多核自适应滤波新方法及应用研究

As a novel family of nonlinear adaptive filtering techniques, the kernel adaptive filter (KAF) becomes an emerging area of research due to its unique advantages. However, some drawbacks of current kernel adaptive filtering algorithms limit its future applications, such as the difficulty of the choice of kernel function and its parameters, and high computational complexity of the increasing network sizes. To solve the above problems, for the requirements of nonlinear and non-Gaussian signals processing in the areas of modern communications et al., the project will study novel multikernel adaptive filtering approaches, and discuss its prospects on engineering applications by the inner physical mechanism of nonlinear signal generation. The main innovation researches include: 1) novel dynamic topological structures base on the convex combination and recurrent architecture of multi-kernel adaptive filter; 2) low computational complexity multikernel adaptive filtering algorithms based on active sparsification strategy; 3) nonnegative multikernel adaptive filtering algorithms; 4) multikernel adaptive filtering algorithms under the impulse noise. Research results of this project will enhance the filtering performance and improve the applicability of multikernel adaptive filters, and promote the spread and application of this new nonlinear filtering technique.

作为一类新型的非线性自适应滤波技术，核自适应滤波器由于具有独特的优点而受到越来越多的研究人员关注。然而，现有的核自适应滤波算法存在核函数及参数选择困难、网络规模增大造成计算复杂度高等缺点，影响了其推广应用。为解决上述问题，本课题将针对现代通信等领域中非线性、非高斯等信号处理的需求，拟开展多核自适应滤波新方法研究，并结合非线性信号产生的内在物理机制，探讨其工程应用前景，主要创新研究包括：1）基于凸组合和递归结构的多核自适应滤波器的新型动态拓扑实现结构研究；2）低复杂的主动稀疏化策略多核自适应滤波算法研究；3）非负性约束的多核自适应滤波算法研究；4）脉冲噪声下的多核自适应滤波算法研究。本项目的研究将增强多核自适应滤波器的滤波性能和实用性，完善多核自适应滤波理论和方法，并促进多核自适应滤波理论的推广和应用。

作为一类新型的非线性自适应滤波技术，核滤波理论在现代通信电子、工业控制、电力系统等有着十分重要及广泛的应用。本课题针对现代通信等领域中非线性、非平稳及非高斯等信号处理的需求，系统地研究多核滤波器的新型动态拓扑结构及高效稳定的自适应算法，取得了阶段性的研究成果，在IEEE Trans. Signal Processing、IEEE Trans. Audio, Speech and Language Processing、IEEE Trans. Circuits and Systems、IEEE Signal Processing Letters、IET Generation, Transmission & Distribution、Signal Processing、Journal of the Franklin Institute、Mechanical Systems and Signal Processing等顶级信号处理国际期刊及会议上发表（或录用）115篇学术论文，其中SCI论文88篇，EI论文27篇，2篇入选1%ESI高被引，授权发明专利34项，申请发明专利50项；获2019年中国自动化学会自然科学一等奖、2018年中国自动化学会自然科学二等奖以及唐立新优秀学者奖，2017年获ICPRE 2017的最佳论文及口头报告奖，2019年获IFAC TA 2019“Young Author Award”奖，以及2019年陕西省第十四届自然科学优秀学术论文奖—二等奖；并当选IEEE Senior Member、四川省学术和技术带头人、四川省科青联常务理事、中国自动化混合智能专委会委员、《IEEE Access》(IF:4.098)副主编及Editorial board member of AEU- International Journal of Electronics and Communications( IF:2.15)。通过本课题的研究，拓展了多核自适滤波理论与方法，建立动态多核滤波的新型实现结构和高效稳定的非线性自适应算法理论框架，并结合非线性信号产生的内在物理机制，探讨了多核自适应滤波理论的工程应用前景。