基于非正交分解的频率估计算法

高分辨率频率估计是信号处理许多领域研究的热点,并有着广泛应用.通过引入非正交分解思想,提出了一种基于稀疏分解的高分辨率频率估计新算法.由于原子库的冗余性,稀疏分解得到信号更加灵活的表示.算法中稀疏分解利用Matehing Pursuit(MP)算法实现,由分解原子的参数,可得到频率估计.与传统基于DFT频率估计方法相比,新算法可以获得更高的频率分辨率.尤其在低信噪比环境下,算法有明显优势,并且新算法在欠采样情况下仍然适用.理论分析及计算机仿真结果证实了算法的有效性.     

利用FFT实现基于MP的信号稀疏分解

该文研究基于Matching Pursuit（MP）方法实现的信号稀疏分解算法，通过对信号稀疏分解中使用的过完备原子库结构特性的分析，提出了一种新的信号稀疏分解算法。该算法首先通过利用原子库的结构特性，很好地处理了稀疏分解过程中计算量和存储量之间的关系。在此基础上，把信号稀疏分解中计算量很大的内积运算转换成互相关运算，最后用FFT实现互相关运算，从而大大提高了信号稀疏分解的速度。算法的有效性为实验结果所证实。     

基于自适应冗余字典的语音信号稀疏表示算法

基于冗余字典的信号稀疏表示是一种新的信号表示理论,当前的理论研究主要集中在字典构造算法和稀疏分解算法两方面。该文提出一种新的基于自适应冗余字典的语音信号稀疏表示算法,该算法针对自相关函数为指数衰减的平稳信号,从K-L展开出发,建立了匹配信号结构的冗余字典,进而提出一种高效的基于非线性逼近的信号稀疏表示算法。实验结果表明冗余字典中原子的自适应性和代数结构使短时平稳语音信号稀疏表示具有较高的稀疏度和较好的重构精度,并使稀疏表示算法较好地应用于语音压缩感知理论。     

基于信号稀疏分解的毫米波主动探测

基于信号稀疏分解的Gabor时频原子库,将毫米波主动探测回波信号进行分解与重构,提取原子的时频参数作为其特征信息,并用改进的混合粒子群算法克服计算量过大难以实现的问题。实验表明,文章所提方法利用少数的原子就可以表示回波信号的主要特征,为目标回波信号的分类和识别提供了依据。     

一种基于对称傅里叶变换的信号频率估计算法研究

在机电一体化系统中信号频率的分析是一个重要命题,如何从夹杂着噪声的信号中准确提取出频率信息是机电一体化系统中信号处理领域的一个难题。而离散傅里叶变换一直是解决该类问题的重要方法,而对称傅里叶变换在估计频率相近的信号时有较小的误差,在具有谐波干扰以及噪声干扰的环境下,该算法仍然可以提供较好的估计精度。     

基于迭代自适应稀疏分解的雷达信号去噪

稀疏分解能有效分离信号和噪声,因此适用于信号去噪.文中构造了雷达回波稀疏表示的冗余字典,字典原子与目标回波波形匹配,基于该字典的雷达回波信号稀疏度就是目标数.针对稀疏度自适应匹配追踪算法进行低信噪比信号稀疏分解时的不足,提出了一种迭代自适应匹配追踪算法,采用规范化的残差之差作为迭代终止条件,使得稀疏分解过程能依据噪声水平自适应终止,以逐次逼近方式估计信号稀疏度,改善了稀疏分解的精度.仿真实验结果表明,该算法在低信噪比以及稀疏度未知的条件下,实现了雷达回波信号的准确稀疏分解,极大地提高了信噪比.     

一种CPM信号频率成形脉冲盲估计算法

频率成形脉冲是连续相位调制(CPM)信号解调所必需的调制参数,由脉冲形状和脉冲长度两个参数共同决定。该文利用CPM信号的自相关特性,深入分析了CPM信号调制参数与自相关函数之间的内在联系,并在此基础上提出了一种频率成形脉冲的盲估计算法。该算法首先实现脉冲形状的盲识别,然后将CPM信号的调制指数调整为整数,最后通过自相关函数中非零值的个数来实现脉冲长度的盲估计。计算机仿真结果与分析表明,该算法实现简单,能够在任意调制阶数和调制指数下有效估计出频率成形脉冲。     

