[发明专利]光缆传输煤矿井下求救信号重构方法和装置

权利要求书

1.光缆传输煤矿井下求救信号重构方法，其特征在于，所述光缆传输煤矿井下求救信号重构方法包括：

对光缆传输信号进行采集，得到含有噪声的被测信号；

对所述含有噪声的被测信号进行模数转换，得到模数转换后的所述含有噪声的被测信号，作为数字量被测信号；

对所述数字量被测信号进行时间延迟以构造多个数据序列，利用所述多个数据序列构建输入信号阵列；

利用二阶盲辨识算法，根据互信息最小化准则，对所述输入信号阵列进行盲源分离，以分离所述数字量被测信号中的噪声和求救信号；

采用重构算法获得所述求救信号的波形。

2.根据权利要求1所述的光缆传输煤矿井下求救信号重构方法，其特征在于，对所述数字量被测信号进行时间延迟以构造多个数据序列、利用所述多个数据序列构建输入信号阵列的步骤包括：

设所述数字量被测信号由有若干个自由度的信号构成，并设在时刻t，观测数据矢量x(t)的延迟矢量为：

X(t)＝{x(t-τ),x(t-2τ),…,x(t-(m-1)τ)}∈R

其中，τ是时间延迟因子，τ＝kΔt(k＝1,2,…)，Δt为采样时间，m是延迟数量；假设观测数据矢量为x(t)(t＝1,2,…,N)，x(t)的表达式为：

x(t)＝f[X(t-1),X(t-2),…,X(t-d)]

式中，d为系统自由度；

获得由一系列延迟矢量构成的输入信号阵列，该输入信号阵列为：

当延迟因子τ＝1时，利用m≥f_S/f_L来确定m的最小值；

式中f_S为采样频率，f_L为观测信号的最低频率。

3.根据权利要求1所述的光缆传输煤矿井下求救信号重构方法，其特征在于，对所述输入信号阵列进行盲源分离的步骤包括：

估计输入信号的协方差矩阵得到和其中，采用正交变换对矩阵进行对角化，获得的特征值分解形式

当对角矩阵有不同的特征值时，估计获得分离矩阵

利用所述分离矩阵与所述输入信号阵列相乘，分离得到所述数字量被测信号中的噪声和求救信号。

4.光缆传输煤矿井下求救信号重构装置，其特征在于,所述光缆传输煤矿井下求救信号重构装置包括：

数据采集单元，其用于对光缆传输信号进行采集，得到含有噪声的被测信号；

模数转换单元，其用于对所述含有噪声的被测信号进行模数转换，得到模数转换后的所述含有噪声的被测信号，作为数字量被测信号；

存储单元，其用于存储所述模数转换单元获得的数字量被测信号；

输入信号阵列构建单元，其用于对所述数字量被测信号进行时间延迟以构造多个数据序列，利用所述多个数据序列构建输入信号阵列；

盲源分离单元，其用于利用二阶盲辨识算法，根据互信息最小化准则，对所述输入信号阵列进行盲源分离，以分离所述数字量被测信号中的噪声和求救信号；

数据处理单元，其用于采用重构算法获得所述求救信号的波形。

5.根据权利要求4所述的光缆传输煤矿井下求救信号重构装置，其特征在于，所述输入信号阵列构建单元用于通过如下处理来构建输入信号阵列：

设所述数字量被测信号由有若干个自由度的信号构成，并设在时刻t，观测数据矢量x(t)的延迟矢量为：

X(t)＝{x(t-τ),x(t-2τ),…,x(t-(m-1)τ)}∈R

其中，τ是时间延迟因子，τ＝kΔt(k＝1,2,…)，Δt为采样时间，m是延迟数量；假设观测数据矢量为x(t)(t＝1,2,…,N)，x(t)的表达式为：

x(t)＝f[X(t-1),X(t-2),…,X(t-d)]

式中，d为系统自由度；

获得由一系列延迟矢量构成的输入信号阵列，该输入信号阵列为：

当延迟因子τ＝1时，利用m≥f_S/f_L来确定m的最小值；

式中f_S为采样频率，f_L为观测信号的最低频率。

6.根据权利要求4所述的光缆传输煤矿井下求救信号重构装置，其特征在于，所述盲源分离单元用于通过如下处理对所述输入信号阵列进行盲源分离：

估计输入信号的协方差矩阵得到和其中，

采用正交变换对矩阵进行对角化，获得的特征值分解形式

当对角矩阵有不同的特征值时，估计获得分离矩阵

利用所述分离矩阵与所述输入信号阵列相乘，分离得到所述数字量被测信号中的噪声和求救信号。