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基于张量分解的加速欠定盲源分离算法
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作者 李志一 李雄飞 +3 位作者 姚如贵 郑世杰 谢熠 左晓亚 《信号处理》 北大核心 2025年第3期515-523,共9页
盲源分离(Blind Source Separation,BSS)可以在源信号和混合模型未知情况下,仅依据源信号的统计特性便可从观测信号中恢复源信号,凭借着该技术优势BSS现已成为信号处理领域的关键技术,在无线通信、生物医学、机械工业等领域得到了广泛... 盲源分离(Blind Source Separation,BSS)可以在源信号和混合模型未知情况下,仅依据源信号的统计特性便可从观测信号中恢复源信号,凭借着该技术优势BSS现已成为信号处理领域的关键技术,在无线通信、生物医学、机械工业等领域得到了广泛的应用。欠定盲源分离技术(观测信号数目小于源信号数目)作为盲源分离中的一个重要分支,更加符合现实应用场景。传统的欠定盲源分离技术利用观测信号的稀疏性进行聚类求解,然而,在复杂的通信环境中,信号的稀疏性极易受到噪声的干扰导致信号稀疏性被破坏,难以在低信噪比情况下实现欠定盲源分离,极大地限制了该类算法的应用范围。为了解决上述问题,本文提出了一种基于张量分解的加速欠定盲源分离算法。该算法首先,以观测信号在不同时延处的三阶累积量作为统计信息构造四阶张量,并利用高阶奇异值分解(High Order SVD,HOSVD)对四阶张量进行压缩以降低张量维度,在充分描述信号特征的同时降低了计算复杂度。随后,将混合矩阵估计问题转为张量分解问题。最后,利用增强平面搜索(Enhanced Plane Search,EPS)算法将搜索空间分解为多个平面,在每个平面上进行搜索,在搜索过程中对搜索空间进行增强以加快交替最小二乘法(Alternating Least Squares,ALS)收敛速度,同时避免了收敛陷入“瓶颈”状态。实验结果表明,该算法在信噪比为25 dB时,估计3×4混合矩阵的相对误差为-22.41 dB,相比于现有的算法估计混合矩阵性能更好,且收敛速度更快。 展开更多
关键词 欠定盲源分离 三阶累积量 高阶奇异值分解 增强平面搜索算法
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空基双天线场景下盲源分离解析估计方法
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作者 李优阳 褚庆昕 +2 位作者 秦飞 胡汉武 邓珂 《指挥与控制学报》 CSCD 北大核心 2024年第1期59-66,共8页
基于盲源分离的抗干扰技术在诸多领域中具有重要应用价值。在空基数据链常用的双接收天线场景中,应用传统盲源分离方法的计算复杂度比较高,难以进行实时处理,限制了盲源分离技术的性能上限。通过考虑空基数据链中期望信号与干扰信号的... 基于盲源分离的抗干扰技术在诸多领域中具有重要应用价值。在空基数据链常用的双接收天线场景中,应用传统盲源分离方法的计算复杂度比较高,难以进行实时处理,限制了盲源分离技术的性能上限。通过考虑空基数据链中期望信号与干扰信号的单径传播范式,提出了基于四阶累积量优化函数的盲源分离解析求解方法,并获得其闭式解。所提方法在保持估计性能的基础上降低了近67%的计算复杂度,更适于空基数据链计算资源受限下的硬件实现。所提解析方法具有近于0的翻转概率,能够进一步保持分离信号的输出顺序,有利于提升后续信号处理阶段中信号到达检测的估计性能。 展开更多
关键词 抗干扰 盲源分离 四阶累积量 空基数据链
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基于高阶累积量张量分解的联合盲源分离算法
3
作者 季策 刘明欣 《东北大学学报(自然科学版)》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第1期26-32,共7页
