盲源分离在机械振动信号分析中的应用

设备状态信号的处理是状态监测及故障诊断的基础。在实际运行环境中,信号检测传感器采集的机械振动信号必然包含设备各个部件的信号以及周围环境的强烈干扰。传统的振动信号处理方法抗扰去噪效果并不理想。盲源分离技术由于自身独特的盲处理优势,可以有效去除外来干扰并分离出源信号,有助于提高诊断的准确性。针对直升机齿轮箱振动信号进行盲源分离仿真,分离出了轴承故障振动信号,并将分离信号的功率谱与原始信号的功率谱相比较,表明盲源分离技术是机械故障诊断领域的一个有效的信号处理方法。     

基于JADE算法的钢轨接头病害故障检测研究

论文分析无缝铁路焊接接头对车辆安全行驶的影响。基于运营车辆的振动响应进行轨道不平顺检测具有效率高,成本低等优点。本文提出将盲源分离算法应用于车辆振动响应信号的分析,盲源分离算法在对振动响应信号直接进行处理,无需源信号的先验知识和信道的参数,降低了轨道接头特征信号提取的难度。通过对南京至宁启线路的轨道接头不平顺进行现场测试,并用matlab编程对测试结果进行分析。分析结果表明本文所采用的盲源分离算法能够较好的提取出轨道接头不平顺的特征信息。     

盲源分离技术及其发展

盲源信号分离是一种功能强大的信号处理方法,在生物医学信号处理、阵列信号处理、语音识别、图像处理及移动通信等领域得到了广泛的应用.简要介绍了盲源分离的数学模型、可实现性、可解的假设条件及算法,综述了盲源分离的发展及研究现状,提出了其未来的发展方向.     

融合极点对称模态分解与时频分析的单通道振动信号盲分离方法

针对单通道振动信号盲源分离的观察信号少于源信号,且传统的盲源分离方法往往忽视信号非平稳性的问题,提出一种基于极点对称模态分解和时频分析的盲分离算法（ESMD-TFA-BSS）。首先,采用极点对称模态分解方法将观察信号分解成不同的模态,采用贝叶斯信息准则（BIC）估计源信号个数并利用相关系数法选取最优观察信号,由原观察信号与最优观察信号组成新的观察信号;其次,根据新的观察信号计算白化矩阵并将其白化,利用平滑伪Wigner-Ville分布将白化后的信号拓展到时频域,采用矩阵联合对角化方法计算酉矩阵;最后,根据白化矩阵和酉矩阵估计源信号。在盲源分离仿真实验中,ESMD-TFA-BSS的估计源信号与仿真信号的相关系数分别为0.9771、0.9784、0.9660,基于经验模态分解和时频分析的盲分离算法（EMD-TFA-BSS）的相关系数分别为0.8697、0.9706、0.8548,ESMD-TFA-BSS比EMD-TFA-BSS的相关系数分别提高了12.35%、0.80%、13.00%。实验结果表明,ESMD-TFA-BSS在实际工程中能够有效地提高源信号分离精度。     

基于核独立成分分析的盲源信号分离

独立成分分析(ICA)已经广泛用于盲源信号的分离(BSS)。论文介绍了基于核空间的ICA的原理和基本算法,然后介绍了该算法与典型ICA和主成分分析(PCA)在盲源信号分离中的比较。实验表明在盲源信号分离中,基于核空间的ICA与其他典型ICA和PCA算法相比更具有准确性和鲁棒性。     

基于盲源分离和EEMD的水电机组转子故障诊断研究

转子系统发生振动时产生的信号是多个故障源振动信号的混合,如何分离出混合信号中的各个故障源振动信号,是进行水电机组转子系统故障诊断的关键;针对此问题,采用一种基于EEMD-PCA-ICA的自适应单入多出盲源分离法,通过转子系统故障的实验研究表明,该算法具有很好的分离效果。     

混沌粒子群算法的盲源信号分离仿真研究

针对传统盲源分离算法存在收敛速度慢、易陷入局部最优等缺陷,提出一种混沌粒子群算法的盲源分离方法。采用信号的峰度值作为盲源信号分离目标函数,然后采用混沌粒子算法对目标函数进行求解,并对粒子群体进行混沌扰动,保持粒子群的多样性,最后采用最优解对信号进行盲源分离。结果表明,混沌粒子群算法有效提高了盲源信号分离速度,信号分离精度更高。     

