基于压缩感知的LFM雷达信号回波盲稀疏度估计

由于压缩感知理论用于LFM雷达中要预先给出信号稀疏度,提出了自适应正交匹配追踪算法(AOMP),该方法可用于处理LFM雷达回波信号。在稀疏度即目标数目未知时,由不同发射信号通过延时进而相加来构造冗余字典。AOMP算法是依据残差之差的相对能量小于设定的停止门限来自适应终止稀疏分解过程。理论分析和仿真结果表明,存在噪声时,AOMP算法优于OMP算法,明显提高重构算法的重建概率。当回波信号的距离分辨率匹配字典的距离分辨率,冗余字典结合AOMP算法可有效处理LFM雷达回波信号,具有广泛的应用价值。     

一种稀疏重建的多基地雷达多目标定位算法

采用距离和信息的多基地雷达多目标投影定位算法中,距离向脉冲压缩后分辨率降低,需要已知空间中目标个数.针对此问题,提出了一种稀疏重建的多基地雷达多目标定位方法.该方法利用多个接收机中目标稀疏度相同的特点,通过构造平均重构残余误差变化率和平均散射系数变化率作为正交匹配追踪(OMP)算法迭代终止判定条件,自适应地终止OMP算法的同时获得稀疏重建信号以及信号稀疏度的估计值,提高了距离向分辨率,获得了对空间中目标个数的估计.仿真实验表明所提算法有效抑制了距离向主瓣展宽和旁瓣串扰,提高了距离向分辨率.同时,所提算法在不同噪声环境下能准确估计空间中目标个数并提取其空间位置,实现对空间中目标的准确定位.     

基于改进SAMP算法的UWB多径信道估计

稀疏度自适应匹配追踪（SAMP）算法重构过程中存在其迭代终止条件设置不够合理的情况,需要对SAMP算法进行改进.在信道稀疏度未知时,改进SAMP算法依据残差之差的相对能量小于设定的停止门限来终止迭代过程,通过自适应调整可变步长逐步逼近信道的稀疏度,从而实现了重构UWB信道.仿真结果表明,改进SAMP算法低信噪比时重构精度高于SAMP算法,具有更好的重构性能和广泛的实用性.     

一种优化稀疏分解的雷达目标识别方法

雷达目标识别中雷达回波数据巨大,因此利用稀疏分解的方法对回波数据进行稀疏化处理。但稀疏分解中的匹配追踪算法存在计算复杂、计算量大的问题,所以汲取了粒子群优化算法(PSO)全局搜索能力强、收敛速度快的优点对最优原子的搜索过程进行优化,并且针对粒子群优化易陷入局部最优的问题,提出一种惯性权重自适应改变的改进解决方法。通过对雷达高分辨率距离像(HRRP)信号的稀疏表示实验仿真发现,基于粒子群优化的匹配追踪算法能大大缩短匹配追踪的时间,同时惯性权重自适应改变的方法也有效解决了PSO优化的"早熟"问题。     

基于多原子快速匹配追踪的图像编码算法

该文提出一种多原子快速匹配追踪信号稀疏分解算法,并将其应用于静态图像编码。多原子匹配追踪通过每次迭代选取多个原子的形式,实现信号的快速稀疏分解。在此基础上,通过构造多尺度脊波字典实现图像的稀疏分解,并对稀疏分解的数据进行自适应量化和编码。实验结果表明,多原子匹配追踪获得了与匹配追踪相当的逼近性能,同时极大地提高了稀疏分解的速度。新的编码算法在低比特率情况下,获得了比JPEG2000更理想的编码性能。     

利用HSSIM和残差比阈值的3维激光扫描图像去噪

为了更好地实现3维激光扫描图像的去噪,提出一种融合直方图结构相似度(HSSIM)和残差比阈值的改进稀疏去噪算法。利用初始化过完备字典进行稀疏分解,以相似因子代替重构误差作为保真项,利用残差比阈值作为正交匹配追踪算法的迭代终止条件对图像进行去噪,获得了去噪后图像的峰值信噪比及HSSIM指标。结果表明,与基于db2小波变换、多尺度曲波变换和离散余弦变换的去噪方法相比,该算法能获得更好的峰值信噪比和HSSIM数据。在有效去除图像噪声的同时还能更有效地保留图像的细节特征。     