提出一种基于高阶累积量张量分解的联合盲源分离(JBSS)算法,该算法可以从多组数据集的观测信号中恢复出源信号.首先通过计算多组数据集观测信号的高阶互累积量张量,利用累积量张量潜在的对角结构,将JBSS问题转化为高阶张量CP分解(CPD)问... 提出一种基于高阶累积量张量分解的联合盲源分离(JBSS)算法,该算法可以从多组数据集的观测信号中恢复出源信号.首先通过计算多组数据集观测信号的高阶互累积量张量,利用累积量张量潜在的对角结构,将JBSS问题转化为高阶张量CP分解(CPD)问题.接下来,通过张量列分解(TTD)将高阶张量分解为由不高于3阶的多个互连的核张量组成的简单张量网络,由此将高阶CPD问题转化为多个3阶CPD问题.最后,根据TTD与CPD之间的关系,在多次3阶CPD之后,通过依次对因子矩阵进行重新排序与缩放得到多数据集的混合矩阵,进而实现对源信号的分离.实验结果表明,该算法具有较快的运行速度. 展开更多
关键词 联合盲源分离 张量列分解 CP分解 高阶累积量
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基于双重频点排序的卷积混合盲源分离
4
作者 张奇 肖瑛 黄小青 《声学技术》 CSCD 北大核心 2024年第5期743-750,共8页
针对排序不确定性对卷积混合盲源分离性能的影响,文章提出了一种双重频点排序卷积混合盲源分离算法。首先对卷积混合信号进行短时傅里叶变换,在频域的各个频点处建立瞬时混合模型进行独立分量分析,对各频点分离结果根据带有影响因子的... 针对排序不确定性对卷积混合盲源分离性能的影响,文章提出了一种双重频点排序卷积混合盲源分离算法。首先对卷积混合信号进行短时傅里叶变换,在频域的各个频点处建立瞬时混合模型进行独立分量分析,对各频点分离结果根据带有影响因子的频点相似性(IF-Murata排序)进行第一次排序置换。然后根据信号能量大小对已排序频点进行第二次频点优化。最后通过对比排序中频点相关性可以看出,双重频点排序方法能有效提高频点排序的准确率,并筛选出最优的排序结果,进而提高信号分离性能。仿真结果表明,双重频点排序方法得到的源信号的干扰比、源信号的失真比和系统误差与IF-Murata排序算法相比,均有所提升,相似系数平均提高约0.1。仿真结果验证了算法的有效性。 展开更多
关键词 盲源分离 卷积混合 短时傅里叶变换 双重频点排序
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基于盲源分离的旋转机械干扰消除技术研究 被引量:16
5
作者 焦卫东 杨世锡 吴昭同 《仪器仪表学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2004年第3期368-371,共4页
实际工厂环境中 ,用于状态监测与故障诊断的信号检测传感器 ,其所采集的机器信号 (振动或声音 )中 ,不可避免地混杂有来自于相邻设备以及周围环境的干扰 ,这对于机器健康状态的准确监测是很不利的。这里研究利用盲源分离技术分离(去除 ... 实际工厂环境中 ,用于状态监测与故障诊断的信号检测传感器 ,其所采集的机器信号 (振动或声音 )中 ,不可避免地混杂有来自于相邻设备以及周围环境的干扰 ,这对于机器健康状态的准确监测是很不利的。这里研究利用盲源分离技术分离(去除 )这些无用的外来干扰 ,以提高故障诊断的准确性。盲源分离是一个很独特的盲信号分析与处理工具 ,在机械设备监测与诊断领域有着很好的应用前景。仿真实验以及现实世界的声源信号分离实验结果 。 展开更多
关键词 盲源分离 旋转机械 状态监测 故障诊断 卷积混叠 干扰 仿真
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机械声源信号的带通滤波盲分离 被引量:9
6
作者 焦卫东 杨世锡 吴昭同 《振动工程学报》 EI CSCD 北大核心 2003年第3期344-348,共5页
盲源分离是一个很独特的盲信号分析与处理工具,在机械设备状态监测与故障诊断领域有较好的应用前景。但在实际应用于机械源信号分离中,效果尚不够理想。特别是,当传感观测中存在高斯噪声或调制源时,往往无法获得准确的源波形恢复。本文... 盲源分离是一个很独特的盲信号分析与处理工具,在机械设备状态监测与故障诊断领域有较好的应用前景。但在实际应用于机械源信号分离中,效果尚不够理想。特别是,当传感观测中存在高斯噪声或调制源时,往往无法获得准确的源波形恢复。本文在分析现有盲源分离算法的基础上,提出一种新的、基于带通滤波的改进盲源分离方法。仿真以及实际的机械声源信号分离实验结果证实了新方法的有效性。 展开更多