正弦信号高分辨频率估计的特征分解方法研究

本文研究了自相关矩阵、协方差矩阵和修正协方差矩阵的正弦信号高分辨频率估计的特征分解法。文章首先研究了这三种相关矩阵的特征分解结构及高分辨特征分解法的原理；接着给出了几种典型的高分辨特征分解法；最后通过大量计算机仿真实验研究了基于这三种相关矩阵的各特征分解法的均方误差特性和分辨概率特性。结果表明，各方法的统计性能不尽相同，各有优势，是实现高分辨参数估计的一类很有希望的方法。     

截断效应下平滑信号的稀疏分解方法

存在截断效应时,DFT基下进行平滑信号稀疏分解得到的逼近误差较大,针对此问题,提出一种有效快速的实现方法。该方法根据截断平滑信号的频谱信息确定其所处子空间的位置和个数,然后对信号子空间进行高度冗余扩展生成与之相对应的子字典,将所有子字典级联形成整个字典。构造的冗余字典自适应于待分解信号,相比DFT基和DFT框架,能够更好地反映信号的内在特征;在该字典的基础上,利用其固有的树状结构,改进传统匹配追踪算法,每次迭代中将追踪分成两个层次进行,第一层为粗略搜索,目的在于寻找与信号相对应的子字典,第二层为精确搜索,在相应子字典中寻得与信号最为匹配的原子。改进算法在获得相同精度和收敛性的同时,缩小了搜索空间,降低了计算复杂度。最后,仿真验证了理论分析的正确性和方法的优越性。      

一种新的基于稀疏表示的宽带信号DOA估计方法

该文提出一种基于稀疏表示的宽带信号波达方向(DOA)估计方法,解决稀疏表示方法在宽带信号DOA估计中由于基矩阵维数过大而使算法存储量和重构计算量大的问题。用单一频点的基矩阵代替频率和角度联合构建的基矩阵,使基矩阵的列数仅相当于一个频点处冗余基矩阵的列数,大大降低了稀疏重构方法的存储量和计算量。该方法首先对各频点的频域数据进行聚焦处理,将不同频率的数据堆叠到参考频率上并建立参考频率处的基矩阵,然后建立聚焦后的稀疏表示模型进行DOA估计,并采用奇异值分解进一步降低算法的运算量,最后给出残差门限的选择方法。该算法不仅适用于非相关信号,也可直接处理相关信号而不需要任何的去相关运算,且具有高的检测概率和估计精度,仿真实验和分析验证了该方法的有效性。     

图像稀疏分解中原子形成的快速算法

针对图像稀疏分解中原子生成速度慢的难题,本文提出了原子生成的一种快速算法。首先根据原子的尺度把原子分成两大类,一类是小原子,一类是大原子。在此基础上,对于小原子,由于其能量集中分布在一个小的范围,所以利用一个小范围生成的局部原子代替整个原子。对于大原子,先生成一个相对应的较小原子,然后通过插值方法生成大原子。实验结果表明,在重建图像的质量没有任何改变的条件下,当图像大小为256×256时,提出的算法使原子生成的速度提高了20多倍。     

一种稀疏表示的二维DOA降维估计新算法

提出了一种基于空间锥角降维的二维DOA稀疏分解估计新方法,解决了利用稀疏表示方法进行二维DOA估计时计算复杂度大的问题.根据L阵列的结构特性,引入空间锥角表示信号的二维DOA信息,构造空间锥角冗余字典,通过稀疏正则化求解实现空间锥角的估计,然后利用求解得到功率实现L阵列中两个子阵之间的空间锥角配对,从而达到对多来波的二维DOA估计的目的,其避免了方位角和俯仰角组合而造成冗余字典庞大的问题,极大地减少了稀疏分解的计算量.仿真和实测数据结果均验证了该方法的有效性和优越性,为进一步的工程应用奠定了基础.     

基于贝叶斯稀疏学习的多跳频信号频率跟踪方法

以往的跳频信号参数盲估计方法大多难以适应多个信号同时存在的情况,且需要积累一定数量的样本以后才能从中提取所需要的信息.为了稳定实时地跟踪跳频信号的频率,该文提出一种利用贝叶斯稀疏学习的单/多通道跳频信号频率估计和跳变时刻检测方法来实现多跳频信号频率的实时跟踪.首先建立了多跳频信号的稀疏表示模型,然后介绍了多观测贝叶斯稀疏学习算法及跳变时刻实时检测方法,最后仿真结果验证方法的有效性.     