语音增强的计算机仿真

研究关于盲源分离的特征向量分离算法在语音增强的应用,传统的方法对混合的语音信号很难进行有效的分离,而在实际中很多场合都需要对语音信号进行增强.为消除噪音,提高清晰度,使用的盲源分离算法却正能实现传统方法难以实现的技术.运用一种盲源分离的特征向量分离算法来进行语音增强,并且对实际的两个语音信号运用该算法进行了混合语音信号的分离增强实验,利用MATLLAB软件对混合语音信号进行了盲源分离的特征向量分离算法的仿真,可从混合语音信号分离出了两个原始语音信号.证明了盲源分离算法应用于语音分离的可行性,为盲源分离应用于语音增强提供了参考依据.     

小波降噪与BSS在航空发动机故障诊断中的应用

在航空发动机的故障诊断中,传感器测得的信号通常是非平稳的振动信号;受发动机工作环境影响,这些振动信号含有大量噪声且多路源信号相互混叠;传统的信号处理方法很难从此类信号中快速有效地提取出故障特征;运用小波阈值降噪结合盲源分离的方法对发动机振动信号进行了分析,并对某型航空涡扇发动机发生空中停车故障时的振动信号进行了分析,验证了该方法在航空发动机故障诊断中的有效性.     

盲源分离技术研究：有监督与无监督

盲源分离(Blind Source Separation, BSS)技术是在源信号和混合方式未知的情况下将混合信号恢复为源信号的技术。本文首先按照混合方式特点将盲源分离分为线性瞬时混合、线性卷积混合、非线性混合三类,然后分别从无监督和有监督分离的角度对盲源分离算法进行了总结,展望了盲源分离技术的下一步研究方向和未来的应用前景。     

Analysis of traffic-induced vibrations by blind source separation with application in building monitoring

The paper presents an approach that may enable the separation of the vibrations induced by underground traffic from the vibrations induced by other sources, based on Second Order Blind Identification (SOBI) algorithm. The signals recorded in different locations of an instrumented building are mixed signals from different internal and external vibration sources. The blind source separation algorithm will estimate the independent vibration sources together with their mixing model. This model can be used to determine the contribution of each source in different measurement points, to evaluate the effect of the vibration sources and their potential for building damage. The above approach has been tested in simulation and on a building subject to different traffic forms.     

基于Givens变换和二阶振荡W-C-PSO优化的盲源分离算法

针对智能算法在实现盲源分离时容易陷入局部最优且收敛速度缓慢的问题,提出一种基于Givens变换和二阶振荡粒子群优化的盲源分离算法。该算法首先将惯性权重与学习因子两个参数构造函数关系,使之共同调节算法迭代来提高算法的整体性与全局搜索能力;再引入二阶振荡环节增加种群的多样性,这样算法不易陷入局部最优;此外,采用Givens变换将分离矩阵转换成旋转角度表示形式来降低算法的复杂度。仿真表明,该算法能有效实现机械振动信号和语音信号的盲分离,并且相比其他算法具有更快的收敛速度和更好的分离性能。     

基于时变自回归模型的FAJD盲源分离算法

为实现多高斯源和相关源信号的盲分离,在快速近似联合对角化(FAJD)算法的基础上,将故障诊断领域的时变自回归理论成功地应用于相关源信号的盲分离和多高斯源信号的盲分离.首先采用时变自回归模型(TVAR)对源信号建模,并通过白化预处理使得建模后的源信号具有可联合对角化的结构;然后,通过基函数加权和的方法将时变参数近似为已知基函数的加权和的形式,将其变成时不变的参数,再通过递推最小二乘法求解出模型系数矩阵组;最后,将所求出的系数矩阵组作为快速近似联合对角化的目标矩阵组,通过FAJD算法实现混合信号的分离.Matlab仿真实验验证了所提出的算法对于相关源信号和多高斯源信号的分离是行之有效的.由于算法中TVAR模型的优良特性,此算法非常适用于混合通信信号的盲分离.     