关键词 机械设备 故障诊断 信号处理 带通滤波 信号分离 盲源分离
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非线性混叠信号的可分离性及分离方法研究 被引量:9
7
作者 刘琚 聂开宝 何振亚 《电子与信息学报》 EI CSCD 北大核心 2003年第1期54-61,共8页
该文分析了非线性混叠信号的可分离性及分离条件,指出现阶段非线性混叠信号盲分离的局限性。将Edgeworth展开代入信息后向传输算法中,通过一种新的自适应累积量估计方法,克服了原算法指出的Edgeworth展开在盲信号分离中的缺限。计算机... 该文分析了非线性混叠信号的可分离性及分离条件,指出现阶段非线性混叠信号盲分离的局限性。将Edgeworth展开代入信息后向传输算法中,通过一种新的自适应累积量估计方法,克服了原算法指出的Edgeworth展开在盲信号分离中的缺限。计算机仿真结果表明了所提算法在特定非线性混叠模型信号分离的效果,我们还对不同的方法进行了分析对比,指出了累积量对不同算法的影响。 展开更多
关键词 非线性 混叠信号 可分离性 分离方法 盲源分离 高阶累积量
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瞬时混叠信号盲分离 被引量:11
8
作者 汪军 何振亚 《电子学报》 EI CAS CSCD 北大核心 1997年第4期1-5,共5页
本文利用三阶和四阶积累量研究了瞬时混叠信号盲分离的问题──根据源信号通过瞬时叠加后的观测值恢复出源信号.我们提出的判据指出:对独立的源信号,若其中高斯信号不超过一个,则源信号能够得到恢复.基于判据,我们提出了两种分离... 本文利用三阶和四阶积累量研究了瞬时混叠信号盲分离的问题──根据源信号通过瞬时叠加后的观测值恢复出源信号.我们提出的判据指出:对独立的源信号,若其中高斯信号不超过一个,则源信号能够得到恢复.基于判据,我们提出了两种分离算法.模拟实验证实了其有效性. 展开更多
关键词 信号盲分离 瞬时混叠 信号分析
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基于四阶累积量的稳健的通信信号盲分离算法 被引量:20
9
作者 付卫红 杨小牛 刘乃安 《电子与信息学报》 EI CSCD 北大核心 2008年第8期1853-1856,共4页
该文针对有噪环境中的通信信号盲分离问题,提出了一种在噪声环境下性能良好的盲分离算法,该算法将稳健的白化算法与四阶累积量矩阵的联合对角化相结合。仿真结果表明,该算法分离性能比一般的近似联合对角化(JAD)算法有很大改善,干信比... 该文针对有噪环境中的通信信号盲分离问题,提出了一种在噪声环境下性能良好的盲分离算法,该算法将稳健的白化算法与四阶累积量矩阵的联合对角化相结合。仿真结果表明,该算法分离性能比一般的近似联合对角化(JAD)算法有很大改善,干信比可降低近10dB,而算法的运算量没有太多增加。 展开更多
关键词 通信信号 盲源分离 四阶累积量 稳健 联合近似对角化
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基于Gabor变换的欠定盲信号分离新方法 被引量:9
10
作者 申永军 张光明 +1 位作者 杨绍普 吴彦彦 《振动.测试与诊断》 EI CSCD 北大核心 2011年第3期309-313,395,共5页
结合Gabor变换和盲信号分离的各自优点,提出了一种基于Gabor变换的欠定盲信号分离新方法。首先通过混合信号的Gabor变换系数之间的相互关系,得到了源信号个数的估计;然后对Gabor变换后的信号进行阈值处理,并进行Gabor逆变换得到新的混... 结合Gabor变换和盲信号分离的各自优点,提出了一种基于Gabor变换的欠定盲信号分离新方法。首先通过混合信号的Gabor变换系数之间的相互关系,得到了源信号个数的估计;然后对Gabor变换后的信号进行阈值处理,并进行Gabor逆变换得到新的混合信号,从而实现混合信号的升维。再利用现有的盲信号分离方法进行处理,该方法不受源信号个数的限制,因此属于一种欠定盲信号分离方法;最后,通过一组仿真信号的欠定盲分离验证了该方法的有效性。 展开更多
