LabVIEW和MATLAB混合编程在盲信号处理中的应用

／－测评与应用

ｎｓｓｅｓｓｍｅｎｔａｎｄＡｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ

３盲信号处理

盲信号处理是一种功能强大的信号处理方法，已经成为国际上信号处理和人工神经网络等学科领域的一个研究和应用热点。盲信号处理包括信号源肓分离和盲反卷积。肓源分离是指在不知道源信号和传输通道的参数的情况下，根据输入源信号的统计特性．仅由观测信号恢复出源信号各个独立成分的过程。现在所指的盲源分离通常是对观测到的源信号的线性瞬时混叠信号进行分离。盲源分离的研究在语音、通信、生物医学工程和地震探测等各个领域都具有非常重要的理论价值和实际意义ｆｌＩ。所以，本文重点讨论肓源分离的情况。

盲信号分离的基本数学模型如式（１）所示。

ｘ（ｔ）＝Ａｓ（ｔ）（１）

其中，ｘ（ｔ）是观测信号又称混合信号，ｓ（ｔ）为源信号，Ａ为混合矩阵。肓源分离问题就是求解一分解矩阵ｗ，使得通过它可以仅从观测信号ｘ（ｔ）来恢复源信号ｓ（ｔ）。设ｙ（ｔ）为源信号的估计值，则分离系统输出可通过式（２）的数学模型表示。

ｙ（ｔ）＝Ｗｘ（ｔ）（２）

盲信号分离的原理图如图ｌ所示。其中，Ｂ是分离矩阵，分离时可以采用两步法进行解混：第一步是球化。使输出各分量方差为ｌ，而且互不相关；第二步是正交，使Ｙ分量尽可能互相独立四。

『＾（ｆ）１『乃（ｆ）１矧对（ｆ）蛔一回一加卜ｂｈ

图１盲分离理论模型

４系统的编程设计

ＬａｂＶＩＥＷ和ＭＡＴＬＡＢ混合编程设计盲信号分离系统。首先根据肓信号分离的原理设计程序框图，盲源分离是一个多人多出的系统，本文为了简化程序的复杂性，从两入两出出发，两路源信号由ＬａｂＶＩＥＷ产生。但在盲信号分离里有个基本的假设，由于源信号来自不同的信号源，所以合理的假设是认为各个源信号之间是统计独立的；为了使盲分离问题可解，必须保证混合矩阵Ａ的左逆存在，因此要求混合矩阵Ａ是列满秩的ｌｌＪ。一路是常见的正弦信号，可以通过仿真波形节点产生，可以根据需要选择信号类型；另一路是把随机产生的均匀白噪声当成一个信号源。信号形式如式（３）、（４）所示。

８ｌ（ｎ）＝ｓｉｎ（２ｆ．，ｒｒｎ／Ｌ）（３）ｓ２（ｎ）＝ｒａｎｄ（ｎ）（４）其中，Ｃ是正弦信号频率．ｅ是采样频率，可以根据需要设置不同的频率，但要满足采样定理，确保无失真恢复信号，其中采样频率设为１０００Ｈｚ，信号频率设为１０Ｈｚ，噪声和信号的幅度为以根据需要设置。通过在ＭＡＴＬＡＢ脚本节点边缘设置输入变量，把信号引入ＭＡＴＬＡＢ进行处理，在设置变量过程中要选择数据类型，以免程序出现数据类型不匹配等错误。然后根据盲分离理论模型编写程序，分离算法我们采用独立分量分析里的固定点算法，即ＦＩＣＡｍ。为了更好地观察盲分离过程，在ＭＡＴＬＡＢ脚本节点右边缘引出输出变量，数据类型要和输入变量保持一致。把盲分离过程中的一些重要变量以图形的方式显示．包括原始数据、混合数据、白化后的数据以及分离数据。由于图形比较多，采用了选项卡控件，既使前面板美观，又节约空间。图２所示是设计的前面板，图３所示是程序框图Ｇ语言代码。

图２设计的前面板

图３程序框图Ｇ语言代码

５结果分析

基于ＬａｂＶＩＥＷ和ＭＡＴＬＡＢ混合编程的盲信号处理系统的设计，充分利用了两者的优点，取长补短，既有很好的图形化界面，又有很强的数据处理能力，经过对算法程序进行修改，可以很方便快捷地实现盲源分离。验证算法的有效性，可以以此为平台验证肓分离算法．提高了算法验证的效率，缩短算法的推广应用时间。通过前面板的仿真结果图，可以观察盲信号分离的每一步的数据形式，不仅验证了算法的性能，实现了肓分离而且还验证了盲信号分离的两个不确定性ＩＩＩ：幅度和顺序的不确定性。通过网４可以很好地说明肓信号分离的两个不确定性。从另一个角度，由于一路信号用的是均匀白噪声，通过分离．提取出原始信号，可以提高信号的抗干扰性能。图４所示是盲信号分离的原始信号和分离信号．图５所示是经过混合后的混合信号以及经过白化后的白化信号。

