关于盲信号处理技术发展研究

电子设备层出不穷,信息领域更是日新月异,使得信号的获取、传输和信号本身更加的复杂。传统的信号分析与数据分析方法已经不能满足时代的发展需求。由于信号的复杂多样,很多时候,搜索、获取信号的同时,信号的传输方式、信道性质等信息往往无法获悉。尤其是在信号类型未知或者信道未知的情况下,从观测信号中分离出所需信息,是近年来信号处理面临的新问题,为了解决这类复杂的问题,盲信号处理技术应运而生。
1 盲信号处理概述
盲信号处理(BSS,Blind Source Separation)最早起源于“鸡尾酒会问题”
[1]
:在一场鸡尾酒会中,传感器接收到源信号
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中混合着多个说话者的声音以及其他干扰声音。盲信号处理就是在这样的情况下提出的。分析采集的信号,从中分离、提取出所需说话者的声音信息。这种从混合复杂声音中提取并辨别感兴趣声音,而忽略其他声音的现象称为“鸡尾酒会效应”。这个过程看似简单,但是在实际情况下,所接收到的信号当中往往夹杂着各种的噪声信号,并且伴随大量的虚假或无用信息,更为复杂的是信号当中的有用信息也会被其他信号掩盖或者污染。
所谓的“盲”信号主要是指
[2]
:(1)观测信号中的信源是未
知的,就是在获得观测信号后,所需的信息是未知的或者不完整的;(2)通过传感器获取的观测信号,是混杂着有效信号与噪声信号的,信号之间的混叠方式同样是未知的。因此,要在复杂的观测信号()y t 中寻一个合适的函数()Ψ 将所需信号分离出来,
得到输出的信息量()s t 和噪声量()n t 这个过程就称为盲信号分离[3,4],
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李逢鹏其中函数()Ψ 和()s t 、()n t 均是未知的,如图1所示。              [(),()][()]s t n t y t =Ψ
(1)
在盲信号处理过程中,为了保证盲分离的效果,通常会有三个基本假设[4]:
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图1  盲信号分离过程
(1)在观测信号中,源信号混合方式用矩阵A 表示,并假设
混合矩阵A 为满秩矩阵;
代码转换(2)源信号当中的各个分量之间是相互统计独立,且最多有一个分量服从高斯分布;
(3)分离过程中不考虑噪声信号,即噪声信号与源信号之间
相互统计独立。
在盲信号处理问题,根据观测信号的数目和需求的源信号数目的不同可以分为确定问题、欠定问题和超定问题三种,如图2所示[5,6,7]。
磁分离图2  盲信号问题的分类
到复合信号处理等多种情况[15]。
目前,盲信号处理在很多领域都有一定的应用,例如在语音识别中,可以在复杂的声音环境下识别出目标声音信号;在图像处理中,能够对目标对象进行分离,得到所需信息;在图像和声信号加密技术中,地对目标信号进行加密,更加安全。在刑侦学中,盲信号处理技术可以在复杂的环境下判断出目标对象及对象数目;在军事侦查中,可以利用盲信号处理技术判断军事目标的数目和类型;同样,在机械检测、样品分析等其他领域,盲信号处理技术都具有很广泛的应用价值。
盲信号处理技术在近些年发展迅速,但是仍然处于理论阶段,仍存在很多需要完善的地方,并且随着研究的深入以及层出不穷的新的问题和挑战,一些原有方法已经无法处理新的问题。盲信号处理的算法提出之后,缺乏相应的对比研究,在实际应用中受到了极大的限制。在多维信号处理当中,如果获取信号维数较多,在盲分离过程中引入参数的话,会增加数据的数量,进而增大计算量,计算难度提高,正确性和准确度降低。欠定盲信号处理技术仍然处于理论阶段,距离应用到实践当中仍然存在一定的距离,算法的精度和正确性由于缺乏参照难以保证,而且算法的适应性有待提高。因此,盲信号处理技术仍然处于理论阶段,在实际的应用中有待进一步提高算法的正确性、准确性和稳定性。
3 总结
盲信号处理是新兴的学科,其发展迅速,目前已经在多个领域中起到了重要作用。但是盲信号技术仍然处于发展阶段,存在未能解决和需要进一步探讨研究的问题。在实际中,盲信号处理技术依然需要
结合具体的应用领域和背景来实现盲信号处理的实际应用。因此,盲信号处理技术有待更加深入的探讨和研究。
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作者简介
刘子龙(1986.02-),硕士,讲师,主要研究方向:盲信号处理,应
用数学,数学建模。

本文发布于:2024-09-23 08:21:36,感谢您对本站的认可!

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