[发明专利]基于独立成分分析的光纤拉曼温度传感系统的去噪算法

摘要

本发明公开了一种基于独立成分分析的光纤拉曼温度传感系统的去噪算法，针对光纤拉曼温度传感系统中信噪比低的问题，利用快速独立成分分析对拉曼散射信号进行去噪处理，同时针对独立成分分析过程中的不确定性，在拉曼散射信号前端添加一定幅值和相位的正弦信号，根据正弦信号处理前后的幅值相位变化来校正拉曼散射信号的幅值相位，从而完全恢复拉曼散射信号。

主权项

基于独立成分分析的光纤拉曼温度传感系统的去噪算法，其特征在于：利用快速独立成分分析Fast ICA对拉曼散射信号进行去噪处理，同时针对快速独立成分分析过程中的不确定性，在拉曼散射信号前端添加一定幅值和相位的正弦信号，根据正弦信号处理前后的幅值相位变化来校正拉曼散射信号的幅值相位，从而完全恢复拉曼散射信号，包括以下步骤：(1)、在含噪拉曼散射信号前端加上一定幅值和一定相位的正弦信号，拼接形成观测信号；(2)、对由含噪拉曼散射信号和正弦信号拼接所得到的观测信号去均值并做白化处理，得到白化矩阵X＝(x₁,x₂,…,x_n)，其中X为去均值和白化处理后的观测信号，x₁,x₂,…,x_n为由n个独立信号源线性混合组成的n维随机观测信号；(3)、基于负熵最大化理论，确定目标函数F(w)＝E[G(w^TX)]+c(||w||²‑1),其中c代表常数，w代表分离系统矩阵W的一行，G(·)为非二次函数，其形式的选取与源信号的种类有关；(4)、应用牛顿迭代法求此目标函数最优解，令n＝0，随机选取初始向量w(0)，其中||w(0)||＝1；(5)、调整w，w(n+1)＝E{Xg(w^T(n)X)}‑E{g'(w^T(n)X)}w(n)，n＝n+1，其中g和g′分别为G和g的导数；(6)、归一化，w(n+1)＝w(n+1)/||w(n+1)||；(7)、若算法未收敛，则转至步骤(5)；若算法收敛，则估计出一个独立成分，y＝wX；(8)、处理后的含噪拉曼散射信号前端的正弦信号相位幅值发生了变化，同时Fast ICA去噪处理后的信号后端的拉曼散射信号也需做出相应的处理。