[發明專利]基于快速獨立分量分析的Wigner-Ville分布交叉項消除的信號處理方法

有效

• 申請號: 201510030659.6
• 申請日: 2015-01-22
• 公開（公告）號: CN104618279A
• 公開（公告）日: 2015-05-13
• 發明（設計）人: 齊曉軒;郭婷婷;韓曉微
• 申請（專利權）人: 沈陽大學
• 主分類號: H04L25/03
• 分類號: H04L25/03
• 代理公司: 沈陽技聯專利代理有限公司 21205
• 代理人: 趙越

技術領域

本發明涉及信號處理技術領域，具體涉及一種Wigner-Ville分布交叉項消除的信號處理方法。

背景技術

Wigner-Ville分布(Wigner-Ville?Distribution)是由學者Ville在1948年提出的一種雙線性時頻分布，它能在時域和頻域中同時揭示信號能量的分布，由于具有較好的時頻聚集性而在信號處理應用領域內被廣為應用。但是工程領域中的許多信號都含有復雜的頻率成分，對于這類多分量信號進行Wigner-Ville分析會產生交叉項，限制了Wigner-Ville分析方法的進一步發展。針對這一問題，研究者提出了一些方法，發表的文獻主要包括《電子學報》的《一種時頻分布核函數構造方法》，《振動與沖擊》的《基于Gabor展開的Wigner-Ville分布的交叉項消除》等，以及申請號為CN101739386A的專利《基于邏輯運算消除魏格納分布交叉項的信號處理方法》。消除Wigner-Ville分布交叉項的方法可以概括為兩類，一是核函數法，二是信號分解法。偽Wigner-Ville分析、平滑Wigner-Ville分析等都屬于前者，通過核函數的設計來抑制交叉項；后者則是將產生交叉項的多分量信號分解為若干單分量信號之和，利用各單分量信號的Wigner-Ville分布來重構多分量信號的Wigner-Ville分布。與前者相比，第二類方法不需要重新設計核函數,方法簡單,計算量小,可以很好地抑制交叉項。本發明屬于后者。目前，獨立分量分析方法在消除Wigner-Ville分布交叉項方面的應用較少，吳軍彪等在文獻《基于時頻獨立分量分析的Wigner-Ville分布交叉項消除法》中將獨立分量分析用于消除時變信號Wigner-Ville分布的交叉項，文中采用極大似然估計方法實現對目標函數的優化，該方法的收斂速度是線性的，實時性差。本發明將基于最大負熵理論的快速獨立分量分析法用于消除交叉項，該方法收斂速度是3次方，實時性更高。

發明內容

本發明的目的在于提供一種基于快速獨立分量分析的Wigner-Ville分布交叉項消除的信號處理方法，本發明將快速獨立分量分析方法用于對多分量信號進行解混，能有效解混出各獨立分量信號，通過各獨立分量信號的Wigner-Ville分布來重構多分量信號的Wigner-Ville分布，能更好地實現交叉項的消除和有用信息的保留。

本發明的目的是通過以下技術方案實現的：

基于快速獨立分量分析的Wigner-Ville分布交叉項消除的信號處理方法，包括如下步驟：

步驟1?對多分量信號???????????????????????????????????????????????進行預處理；

步驟1.1?對多分量信號進行中心化處理，得到信號?；

步驟1.2?分解信號的協方差矩陣，，計算其特征值，為酉矩陣,；求取白化矩陣,；將白化矩陣左乘信號,完成信號的白化處理，得到信號；

步驟2?利用快速獨立分量分析方法對信號進行解混處理得到若干獨立分量信號，，…，，具體包括：

步驟2.1??根據實際情況估計獨立分量的個數，令迭代次數；

步驟2.2??隨機選取一個初始向量，令；

步驟2.3?計算，函數是非二次型函數的一階導數，是的二階導數；

步驟2.4?對進行正交化處理：；

步驟2.5?對進行歸一化處理：?；

步驟2.6?若不收斂，返回步驟2.3；

步驟2.7?令，如果，返回步驟2.2；

步驟2.8?重復步驟2.3-2.7依次得到歸一正交化的向量，獲得解混矩陣，由此可得，，，…，即為解混后得到的獨立分量信號；

步驟3?對各獨立分量信號，，…，分別進行Wigner-Ville分析，得到對應的時頻分布，，…，，然后在此基礎上對其進行線性疊加重構多分量信號不含交叉項的總體Winger-Ville分布。

本發明的優點與效果是：

????本發明將快速獨立分量分析方法用于對多分量信號進行解混，能有效解混出各獨立分量信號，通過各獨立分量信號的Wigner-Ville分布來重構多分量信號的Wigner-Ville分布。本發明為Wigner-Ville分布交叉項的消除提供了一種途徑，該方法基于信號分解的思想，不需要重新設計核函數，易于實現，運算量小，同時通過計算有效的不動點來實現對目標函數的優化，收斂速度更快，實時性更高，同時保持了良好的時頻聚集性。

附圖說明