关键词 非平稳信号 欠定 GABOR变换 盲信号分离
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航空发动机混叠振动信号的欠定盲源分离方法 被引量:5
11
作者 张赟 李本威 +3 位作者 贾舒宜 王子斌 孙涛 杨欣毅 《推进技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2014年第4期552-558,共7页
针对传统欠定盲源分离方法难以有效处理具有时间延迟效应的发动机混叠振动信号分离问题,采用稀疏分量分析法研究了一种时间延迟混合信号的欠定盲源分离方法。该方法通过对混合信号的频域模值的线性聚类分析实现源数目及衰减矩阵的估计,... 针对传统欠定盲源分离方法难以有效处理具有时间延迟效应的发动机混叠振动信号分离问题,采用稀疏分量分析法研究了一种时间延迟混合信号的欠定盲源分离方法。该方法通过对混合信号的频域模值的线性聚类分析实现源数目及衰减矩阵的估计,并通过恢复混合信号的频域实部在混合空间的聚类性推断出时间延迟矩阵。实验结果表明,该方法在欠定条件下(传感器个数小于振动源个数)能够有效地将发动机混叠振动信号按照不同的激振源进行分离。 展开更多
关键词 欠定盲源分离 航空发动机 振动信号 时间延迟混合
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欠定条件下的盲分离算法 被引量:8
12
作者 徐尚志 苏勇 叶中付 《数据采集与处理》 CSCD 北大核心 2006年第2期128-132,共5页
盲信号分离中当源信号个数大于观测信号个数,且源信号不是足够稀疏时,如果利用聚类算法进行分离,分离效果将会变差。为此提出一种在此欠定条件下新的盲信号分离算法。利用源信号的“稀疏性”估计混合矩阵,然后简化混合矩阵构造新的混合... 盲信号分离中当源信号个数大于观测信号个数,且源信号不是足够稀疏时,如果利用聚类算法进行分离,分离效果将会变差。为此提出一种在此欠定条件下新的盲信号分离算法。利用源信号的“稀疏性”估计混合矩阵,然后简化混合矩阵构造新的混合模型。由于源信号间具有的独立性,使得可以在新的混合模型中从观察信号的自相关函数中估计出源信号的频谱,从而达到分离出源信号的目的,且分离效果优于聚类算法。最后给出仿真试验实例,试验结果验证了算法的有效性。 展开更多
关键词 盲源分离 多源少元 稀疏源 欠定
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基于最优匹配跟踪算法的单通道机械信号盲源分离 被引量:13
13
作者 董绍江 汤宝平 张焱 《振动工程学报》 EI CSCD 北大核心 2012年第6期724-731,共8页
在形态学滤波的基础上,结合匹配跟踪算法(Matching Pursuit,MP)和盲源分离算法(Blind Source Separation,BSS)各自的特点,提出了一种基于最优匹配跟踪信号分解的欠定盲源分离算法。利用MP算法将非线性信号通过投影分解,在分解过程中利... 在形态学滤波的基础上,结合匹配跟踪算法(Matching Pursuit,MP)和盲源分离算法(Blind Source Separation,BSS)各自的特点,提出了一种基于最优匹配跟踪信号分解的欠定盲源分离算法。利用MP算法将非线性信号通过投影分解,在分解过程中利用遗传算法寻找最优原子,有效提高了算法匹配的精度和效率。将所得到的匹配分量和滤波后的原始观察信号组成新的多维信号,解决了单通道信号盲分离的欠定问题。利用快速核独立分量分析(Fast Kernel Independent Component Analysis,FastKICA)算法实现信号的盲分离,并分析了分离的不同源信号对于故障的贡献率。将该方法用于仿真信号和实际的轴承试验的信号,试验结果表明算法能够很好地解决单通道信号的盲分离难题。 展开更多
