ica在快反镜位移传感器信号去噪中应用

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1、ICA在快反镜位移传感器信号去噪中应用　　摘要：根据快反镜中位移传感器的位置特点，利用ICA方法对传感器信号进行去噪。ICA算法的缺点是需要计算高阶统计量，计算量较大，会影响实时性能，而借助高性能计算硬件则可以弥补这方面的不足。仿真结果表明，经ICA去噪后，信噪比能提升15dB左右，用该方法对采集的传感器信号去噪，信噪比增量在13～16dB之间。可见，ICA方法能够有效地提升信号的信噪比，具有较好的实用性。关键词：快反镜；电涡流传感器；独立分量分析；去噪中图分类号：TN911?34文献标识码：A文章编号：1004?373X（2013）14?0017?04

2、ApplicationofICAinsignalsdenoisingoffaststeeringmirrordisplacementsensorSONGPing1，2，3，CHENKe1，2，TIANJing1，2（1.InstituteofOpticsandElectronics，ChineseAcademyofSciences，Chengdu610209，China；2.KeyLaboratoryofBeamControl，ChineseAcademyofSciences，Chengdu610209，China；3.UniversityofChine

3、seAcademyofSciences，Beijing100039，12China）Abstract：Theindependentcomponentanalysis（ICD）algorithmisappliedtodenoisingofthesensorsignalsaccordingtothepositionfeatureoffaststeeringmirrorsensors.TheshortagesofICAalgorithmarethatithastocalculatethehigh?orderstatisticsandthemasscomputa

4、tionaffectsthereal?timepreformance.Theseproblemscanbesolvedbyhigh?capabilitycomputationhardware.Thesimulationresultsshowthatthesignal?to?noiseratiocanbeincreasedby15dBbyICAdenoising，andtheincrementalquantityisbetween13dBand16dBwhenthismethodisusedtodenoiseeddycurrentsensorsignals

5、.Therefore，theICAmethodcanimprovethesignal?to?noiseratioeffectively.Keywords：faststeeringmirror；eddycurrentsensor；ICA；denoising12独立分量分析（ICA）是20世纪90年代后期伴随着盲源问题而发展起来的一种新的信号处理方法。盲源信号分离（BSS）是指在信源信号和传输信道参数都未知的条件下，从接收到的混合信号中估计出分离矩阵，进而估计或检测出信源信号。ICA不仅可以用来解决盲源分离问题，在工程应用中，有人提出利用ICA对信号去噪[1

6、?2]。从本文中的电涡流传感器的安装方式可以看成是一组阵列分布，镜面在相互垂直两个方向的角度变化信源与噪声的线性混合分别为四个传感器接收到的信息，利用这四个接收到的信号分离出两个未知的信源，可以看成是一个盲源信号分离问题，进一步利用改进的ICA方法就可以达到去噪目的。1快速控制反射镜快速控制反射镜（FSM）是一种高精度的光学器件，图1所示是一种快反镜的结构示意图。图中快反镜采用音圈电机驱动、电涡流传感器作为位移传感器[3]，这是一种基于电涡流效应的无损、性能优越的非接触测量传感器，分别安装在镜面下方的四个到圆心支柱等距、相互间距90°的位置点处，利用这四

7、个位置点的纵向偏移量，可以计算出快反镜的角度偏转信息。在快反镜系统中，任何细小误差都会导致其精度的降低，由于多方面原因，电涡流信号中包含随机噪声，必须加以滤除。图1FSM结构示意图2ICA数学模型及算法2.1ICA模型12线性瞬时混合ICA模型的原理[4]：n个未知的相互统计独立的信源信号，经过未知的线性信道传输，被m个传感器所接收，则接收到的信号可以表示为信源信号与信道参数的乘积：（1）式中：t为时间；n为信源个数；m为传感器个数；为接收到的第k个信号；为第k个信道对第i个信源信号的作用；为第i个信源信号。接收到的信号写成矩阵的形式为：（2）式中：为接

8、收到的混合信号；为未知的混合矩阵，其中；为未知的信源信号。ICA就是在信源信号和