累积量为目标函数,运用粒子群算法对其进行优化,以实现对混合信号的分离。仿真实验证明了算法可以有效进行带噪瞬时混合信号的盲分离。     

MIMO信道中模糊神经网络对于盲信号分离的应用研究

MIMO系统是非线性动态系统,在实际应用中,不仅要求信号分离是盲的,而且要求是自适应的。针对这一特点,本文主要提出将模糊神经网络应用于盲信号分离中来的思想,并详细介绍了盲信号分离的模糊神经网络结构和设计过程。     

传感器个数及距离对盲分离影响的分析

在使用盲分离技术进行信号处理时,分离高频信号和低频信号对传感器分布的要求是不同的,而传统的方法在处理高低频混合信号时采用了统一的模式,得不到很好的分离效果。为了在采用盲分离技术进行高低频混合信号处理时能得到更好的效果,文章对传感器个数和距离对盲信号分离的影响进行了深入的分析,并提出了一种能有效处理高频和低频混合信号的模型——分离子系统模型。该模型可以根据频段对传感器距离进行调整,分别对高、低频混合信号进行分离。通过实验证明分离效果更好。     

基于离散Hopfield神经网络的盲信号均衡新算法

针对许多现有的盲均衡算法对发送信号,均衡器,信道等都有不同的要求,本文在利用接收数据正交补投影和发送信号属于有限字符集的先验知识之上,构造出直接待恢复盲信号的二次规划问题,推出了一种基于离散Hopfield神经网络直接盲信号均衡的新方法,该算法有效地克服了上述问题,在SIMO(单输入多输出)信道上的仿真结果表明:该算法收敛速度快,性能好。     

基于拟牛顿法的盲信号分离算法

以相关矩阵的联合对角化作为代价函数,基于拟牛顿法中的DFP法提出了一种新的盲信号分离算法,使算法的运行速度和分离效果得到了提高.仿真结果验证了算法的有效性.     

欠定盲分离时变混合矩阵的估计

针对欠定盲分离中时变混合矩阵的估计问题,在稀疏域二维最小偏差角算法的基础上,提出了一种改进的欠定盲分离时变混合矩阵估计算法。该算法通过判断原始阵各列上是否都有观测点聚集和聚集在原始阵上的观测点以外的点的聚集方向,来检测变化时刻;并利用基于点密度大区域检测算法估计混合矩阵。改进算法对于混合矩阵发生某些列增加、消失和变化时均能检测出变化,并且在大幅提高变化时刻检测概率和混合矩阵估计精度的同时,降低了复杂度。实验仿真结果表明,在20 dB信噪比时,混合矩阵估计精度提高了60%以上。     

基于小波变换的MFSK信号盲解调算法

针对无先验信息的MFSK（M-ary frequency shift keying）信号提出了一种基于小波变换的盲解调算法。该算法基于morlet小波脊线值与MFSK信号符号之间的对应关系,研究了小波脊线提取、符号率估计、符号同步、调制进制M识别、调制码估计等算法,实现了盲信号的解调。仿真结果表明：2FSK信号的盲解调性能比理论值恶化不超过0．1dB;4FSK信号的盲解调性比理论值恶化约1dB。     

基于负熵粒子群算法的盲信号分离研究

针对粒子群对盲信号分离时出现早熟等现象,提出负熵粒子群算法.首先将信息负熵最大化作为粒子群的目标函数,不依赖其它的非高斯性度量判断,避免识别混叠矩阵;然后对观测信号进行中心化和白化处理,用分离矩阵调整,使各个信号分量之间独立,大权重粒子做全局搜索,小权重的做局部搜索,混叠矩阵对所有列元素数组完成分离;最后给出了算法流程.MATLAB仿真结果显示该算法能够有效地完成盲信号分离和主要参数的提取.     

未知源信号数目投影自然梯度盲信号分离算法

分析了已有源信号数目未知的盲信号分离算法中分离矩阵的动态变化,找到了分离矩阵范数趋于无穷大而导致算法发散的原因:分离矩阵在某一等价类中的冗余移动.利用正交投影方法消去了自然梯度中引起冗余移动的冗余分量,推导出源信号数目未知的投影自然梯度算法.新算法具有与自然梯度算法相同的收敛速度,而且克服了已有算法不能稳定收敛的缺点.仿真验证了新算法的分离性能和收敛稳定性.     

动态神经网络的超定盲信号分离

在观察信号数目不小于源信号数目的条件下,提出了一种信号源数目未知或者信号源动态变化的盲信号分离算法。利用动态神经网络采控制输出信号的个数。经试验仿真,得到该算法分离的有效性。     

基于椭圆形Monge-Ampére方程的杂散光检测系统光源特性的研究

通过对高光谱成像系统杂散光检测实验中光源部分的研究,提出了解椭圆形Monge-Ampére方程的方法来设计自由曲面透镜,并对测试光源出光分布的均匀性、准直性、稳定性进行检测研究。针对杂散光检测实验的要求,利用自由曲面透镜的特点对杂散光实验光源进行研究并改进光源特性,以此来提高杂散光检测实验的准确性和测试的可靠性,然后测试光束性能,使其满足杂散光测试的精度要求。通过实验分析,选取自由曲面透镜代替离轴三返平行光管来获得平行光,利用光线追迹软件Tracepro对系统光源进行了仿真,结果表明:利用该方法设计的光源出光分布较传统的平行光管有所改善,在正常情况下光斑均匀性能够达到85.3%,且光源的位置误差与透镜的转动误差对系统造成一定影响。     

多途水声信号盲恢复技术研究

针对盲解卷积只能获取未知源信号的波形,而得不到源的幅度问题,研究了一种平稳信道、多途传播条件下估计信道参数及源分离的算法.该算法引入均值和方差都已知的参考信号,在FIR模型的基础上利用解相关技术估计水声多途信道参数,进行盲信号分离.分析了实际的水声信道参数特点,提出新的信道参数及阶数的估计方法,继而利用改进的自适应逆滤波器恢复源信号,最后在瞬时混合以及不同信噪比情况下与其他算法进行比较,以验证算法的有效性.仿真结果表明,未知源估计结果与信道阶数和信噪比有关;对于卷积混合,该方法对于信道参数的估计具有稳健性,.可以同时恢复源信号的时序结构与幅度信息;对于瞬时混合,该方法的计算量和性能指标优于其他算法.