］－Ｆｔ专５２页

ｒ绿色质量与管理

Ｌ７ｒｅｅｎＱｕａｌｉｔｙ＆Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ

质量的关注和维权意识：

④改善工作态度，放低姿态，真正做到为企业服务，为公众服务，赢得群众ｆ１碑；

⑤从多方面吸纳质最标准化人才，切实做到对需要帮助的企业配备一名乃至多名质量标准化方面的相关技术人员，促进地区特色产业在质量标准化上脱颖而出。

（３）对企业

①积极主动地配合政府相关部门的整治工作，在政府和质监局的帮扶下，努力使自己的产品质量跳七一个新的台阶；

②建寺标准化生产体系，并不断更新。快而准地从因外引进先进技术，结合企业自身特点，探索出适合自身的标准化发展之路；

③建立健全的质量管理系统；

④扩大成本管理的范围，实施伞过程成本控制；

⑤运用价值链探析，进行全方位的成本管理；

⑥借鉴国外的管理方法，健全成本管理方法体系。

６结语经济、企业发展和民众生活都有着举足轻重的影响，我们深入乡镇，走进农村。探寻质量标准化的发展之道，希望有人能从中有一些领悟。

然而，我们对该课题的调研是否具有实用性，对电子、家电产品质量投入与经济效益的总结与讨论是否具有普遍性？则需要更加广泛的调研来加以验证，而我们对此的分析讨论希单能够引发相关人员的深思，如果有读者能够从中有所感悟，那么我们会倍感欣慰。

参考文献：

【ｌ】刘淇．质最兴国——９３中国质量意识高层论坛论文选编【ＭＪ．北京：中困标准出版社，１９９４．２．

【２涔丽著．产品制造质量与设计质量经济性研究【Ｍ翻Ｅ京：知识产权出版社．２００９。７．

ｆ３陲利?阿特金森，约翰?汉堡，克里斯托弗?伊特纳．质最创造利润——基于质量成本的质量管理ｌＭｌ—Ｅ京：机械ｒ业出版社，２００４，６．

【４】”慈溪质量行”相关文件【ｓ】．

质量乃企业的生命，标准化作为企业发展的瓶颈。对地区

十■一哼—｝＿｝｛咔砖．卜寸咔十十斗咔十十十十十÷十＋十十?｛呻十十斗－卜十十十十’｝咔十÷十＋十十十十?卜卜十十七十十上接４８页）

６结论

基于ＬａｂＶＩＥＷ和ＭＡＴＩＡＢ混合编程的肓信号处理系统

的设计。结合了ＬａｂＶＩＥＷ图形化设计语言的优点和ＭＡＴＬＡＢ

强大的数据处理分析能力，达到了更好处理和显示的效果，验

证了该方法的有效性和实用性。文章的创新点是利用混合编

程技术应用到肓信号处理中，并实现ｒ肓信号分离。下一步的

Ｔ作是以此为基础．验证一些盲分离算法的性能，并优化实验

系统．提高系统性能。

参考文献：

【１１张发启，张斌，张喜斌．肓信号处理及应用【Ｍ】．西安：西安电子

科技大学出版社．２００６：ｌ一２０．

【２】零点工作室．ＬａｂＶＩＥＷ８．２０中文版编程及应用【Ｍ】．北京：电子

Ｊ：业出版社，２００８：３７４—３７５．

【３闹惠，韩焱．ＩａｂＶＩＥＷ和ＭＡＴＬＡＢ在水声信号处理中的应用

【Ｊ１．微计算机信息，２００７，（２２）：ｌｌＯ—ｌｌ１．

【４］ＳｔｅｐｈｅｎＪ．Ｃｈａｐｍａｎ．ＭＡＴＬＡＢＰｒｏｇｒａｍｍｉｎｇｆｏｒＥｎｇｉｎｅｅｒｓ圆∞一

ｏｎｄＥｄｉｔｉｏｎ）［Ｍ］．北京：科学出版社，２００５：１．４．

【５１杨福生，洪波．独立分量分析的原理与应用［Ｍｉ．北京：清华大

学出版社，２００６：９７—１０１．

LabVIEW和MATLAB混合编程在盲信号处理中的应用

作者：陈士周，沈越泓， Chen Shi-zhou， Shen Yue-hong

作者单位：陈士周,Chen Shi-zhou(解放军理工大学通信工程学院研究生4队,江苏,南京,2109007)，沈越泓,Shen Yue-hong(解放军理工大学通信工程学院无线通信系,江苏,南京,210007)

刊名：

电子质量

英文刊名：ELECTRONICS QUALITY

年，卷(期)：2010，(10)

被引用次数：0次

参考文献(5条)

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2.零点工作室.LabVIEW8.20中文版编程及应用[M].北京:电子工业出版社,2008:374-375.

3.周惠,韩焱.LabVIEW和MATLAB在水声信号处理中的应用[J].微计算机信息,2007,(22):110-111.

4.Stephen J.Chapman.MATLAB Programming for Engineers(Second Edition)[M].北京:科学出版社,2005:1-4.

5.杨福生,洪波.独立分量分析的原理与应用[M].北京:清华大学出版社,2006:97-101.

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下载时间：2011年2月18日

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