关键词 盲源分离 匹配跟踪 快速核独立分量分析 欠定混合
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欠定盲源分离混合矩阵估计的张量分解方法 被引量:7
14
作者 张延良 楼顺天 张伟涛 《系统工程与电子技术》 EI CSCD 北大核心 2011年第8期1703-1706,共4页
欠定盲源分离混合矩阵的估计可以转化为三阶张量的标准分解问题。为解决现有标准分解算法运算复杂度高、所需时间长的缺点,引入塔克分解先把张量压缩为较低维的核张量,塔克分解因子可通过原张量mode-3矩阵的左奇异向量求得。然后运用交... 欠定盲源分离混合矩阵的估计可以转化为三阶张量的标准分解问题。为解决现有标准分解算法运算复杂度高、所需时间长的缺点,引入塔克分解先把张量压缩为较低维的核张量,塔克分解因子可通过原张量mode-3矩阵的左奇异向量求得。然后运用交替最小二乘对该核张量进行标准分解,即可得到混合矩阵的估计。仿真结果表明,所提方法不仅可以达到与现有算法同样好的估计精度,而且具有更低的运算复杂度,运算时间较现有算法降低46.44%~76.28%。 展开更多
关键词 盲信源分离 欠定混合 张量 标准分解 塔克分解
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基于规范高阶累积量的盲分离算法 被引量:8
15
作者 傅予力 沈轶 谢胜利 《应用数学》 CSCD 北大核心 2006年第4期869-876,共8页
本文给出信号的r阶规范累积量定义,证明了在信号瞬时线性混叠情况下r阶规范累积量绝对值不超过最大源信号的r阶规范累积量,因此可以通过最大化r阶规范累积量的绝对值实现盲分离.最大化r阶规范累积量的绝对值可以得到两种盲分离算法,一... 本文给出信号的r阶规范累积量定义,证明了在信号瞬时线性混叠情况下r阶规范累积量绝对值不超过最大源信号的r阶规范累积量,因此可以通过最大化r阶规范累积量的绝对值实现盲分离.最大化r阶规范累积量的绝对值可以得到两种盲分离算法,一种高效快速算法———特征值分解盲分离算法,另外一种盲提取算法.本文为高阶累积量盲分离奠定了严格的理论基础.仿真结果验证了理论的正确性和算法的有效性. 展开更多
关键词 盲信号分离 高阶累积量 白化
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采用盲信号分离算法处理GC-FTIR信号 被引量:6
16
作者 姚志湘 黄洪 刘焕彬 《光谱学与光谱分析》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2006年第8期1432-1436,共5页
针对气相色谱-红外(GC-FTIR)联用的多维数据处理,提出基于盲信号分离的色谱重叠峰分离和红外吸收谱图纯化的定性定量分析方法。优点在于充分利用联用仪器提供的大量信息,解决红外和色谱分析中有机混合物无法完全分离的难题。该方法对二... 针对气相色谱-红外(GC-FTIR)联用的多维数据处理,提出基于盲信号分离的色谱重叠峰分离和红外吸收谱图纯化的定性定量分析方法。优点在于充分利用联用仪器提供的大量信息,解决红外和色谱分析中有机混合物无法完全分离的难题。该方法对二甲苯的同分异构体系进行了研究,验证了理论和算法的合理性,对独立分量分析的数据进行了完整的解释,讨论了针对定量分析产生误差的原因。 展开更多
关键词 气相色谱-红外联用 盲信号分离 有机混合物
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盲卷积分离及其在机械振动信号消噪中的应用研究 被引量:7
17
作者 何清波 孔凡让 +2 位作者 朱忠奎 龙潜 刘维来 《振动与冲击》 EI CSCD 北大核心 2006年第2期30-34,共5页