一种自适应阈值选择的宽带压缩频谱感知重构算法

针对宽带压缩频谱感知算法在未知稀疏度条件下重构频谱效果不理想的问题,提出一种自适应阈值选择的改进型分段正交匹配追踪(Adaptive Threshold Option-Improved Stagewise Orthogonal Matching Pursuit, ATO-IStOMP)算法,该算法根据迭代残差的分布特性自适应地调整原子选择判决门限,使其每次迭代能够高效选择多个原子作为候选集,同时该算法利用残差比阈值对迭代终止条件进行修正,能够实现重构算法的盲停止,增强算法在低信噪比环境下的鲁棒特性。仿真结果表明,ATO-IStOMP算法能够实现对原始信号的盲重构,且在低信噪比环境下的重构性能良好。      

采用残差变化控制的自适应稀疏信道估计

针对传统压缩感知信道估计对稀疏度信息依赖和稀疏度自适应信道估计在低信噪比时抗噪能力较差的问题,提出了一种采用残差变化控制的稀疏度自适应的压缩感知信道估计算法。该算法在传统的压缩感知信道估计的基础上引入残差变化控制,通过比较每次迭代下的残差变化的幅度来控制信道估计的迭代次数,提高信道估计的自适应性和鲁棒性。同时,为解决传统稀疏度自适应压缩感知信道估计抗噪能力较差的问题,利用正交匹配追踪提高算法的抗噪声性能。相比于传统的稀疏度自适应匹配追踪(Sparsity Adaptive Matching Pursuit, SAMP)算法,所提算法约有4 dB的性能优势,且算法复杂度更低。     

多视角穿墙雷达联合稀疏成像算法

多视角穿墙雷达成像系统利用多个视角的目标回波数据，可以有效提高目标成像重建结果的质量。在建立多视角穿墙雷达联合稀疏信号模型的基础上，提出了一种基于交叉验证技术的删失同时正交匹配追踪成像算法。该算法将每个观测视角雷达单元的测量数据分成重建数据和交叉验证数据两部分，通过进行多次删失同时正交匹配追踪迭代计算实现测量噪声水平估计和成像重建，既减小了各个视角雷达站间的数据通信开销，也摆脱了成像算法对测量噪声水平和场景稀疏度先验信息的依赖。仿真实验结果验证了所提成像算法的有效性和准确性。     

非相干子字典多原子快速匹配追踪算法

从冗余字典中得到信号的最稀疏表示是一个NP难问题,即使是次优的匹配追踪仍然相当复杂.该文提出一种多原子快速匹配追踪算法.该算法首先将冗余字典分解成M个非相干的子字典,每次迭代分别从各子字典中至多选取一个满足条件的原子组成多原子集;最后通过求信号在多原子集上的正交投影,得到信号的多原子稀疏逼近.实验采用真实音频信号进行仿真;结果表明新的算法获得与匹配追踪相当的稀疏逼近性能,同时大大提高了信号稀疏分解的速度.     

基于贪婪算法的高分辨信号源DOA估计

确定辐射源的来波方向(DOA)是阵列信号处理的重要研究内容,已经广泛应用于雷达、声纳和无线通信等领域。本文研究了远场窄带信号源的DOA高分辨估计问题。利用信号来波方向在空域具有稀疏性的特点,建立了远场窄带信号源的稀疏表示模型。根据协方差矩阵的特征值分解和贪婪匹配追踪算法原理提出了一种基于特征值分解的多重正交匹配追踪算法（EIG MOMP）。首先,利用特征值分解对阵列接收数据进行降维处理。这一降维操作使得问题转化为了一个具有多重观测向量（MMV）的欠定方程求解问题。接着利用MOMP算法对降维后的数据进行处理,最终得到信号的DOA估计值。该算法实现了在低信噪比下远场窄带信号源的高分辨DOA估计,并具有较低的运算复杂度。将本文提出的算法与传统的Capon算法、多重信号分类算法（MUSIC）以及正交匹配追踪算法（OMP）进行了对比。结果证明,该算法在低信噪比下能取得较好的DOA估计效果,可以针对任意的相干信号源,并且具有高分辨率的优点。      

一种稀疏信道非零抽头检测的新方法

为了提高稀疏信道估计时的精确度,需对其非零抽头位置进行检测。传统的匹配追踪系列算法在检测时须以信道的稀疏度为先验信息,或给出严格的迭代终止条件。针对这一情况,引入了一种新的方法——分层检测算法实现信道非零抽头位置检测。实验仿真表明,分层检测算法在SNR大于10 dB时检测信道非零抽头位置的性能是与匹配追踪算法相当的,而当信噪比较低时,其性能更优。在算法实现过程中同时分析了影响其性能的原因,并在此基础上对其进行了改进。     

一种压缩采样中的稀疏度自适应子空间追踪算法

 针对压缩采样中未知稀疏度的信号,本文提出一种自适应子空间追踪算法.首先,采用了一种基于匹配测试的估计方法获取稀疏度的估计值,再通过子空间追踪重构信号.若子空间追踪不能成功重构,则通过渐近增加信号稀疏度的方法实施估计,而上述过程可描述为在弱匹配原则下新原子的选取过程.仿真结果表明,本文的算法可以准确有效重构信号,同时运算量也较低.     

