[发明专利]一种用于数字听诊器的双通道自适应滤波器模型定阶方法

权利要求书

1.一种用于数字听诊器的双通道自适应滤波器模型定阶方法，其特征在于，以副通道滤波后信号N₂(k)作为输入信号，主通道滤波后信号N₁(k)为输出信号，确定用于数字听诊器的双通道自适应滤波器期望模型的脉冲响应序列G，并基于脉冲响应序列G辨识数字听诊器双通道自适应滤波器期望模型的阶数；

所述主通道滤波后信号N₁(k)和副通道滤波后信号N₂(k)通过以下步骤得到：

S1、设置M序列信号的位移脉冲周期Δt；

S2、设置M序列信号的循环节拍N_p；

S3、记录数字听诊器在M序列信号激励下主、副通道分别采集到的主通道环境噪声信号N′₁(k)和副通道环境噪声信号N′₂(k)；

S4、对主通道环境噪声信号N′₁(k)和副通道环境噪声信号N′₂(k)进行预处理，得到主通道滤波后信号N₁(k)和副通道滤波后信号N₂(k)；

采用相关分析法确定用于数字听诊器的双通道自适应滤波器期望模型的脉冲响应序列G，具体过程如下：

S5-1、计算副通道滤波后信号N₂(k)的自相关函数：

式(1)中，k＝-N_p+1,-N_p+2,...,0,1,...,N_p-2,N_p-1，N_p为M序列信号的循环节拍；

并构造自相关矩阵得：

S5-2、计算副通道滤波后信号N₂(k)与主通道滤波后信号N₁(k)的互相关函数：

式(3)中，k＝0,1,...,N_p-2,N_p-1；

并构造互相关向量得：

S5-3、根据Wiener-Hopf方程，计算自适应滤波器期望模型的脉冲响应序列G：

式(5)中，g(i)为第i时刻的自适应滤波器期望模型脉冲响应估计值；

所述基于脉冲响应序列G辨识数字听诊器双通道自适应滤波器期望模型的阶数的具体过程如下：

S6-1、利用所得的双通道自适应滤波器期望模型的脉冲响应序列G构造Hankel矩阵H(l,n)：

式(6)中，l为Hankel矩阵的维数，n为0至(N_p-2l+2)之间的数值，ρ(n)定义为：

式(7)中，其中g(i)表示第i时刻的自适应滤波器期望模型脉冲响应估计值；

S6-2、对Hankel矩阵H(l,n)进行奇异值分解：

H(l,n)＝U∑V^T (8)

式(8)中，U和V^T均为l×l维的正交矩阵，奇异值矩阵∑为l×l维的对角矩阵，其对角上的元素为降序排序的奇异值，用σ_i(i＝1,2,3,...,l)表示：

S6-3、定义奇异值比MOC_j：

式(10)中，j∈{1,...,l-1}；

S6-4、记MOC_j取最大值时所对应的j值为m，即当j＝m时，MOC_j取最大值；

S6-5、计算保留前m项奇异值σ₁,...,σ_m的系统信号项矩阵H_1m，其维数为l×l；计算余下l-m项奇异值的系统噪声项矩阵H_2m，该矩阵包含随机噪声和有激发程度弱的模态，其维数为l×l；具体表达式为：

S6-6、根据系统信号项矩阵H_1m计算主对角线序列G₁：

其中，而主对角线序列G₁为：

G₁＝[h_1m(1,1),h_1m(2,2),…,h_1m(l-1,l-1),h_1m(l,l)]^T；

S6-7、对主对角线序列G₁提取同态包络得En(k)，根据预先设定的阈值T_h，确定k_n，使得当kk_n时，En(k)T_h成立，k_n即为双通道自适应滤波器期望模型的阶次。