盲源分离应用于机械振动信号的预处理中,提供了一个新的处理机制,在机械状态监测和故障诊断中具有一定的价值。本文研究了盲卷积分离的理论,提出了基于限值VQM检验控制准则的盲分离算法,根据机械振动信号的特点探讨了该方法在机械振动... 盲源分离应用于机械振动信号的预处理中,提供了一个新的处理机制,在机械状态监测和故障诊断中具有一定的价值。本文研究了盲卷积分离的理论,提出了基于限值VQM检验控制准则的盲分离算法,根据机械振动信号的特点探讨了该方法在机械振动信号瞬态成分和噪声卷积混叠信号分离中的应用,有效地提取了瞬态成分,表明了算法的有效性。 展开更多
关键词 盲卷积分离 卷积混叠 限值VQM检验控制准则 机械振动信号 消噪
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基于时频域单源区域的延迟欠定混合非平稳信号盲分离 被引量:8
18
作者 陆凤波 黄知涛 姜文利 《电子学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2011年第4期854-858,共5页
针对衰减-延迟欠定混合信号的盲分离问题,提出了基于子空间分解的时频域上单源区域检测方法,估计出信号在时频域上的单源区域以及相应的特征向量,然后利用系统聚类法对单源区域对应的特征向量进行聚类分析,估计出源信号数目以及混合矩阵... 针对衰减-延迟欠定混合信号的盲分离问题,提出了基于子空间分解的时频域上单源区域检测方法,估计出信号在时频域上的单源区域以及相应的特征向量,然后利用系统聚类法对单源区域对应的特征向量进行聚类分析,估计出源信号数目以及混合矩阵,最后通过改进的基于子空间投影算法完成源信号的恢复.仿真结果表明本文算法提高了混合矩阵和源信号的估计性能. 展开更多
关键词 欠定盲分离 衰减-延迟混合 非平稳信号 单源检测
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基于峰度自然对数最大化的信号盲分拣算法和盲波束形成 被引量:3
19
作者 倪晋平 马远良 孙超 《电子与信息学报》 EI CSCD 北大核心 2003年第2期187-194,共8页
该文基于峰度自然对数最大化准则,提出了一种自适应一元信号盲分拣算法,提出的算法可以用于一元信号盲分离和进行盲波束形成,与基于峰度值最大化准则的KMA算法相比,收敛速度快,有较强的稳健性,将非线性函数引入学习速率的调节,算法自动... 该文基于峰度自然对数最大化准则,提出了一种自适应一元信号盲分拣算法,提出的算法可以用于一元信号盲分离和进行盲波束形成,与基于峰度值最大化准则的KMA算法相比,收敛速度快,有较强的稳健性,将非线性函数引入学习速率的调节,算法自动选取学习步长,避免了人工选取学习速率不当而导致算法发散。同时,提出了两种复数抽气算法,配合一元信号盲分拣算法可以依次分离多个信号源,仿真试验验证了算法的有效性。用提出的算法在四元线阵上盲分离两个水声信号,结果发现,一元信号盲分离实现的盲波束形成波束图与最优波束接近。 展开更多
关键词 峰度自然对数最大化 信号盲分拣 盲源分离 高阶累积量 自适应随机梯度算法
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基于累积张量分解的雷达信号欠定盲分离算法 被引量:3
20
作者 艾小凡 罗勇江 赵国庆 《系统工程与电子技术》 EI CSCD 北大核心 2016年第11期2505-2509,共5页
针对时域和频域不充分稀疏条件下的雷达信号欠定盲分离问题,提出了基于信号不同时延的累积量与三阶张量分解估计混合矩阵的方法,并通过修正子空间投影算法完成对雷达源信号的恢复。首先将混合信号的四阶累积量表示成三阶张量,利用三阶... 针对时域和频域不充分稀疏条件下的雷达信号欠定盲分离问题,提出了基于信号不同时延的累积量与三阶张量分解估计混合矩阵的方法,并通过修正子空间投影算法完成对雷达源信号的恢复。首先将混合信号的四阶累积量表示成三阶张量,利用三阶张量分解获得混合矩阵估计值;通过求解雷达源信号任意时频点处对应的估计矩阵的列矢量,得到该时频点处最优超定矩阵的伪逆并恢复源信号。该算法可以解决复杂电磁环境下时频域同时混叠的雷达信号盲分离问题,仿真结果表明与现有算法相比提高了盲分离中混合矩阵估计性能和源信号恢复性能。 展开更多
关键词 盲源分离 欠定混合矩阵 四阶累积量 张量分解 子空间投影
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