PID控制原理在语音信号盲源分离中的应用

语音信号在非平稳系统中是动态混合的,为了实时抑制盲源分离过程中的非平稳混合扰动,加快收敛速度,减小稳态误差,提出了一种应用PID控制原理的自适应盲源分离算法。依据一种无预处理的自适应盲源分离算法建立PID控制模型,调节学习速率,跟踪语音信号的分离过程,实时减小由非平稳混合引入的分离误差,动态更新分离矩阵。在混合矩阵缓变和突变两种情形下分别对PID参数整定和语音信号的分离进行仿真分析,结合经典算法对比提出算法的性能。仿真与对比结果表明,提出的算法适用于非平稳混合系统语音信号的分离,算法性能较经典算法有改善。     

基于矩阵对角化的盲源分离算法研究

盲源分离是从观测信号中恢复源信号的一种有效方法,目前已成为信号处理领域的研究热点。首先对三种盲源分离的算法进行分析,它们是:四阶盲辨识(FOBI)、特征矩阵的联合近似对角化(JADE)、二阶盲辨识(SOBI)。分析表明这些算法均有各自的不足,而另一方面,它们都是通过矩阵对角化实现盲源分离的。一个很自然的想法是将这些算法结合起来,以提高盲源分离的性能。仿真结果表明,JADE法和SOBI法的结合可以获得不错的盲分离效果。     

涡轮喷气发动机噪声源的盲分离

讨论了基于噪声监测的飞机发动机故障诊断技术的可行性.由于涡轮喷气发动机噪声信号中不同源信号之间的混叠,使得噪声信号分析和特征提取更加凼难.根据声源信号的相互独立性质,针对涡轮喷气发动机噪声信号,阐述了利用盲分离技术对涡轮喷气发动机噪声信号进行分离的原理和实现.利用自然梯度算法对涡轮喷气发动机转子产生的噪声信号进行了肓分离实践,分离结果验证了方法的可行性和有效性,并从分离的信号中提取了有效的发动机状态信息.为发动机状态监测与故障诊断提供了一种可行的信号处理方法.     

基于ICA的相位编码信号欠定盲分离算法

针对二相编码信号时域或频城上不充分稀疏的情况,提出了欠定盲源分离中估计混合矩阵和恢复源信号的新方法.首先,利用二相编码信号成型模型的特异性,将欠定盲分离问题转化成卷积盲分离问题,然后通过抽头延时将其转化为线性瞬时混叠问题,通过独立分量分析(ICA)方法对延时后的观测信号进一步处理.为了准确地分离出源信号,利用峭度准则对...     

小波变换结合盲源分离的EEG情感识别

由于脑电信号独立源数目的不确定性以及其他噪声的干扰,使得采集的脑电信号各导信号之间产生串扰、源信号难以估计以及噪声混杂等问题,严重影响了对脑电信号的分析研究。将小波变换与盲源分离算法相结合,并对盲源分离算法中维格纳分布存在的交叉项干扰现象进行重排处理。主要思路是首先将每一导信号进行小波变换,提取出特征波β波,然后对这些β波信号进行基于重排光滑伪维格纳分布的盲源分离,分离出关联性极大的β波成分。实验结果表明,所用方法分离出了各导信号中关联性大的脑电信号成分,并在一定程度上解决了源信号难以估计等问题,使识别结果有明显的提升。     

基于信号稀疏特性和核函数的非线性盲信号分离算法

文章结合核函数,把基于信号稀疏特性的线性盲分离方法应用于非线性混叠情况而给出了一种非线性混叠信号盲分离算法。该算法首先将混叠信号映射到高维核特征空间,其次,在核特征空间中构造一组正交基,通过这组正交基将高维核特征空间的信号映射到这组正交基张成的参数空间中,从而把非线性混叠信号盲分离问题转化为参数空间的线性混叠信号盲分离问题。最后,在参数空间中,应用基于信号稀疏特性的线性盲分离方法对信号进行分离。该算法收敛精度较高,稳定性好。仿真结果表明该算法是有效的,具有良好的分离性能。