基于平行因子四线性分解的二维角度和频率联合估计

该文提出了一种新的2维角度和频率联合估计方法.首先给出双平行线阵结构,将阵列天线输出的信号进行建模分析,表明此信号具有平行因子四线性模型特征,分析了该模型低秩分解的唯一性,从分解得到的矩阵中联合估计出信源的频率和到达角.该方法无需谱峰搜索,可实现参数的同时估计与配对,并与现有的算法进行了比较,具有更高的估计精度,而且在...     

基于稀疏时频分解的盲波束形成算法

针对现有盲波束形成算法通用性差,所需采样数据量大等问题,该文提出一种基于稀疏时频分解的盲波束形成算法。算法首先将传统的短时傅里叶变换转化为稀疏重构问题,利用交替分裂Bregman算法进行迭代求解。然后利用对各阵元的接收信号进行稀疏时频分解的结果,结合聚类和不确定集方法,实现导向矢量的最优估计。最后利用MVDR算法获得最优权矢量。该算法无需利用信号统计特性,实现了高效的盲波束形成。仿真实验结果表明,该算法所需数据量小,迭代步骤易于工程实现,较现有盲波束形成算法输出性能更优,适用范围更广。     

基于空频域稀疏表示的宽频段DOA估计

该文提出一种基于空频域稀疏表示的宽频段波达方向(DOA)估计方法,解决稀疏表示方法在宽带接收机对窄带信号的频率和角度估计中的难题。用空间频率代替频率和方位角的 2 维组合构建过完备字典,字典的长度仅相当于窄带信号DOA估计的字典长度,却能覆盖整个无模糊频段,大大降低了稀疏分解的计算量。该方法首先在频域估计信号的准确频率,根据频域峰值的位置构建频域峰值协方差矩阵。对频域峰值协方差矩阵进行特征分解,利用主特征向量建立稀疏模型估计信号的DOA。算法在低信噪比下具有较高的估计精度,仿真实验和分析验证了该文方法的正确性和有效性。     

基于稀疏表示的不相关分布式信源参数估计算法

在分析不相关分布式信源(Incoherently Distributed Source, IDS)信号模型的基础上,该文给出一种基于稀疏表示的IDS参数估计方法。该方法利用IDS协方差矩阵的Toeplitz性质,结合IDS协方差矩阵的两点近似及Jacobi-Anger级数展开模型,分别采用两个1维稀疏表示问题对IDS的角度扩展及中心入射角度进行估计。同现有算法相比,该文方法不需要进行2维搜索,计算量较小。仿真结果表明,该文算法在低信噪比及小快拍情况下具有良好的参数估计性能。     

基于子空间的三阶多项式相位信号快速稀疏分解算法

针对稀疏分解冗余字典中原子数量庞大的缺点,该文提出一种三阶多项式相位信号的快速稀疏分解算法。该算法根据三阶多项式相位信号的特点,把原有信号变换成两个子空间信号,并根据这两个子空间信号构建相应的冗余字典,然后采用正交匹配追踪法来完成其稀疏分解,最后利用稀疏分解原理完成原有信号的稀疏分解。该算法把原有信号变换成两个不同子空间信号,构建了两个不同的冗余字典,对比采用一个冗余字典库,这种采用两个冗余字典的算法大大减少了原子数量,并且通过快速傅里叶变换,在一个冗余字典进行稀疏分解时,同时找到另一个冗余字典中的最匹配的原子。因此该算法通过减少原子数量和采用快速傅里叶变换大大加快了稀疏分解速度。实验结果表明,相比于采用Gabor原子构建的冗余字典,采用匹配追踪算法与遗传算法及最近提出的基于调制相关划分的快速稀疏分解,它的稀疏分解速度更快,并且具有更好的收敛性。     

基于过完备结构字典的跳频信号稀疏分解

过完备字典下的信号稀疏分解能够充分利用信号的结构特征,具有更好的稀疏分解性能。主要研究了跳频信号在过完备字典下的稀疏分解,提出了过完备结构字典下的跳频信号稀疏分解方法。利用跳频信号固有的结构特性,构造更加接近跳频信号结构特征的过完备字典,并采用FFT改进的匹配追踪算法对跳频信号进行稀疏分解。仿真结果表明该方法在分解效果和分解所需时间方面都有很大改善。