[发明专利]一种基于矩阵变换的欠定盲分离方法

权利要求书

1.一种基于矩阵变换的欠定盲分离方法，包括以下步骤：

步骤100：利用传感器检测瞬时混合的观测信号，表示为：

                            (1)

式(1)中表示由传感器接收到的维观测信号向量，表示维的混合矩阵，表示维未知的源信号；

步骤200；将瞬时混合的观测信号送入正交变换模块进行短时傅里叶变换，得到时频域观测信号；并将该时频域观测信号送入时频点分类模块；

步骤300：利用时频点分类模块将时频域观测信号中的时频点进行分类；首先判定每个时频点所在级数，然后在各级中进一步判定该时频点所属的类别；具体包括子步骤310,320,330；

步骤310：首先处理第一级，该级上的时频点只是一个源信号作用的结果；包括子步骤311,312,313：

步骤311：利用第一级变换矩阵模块构造第一级变换矩阵；

利用混合矩阵中的元素，构造如式(2)所示的M×M阶第一级变换矩阵：

                                         (2)

其中为混合矩阵的第列元素；

步骤312：利用第一级二值掩蔽模板模块构造第一级二值掩蔽模板，用于标记只含有第个源信号分量的时频点，所述第一级二值掩蔽模板为：

           (3)

中值为1的时频点，只含有第个源信号分量，其中

                    (4)

式(4)中如式(2)所示；

步骤313：利用第一级二值屏蔽模板模块构造第一级二值屏蔽模板；

第一级的时频点划分到各个类之后，需要处理更高级的时频点，为了避免重复划分，需要标记已经处理过的点；所述第一级二值屏蔽模板如式(5)所示：

            (5)

其中，如式(3)所示；

模板中，值为1的点表示已经处理过了，在以后各级的时频点划分及源信号的分离过程中，这些点将不再参与；

步骤320：其次处理第二级，该级每个时频点是两个源信号叠加的结果；包括子步骤221,222,223：

步骤321：在第一级的基础上，利用第二级变换矩阵模块构造第二级变换矩阵，如式(6)所示：

                                (6)

其中为的第列元素，而此处的；

步骤322：利用第二级二值掩蔽模板模块构造第二级二值掩蔽模板，用于标记只含有第个和第个源信号分量的时频点，所述第二级二值掩蔽模板为：

    (7)         

中值为1的时频点，只含有第个和第个源信号分量，其中，

                    (8)

其中如式(6)所示，如式(4)所示；

步骤323：结合上一级的屏蔽模板，利用第二级二值屏蔽模板模块构造第二级二值屏蔽模板如式(9)所示：

       (9)

模板中值为1的时频点表示已经处理过了，在以后各级的时频点划分及源信号的分离过程中，这些点将不再参与；

步骤330：处理更高级，第级；包括子步骤331,332,333：

步骤331：在前面各级的基础上，利用第k级变换矩阵模块构造第k级变换矩阵，所述第k级变换矩阵，如式(10)所示：

                     (10)

其中，为第级的混合矩阵的第列元素；

步骤332：利用第k级二值掩蔽模板模块构造第k级二值掩蔽模板，用于标记含有第源信号分量的时频点，所述第k级二值掩蔽模板为：

    (11)         

为第级屏蔽模板，其中，

               (12)

式(12)中如式(10)所示，为第k-1级处理结果；

步骤333：结合上一级处理所得屏蔽模板，利用第k级二值屏蔽模板模块构造第k级二值屏蔽模板；

所述第k级二值屏蔽模板如式(13)：

     (13)

如式(11)所示，为第级屏蔽模板；

步骤400：利用时域分离模块在时频域对源信号进行分离，包括子步骤410,420,430,440；

步骤410；利用第一级分离模块进行第一级时频点的源信号分离：

第一级时频点分离出的第个源信号为：

      (14)

其中为的元素，如式(3)所示；

步骤420：利用第二级分离模块进行第二级时频点的源信号分离；

     (15)

其中

      (16)

式(16)中为的元素，如式(3)所示；

步骤430：利用第级分离模块进行第级时频点源信号分离：

第级时频点分离出的第个源信号为：

        (17)

其中

     (18)

式(18)中为的元素，如式(11)所示； 

步骤440：利用时频域计算模块计算各路源信号的时频域表示：

将同一个源信号在各级时频点上分离的结果进行综合累加处理，得到各个源信号最终的分离结果为：

                               (19)

步骤500：利用源信号估计模块获得各路源信号的估计，并输出：

将分离结果通过短时傅里叶反变换，得到各路源信号的估计为：

               (20)。