基于ANFIS 的有色噪聲抵消技術(shù)

其中：s(k)為有用信號(hào)；c(k)為可測噪聲，經(jīng)過非線性變換H(z)后為有色噪聲z(k) ，測量信號(hào)d(k) =s(k)+ z(k) 為被噪聲污染的信號(hào)，s(k)與 z(k) 是不相關(guān)的。噪聲抵消就是從被噪聲污染的信號(hào)中估計(jì)s(k)，顯然，這只要估計(jì)出z（k）即可。而z(k)是c(k)的延遲和變形，它是不可測的，即z(k)=f(c(k),c(k-1,c(k-2),…) ，其中，函數(shù)f 是未知的、非線性的，而且其頻率范圍往往與d(k)的頻率范圍重疊，所以，頻率濾波技術(shù)無法實(shí)現(xiàn)。現(xiàn)在利用ANFIS 網(wǎng)絡(luò)可以任意逼近非線性函數(shù)的能力，使ANFIS 網(wǎng)絡(luò)逼近有色噪聲z(k)，從而估計(jì)出信號(hào)y(k) 。

用ANFIS 網(wǎng)絡(luò)逼近有色噪聲時(shí)，網(wǎng)絡(luò)的輸入為噪聲c(k)和c(k-1) ，并且每個(gè)變量采用鐘形隸屬函數(shù)，輸出樣本本應(yīng)該為有色噪聲，但是實(shí)際不能直接得到它，這里可以用測量信號(hào)d(k)=s(k)+f(c(k),c(k-1),…)來代替。ANFIS 的輸出即可作為z（k）的估計(jì)值.()，而ANFIS 的訓(xùn)練應(yīng)使下面的誤差最小

其中f.就是由ANFIS 產(chǎn)生的非線性函數(shù)的逼近。將上式展開，得

信號(hào)s(k)。

3 仿真研究

設(shè)有用信號(hào)為

利用MATLAB 仿真，ANFIS 的信息如下：

Number of nodes: 21
Number of linear parameters: 12
Number of nonlinear parameters: 12
Total number of parameters: 24
Number of training data pairs: 601
Number of checking data pairs: 0
Number of fuzzy rules: 4

結(jié)果如圖3 所示。

圖3 仿真結(jié)果

4 結(jié)論

自適應(yīng)噪聲抵消技術(shù)，可在未知外界干擾源特征、傳遞途徑不斷變化，以及背景噪聲和被測對象相似的情況下，能夠有效地消除外界聲源的干擾獲得高信噪比的對象信號(hào)，這一技術(shù)可為機(jī)械元件的噪聲、振動(dòng)等動(dòng)態(tài)信號(hào)在測試環(huán)境不太理想的工作現(xiàn)場做測試分析和故障診斷時(shí)，提供可靠的方法和依據(jù)，具有一定的理論意義和應(yīng)用價(jià)值。

本文作者創(chuàng)新點(diǎn)：對用ANFIS 網(wǎng)絡(luò)逼近有色噪聲進(jìn)行了誤差分析，進(jìn)而從測量信號(hào)中消除有色噪聲得到有用信號(hào)。