Energy-based adaptive matching pursuit algorithm for binary sparse signal reconstruction in compressed sensing

Compressed sensing gains great attention in the field of signal reconstruction. In order to deal with some practical cases in which the sparsity levels are unknown, this paper proposes an energy-based adaptive matching pursuit (EAMP) algorithm for binary sparse signal reconstruction in the compressed sensing framework. The EAMP algorithm inherits the feature of the sparsity adaptive matching pursuit algorithm, which increases the estimated sparsity level when the energy of the observation residue increases. Meanwhile, the proposed algorithm introduces the measurement vector into the signal reconstruction process. It uses two kinds of step sizes to increase the estimated sparsity level when the energy of the estimated candidate signal is less than half of that of the measurement vector. The experimental results indicate that the proposed EAMP algorithm provides better reconstruction performance than other greedy algorithms.     

基于SAMP重构算法的OFDM系统稀疏信道估计方法

为了提高OFDM系统稀疏信道估计的精度和减少导频子载波的数目,本文将OFDM系统频率选择衰落信道时域稀疏冲激响应的参数估计问题转化为压缩感知理论中在稀疏度未知及存在噪声干扰情形下复数稀疏信号的重构问题,提出了分别基于基追踪降噪（BPDN）和稀疏度自适应匹配追踪（SAMP）的两种OFDM系统稀疏信道估计方法。在导频数和信噪比均相同的情形,与传统的最小二乘法（LS）、匹配追踪-最小二乘法（MP-LS）的信道估计方法相比,仿真结果表明所提出的两种方法无须将信道的稀疏度作为先验知识,并具有归一化均方误差小和误比特率低的优点。在所提出的两种方法中,基于SAMP的方法比基于BPDN的方法具有运行速度快、性能更接近Cramer-Rao界的优点,且导频子载波仅为系统子载波的12.5%,信噪比约大于10dB时,采用基于SAMP的方法在信道稀疏度未知的情形也能获得满足实际应用的误比特率。      

基于改进正交匹配追踪的FBG传感信号处理方法

针对光纤布拉格光栅(FBG)传感信号易受外界噪声干扰从而导致信号丢失的问题,提出了一种改进型正交匹配追踪(OMP)算法。围绕FBG传感信号波长随应力漂移的本质特征,在压缩感知理论的框架下,通过去除稀疏系数中的虚部,并利用指数饱和法对非零元素进行拟合与排序,从而获取FBG信号的有效稀疏度。在此基础上,通过改进经典OMP算法迭代过程中的原子选择策略与终止条件,有效降低算法复杂度并提高信号的重构精度。对比实验结果表明,所提出的算法在时间复杂度、信噪比与信号重构精度等方面均具有突出的优势。     

基于压缩感知的MIMO-OFDM系统自适应信道估计

针对超密集组网中导频复用将产生导频干扰,严重影响移动用户下行链路信道估计准确性的问题,提出了一种使用短导频的幂函数稀疏度自适应匹配追踪(Power Sparsity Adaptive Matching Pursuit,PSAMP)算法.该算法由稀疏度预估计和追踪重构两部分构成.首先通过幂函数试探得到一个略小于真实稀疏度的预估值,再通过压缩采样匹配追踪重构信号,改善估计结果;若不能成功重构,则逐渐增加信号原子数量.仿真结果表明,相较于传统自适应压缩感知重建算法,所提的P SAMP算法在高信噪比区域具有更好的信道估计性能.     

基于组合滤波的压缩感知穿墙雷达杂波抑制

针对压缩感知穿墙雷达成像过程中受壁杂波污染严重等问题,提出了一种组合滤波的杂波抑制算法。该算法利用小波预处理、统计信号滤波法相结合的方式对回波信号进行处理,通过动态阈值分段弱正交匹配追踪进行稀疏迭代求解。在强壁杂波存在的情况下,组合滤波法能够有效地消除杂波检测出墙后目标。实验结果表明,该算法与传统单一主成分分析、奇异值分解和经验模态分解滤波相比,所成雷达像的子杂波比分别提高了1.57、1.52、1.26倍。