[發明專利]一種低信混比條件下的混響抑制方法

有效

• 申請號: 202010219935.4
• 申請日: 2020-03-25
• 公開（公告）號: CN111414580B
• 公開（公告）日: 2023-03-24
• 發明（設計）人: 楊坤德;段睿;朱云超;王寧;薛潤澤
• 申請（專利權）人: 西北工業大學
• 主分類號: G06F17/16
• 分類號: G06F17/16
• 代理公司: 西安凱多思知識產權代理事務所(普通合伙) 61290
• 代理人: 王鮮凱

1.一種低信混比條件下的混響抑制方法，其特征在于步驟如下：

步驟1：對主動探測接收的數據D_j進行空間譜估計，獲得第j幀主動探測不同距離不同方位的空間譜矩陣Z_j，其維度為B₀×R₀，R₀為距離網格數，B₀為方位網格數；j為探測幀數，j＝1,2…N；

步驟2：從N幀主動探測獲得的空間譜矩陣Z_j中選擇N₀幀構建維度為N₀×B₀R₀的混響矩陣Q：

其中：為混響矩陣Q的混響子矩陣，且N₀≤N；

步驟3：將混響矩陣Q分解為混響穩定部分矩陣R_s和混響動態部分矩陣R_d，具體的分解過程如下：

1).令M為混響矩陣變量，矩陣Y為M的對偶矩陣，其維度均為N₀×B₀R₀；令M、R_d以及Y的初始值分別為M₀＝Q、和選取迭代終止常數δ，其取值滿足δ∈(10^-5,10^-1)；令k為迭代次數，并取k＝1；

2).求中間變量L的第k次迭代結果L_k：利用M的第k-1迭代計算結果M_k-1、R_d的第k-1迭代計算結果R_d,k-1以及Y的第k-1迭代計算結果Y_k-1，求得中間變量L的第k次迭代結果L_k，計算表達式為：

L_k＝M_k-1-R_d,k-1-Y_k-1

3).求解混響穩定部分矩陣R_s的第k次迭代計算結果R_s,k：對L_k進行奇異值分解，計算表達式：

U∑V^H＝svd(L_k)

然后基于該次奇異值的分解結果，依據計算獲得R_s,k：

其中ρ為步長因子，其初始值取值滿足ρ₀∈(0.1,5)；svd(·)表示矩陣的奇異值分解，U和V分別為奇異值分解的左奇異值向量和右奇異值向量，其維度分別為N₀×N₀和B₀R₀×B₀R₀；Σ表示N₀×B₀R₀維的奇異值矩陣；diag(·)表示取矩陣對角元元素的操作；(·)^H表示轉置；H_ξ[·]為閾值算子，令x和ξ分別為該算子的待處理量和相應的閾值，則該算子可表示為：

4).求解混響動態部分矩陣R_d的第k次迭代結果R_d,k：

其中a₁為一常數，其取值滿足a₁∈(0.01,5)；

5).計算對偶矩陣Y的第k次迭代結果：

Y_k＝Y_k-1+ρ_k-1[M_k-1-R_s,k-R_d,k]

6).計算M的第k次迭代殘差E_M,k及對偶殘差E_d,k：

E_M,k＝M_k-1-(R_s,k+R_d,k)

E_d,k＝R_d,k-R_d,k-1

7).更新參數ρ、α以及M的第k次迭代計算值ρ_k、α_k和M_k：

ρ_k＝τρ_k-1

γ_k＝||M_k-1||_max/a₂

M_k＝M_k-1+γ_kE

其中τ為常數，取值滿足τ∈(0.1,5)；||·||_max表示取矩陣元素的最大值操作，a₂為常數，取值滿足a₂∈(1,200)；γ₁為常數，取值滿足γ₁∈(0.0001,0.1)，E為單位矩陣，其維度為N₀×B₀R₀；

8).判斷是否完成混響矩陣Q的分解計算：判斷||E_M,k||₂≤δ是否成立，若成立則進入步驟4，否則迭代次數k增加1，繼續循環過程步驟2)到步驟8)的操作，直至滿足||E_M,k||₂≤δ，并將此時迭代次數標記為k₀；其中||·||₂為l₂范數操作；完成混響矩陣Q的分解計算，混響動態部分矩陣混響穩定部分矩陣

步驟4、獲得混響抑制結果：對分別設置硬閾值Th₀＝a₃，a₃為一常數，其取值滿足將矩陣的每個元素與閾值Th₀進行判斷，有：

其中n₁＝1,2,…,B₀，n₂＝1,2,…,R₀，為對進行混響抑制的結果。