[發明專利]添加非線性擬合的自適應算法

有效

• 申請號: 202110277276.4
• 申請日: 2021-03-15
• 公開（公告）號: CN113078884B
• 公開（公告）日: 2023-06-20
• 發明（設計）人: 毛鑫;向陽
• 申請（專利權）人: 武漢理工大學
• 主分類號: H03H21/00
• 分類號: H03H21/00
• 代理公司: 北京中睿智恒知識產權代理事務所(普通合伙) 16025
• 代理人: 盧嬌嬌

1.一種添加非線性擬合的自適應方法，其特征在于，包括：

步驟S1，輸入信號獲取：將自適應濾波器線性濾波模塊中添加非線性濾波模塊，采集自適應濾波器接收到的輸入信號，并將所述輸入信號進行截取處理得到非線性濾波模塊的輸入信號，所述輸入信號為音頻信號；

步驟S2，非線性變換：對所述非線性濾波模塊的輸入信號進行RELU非線性變換，RELU非線性變換對單頻信號可以產生各偶次諧波成分，用于對非線性系統建模，得到非線性變換信號；所述RELU非線性變換如下所示：

其中，

ω用于表示輸入信號的頻率；

t用于表示時間；

RELU用于表示信號負值置零運算；

步驟S3，信號濾波：根據所述非線性變換信號以及所述非線性濾波模塊權系數，濾波得到非線性濾波模塊的輸出信號，同時濾波得到線性濾波模塊的輸出信號；

步驟S4，誤差信號計算：根據所述線性濾波模塊的輸出信號、非線性濾波模塊的輸出信號以及輸出時刻的期望信號，得到所述輸出時刻的誤差信號；

步驟S5，濾波器更新值計算：計算每次濾波器更新的梯度值，對線性模塊和非線性模塊的濾波器系數進行更新，其中，濾波器更新值的推導原理是，將所述誤差信號函數取平方、求期望得到損失函數，將所述損失函數分別對線性濾波模塊權系數和非線性濾波模塊權系數求偏導運算，得到線性濾波模塊權系數的梯度更新值和非線性濾波模塊權系數的梯度更新值；

步驟S6，濾波器更新：根據所述線性濾波模塊權系數的梯度更新值，采用梯度下降法，得到線性濾波模塊權系數的更新公式，根據所述線性濾波模塊權系數的更新公式反復運算得到線性濾波模塊收斂權系數；根據所述非線性濾波模塊權系數的梯度更新值，采用梯度下降法，得到非線性濾波模塊權系數的更新公式，根據所述非線性濾波模塊權系數的更新公式反復運算得到非線性濾波模塊收斂權系數；

步驟S7，分別將所述線性濾波模塊收斂權系數和非線性濾波模塊收斂權系數進行濾波運算，得到線性濾波模塊輸出信號和非線性濾波模塊輸出信號，上述兩項輸出信號疊加后能夠高度擬合所述期望信號；

其中，所述步驟S2中，所述非線性變換信號為：

u(n)＝f(x_cut(n))

其中，

x_cut(n)＝[x(n),x(n-1),…x(n-M+1)]^T

x(n)＝[x(n),x(n-1),…x(n-M+1)]^T

M用于表示非線性濾波模塊階數，N用于表示線性濾波模塊階數，且M＜N，上標T用于表示轉置操作，x(n)用于表示線性濾波模塊的輸入信號輸入信號，x_cut(n)用于表示非線性濾波模塊的輸入信號；

n用于表示時刻；

f用于表示非線性變換；

u(n)用于表示非線性變換信號；

所述非線性變換中，f可采取如下取平方非線性變換，其對單頻信號可以產生一個二次諧波頻率，用于對非線性系統建模，如下所示：

ω用于表示非線性濾波模塊的輸入信號的頻率；

2ω用于表示非線性變換后產生的二次諧波頻率；

()²用于表示取平方運算。

2.根據權利要求1所述的添加非線性擬合的自適應方法，其特征在于，所述步驟S3中，所述濾波得到的線性濾波模塊輸出信號和非線性濾波模塊的輸出信號根據如下公式計算得到：

y_l(n)＝x(n)^Tw_l(n)

y_nl(n)＝u(n)^Tw_nl(n)

x(n)用于表示線性濾波模塊的輸入信號；

wl(n)用于表示線性濾波模塊權系數；

u(n)用于表示非線性濾波模塊的非線性變換信號；

w_nl(n)用于表示非線性濾波模塊權系數；

上標T用于表示轉置操作；

y_l(n)用于表示線性濾波模塊的輸出信號；

y_nl(n)用于表示非線性濾波模塊的輸出信號。