基于压缩感知的阵列信号测向方法研究

针对阵列信号处理中传统测向方法在实际应用中存在采样数据量过大,同时需满足空间采样定理的问题,设计了随机线性阵列采样系统。在不满足空间采样定理的情况下,利用目标信号源在空间角度上的稀疏性,提出了在超完备冗余字典框架下将压缩感知理论应用于阵列高分辨测向的方法。计算机仿真结果表明了该算法在抗噪声性能上具有一定的鲁棒性,与传统测向方法相比,实现了在较低信噪比下只需少量采样点就可以达到高分辨测向的目的,降低了运算量。     

基于压缩感知的无线阵列及协同信号处理

传感器阵列信号处理是目标监测重要手段之一,传感器节点向后端数据融合中心发送原始信号不可避免地导致传输延时大、能耗高等问题.为实现低功耗、高精度、灵活部署的目标监测,提出了基于压缩采样的无线阵列.借助新兴的压缩感知理论,解决低功耗低速率无线通信难以满足阵列原始信号的实时传输的问题,并保证阵列测向性能;同时根据相邻节点信号的相关性,设计了基于模型先验知识的信号协同重构算法,以较低的运算负荷完成信号的重构.仿真表明基于压缩感知的无线阵列能实现有效的目标测向,同时在数据量严重受限时性能明显优于传统方法.最后,通过简易实验验证了该方法在低成本平台上的可行性.     

压缩感知算法在阵列测向中的相干信号分辨

现有算法在进行信号重建时,需要原始信号的稀疏信息来控制初始原子集的大小和算法迭代的最大次数,这削弱了重建精度,增加了计算复杂度,限制了其实际应用能力。为了克服这个问题,提出了基于正交匹配追踪算法的改进算法。该算法将阵元个数作为假设稀疏度,在稀疏度未知的初始阶段扩展初始原子集。最后通过对测量信号的幅度进行阈值过滤以实现信号的分辨和信源数的估计。为解决测向人员面对监测软件所指示的多个信号示向度中,无法分辨哪些指示方向是同一个信号源所产生的折反射信号的问题,首次提出了基于压缩感知算法的相干关系分析和相干信号分辨的模型。实测数据结果表明,该算法在不同环境下可以清晰分辨相干信号,并且能够适应多种实验平台。     

一种基于压缩感知的超声阵列全矩阵数据重构方法

针对传统全矩阵数据采集数据量大、采样时长随阵元个数增加的问题,提出了一种基于压缩感知的超声阵列全矩阵数据重构方法.根据多阵元等幅同步有限次激励下采集的超声信号与全矩阵数据的压缩采样关系,利用多阵元等幅同步有限次激励下采集到的少量超声信号进行超声阵列全矩阵数据重构,并将重构数据用于缺陷的全聚焦成像.基于提出的数据压缩采集...     

一种压缩感知信号的快速恢复方法

针对最优化1-范数恢复压缩感知信号过程中的不可解情况,提出一种压缩感知信号快速恢复方法.该方法从最优化0-范数的观点出发,设计了新的目标函数拟合信号0-范数,以避免求解NP问题及不可解情况;在求解过程中提出一种类牛顿法的搜索方向进行求解,使求解速度达到线性速度.实验结果表明,文中方法恢复的成功率高、稳定性强、速度快,适合处理大型数据.     

一种基于压缩感知的邻域优化算法

非线性降维方法是目前对降维研究有着重要影响的方法,但在降维过程中经常会遇到局部邻域信息量不足、短路和噪声干扰等问题,严重影响降维效果,很难广泛应用于真实数据的处理中.对以上问题分析发现,其主要原因在于经典降维算法都是采用全局固定的邻域大小.提出了一种基于压缩感知的邻域优化算法,运用压缩感知技术对高维空间目标点近邻进行压缩采样,构建“收—放”模型,自适应得到最优子空间,同时优化邻域组成元素,使得数据的整体降维效果更加稳定.通过手工流形和真实数据集的实验,验证了算法的有效性和稳定性.     

一种基于压缩感知的二维几何信号压缩方法

本文给出的压缩方法属于谱压缩方法. 谱压缩方法是一种常用的二维轮廓线模型压缩方法. 文章从压缩感知的角度解释了谱压缩方法, 并提出了基于压缩感知的二维轮廓线模型压缩方法. 首先利用二维轮廓线模型 Laplace 算子的特征向量构造了一组基. 二维轮廓线模型的几何结构在这组基下可以被稀疏表达. 利用随机矩阵对二维轮廓线模型的几何结构抽样, 完成压缩. 恢复过程中, 通过最优化1-范数, 实现几何信号的恢复. 实验结果表明, 该方法压缩速度快, 比例高, 恢复效果好, 适合对大型数据以及远距离数据进行压缩.     

一种基于混合压缩感知的WSN能耗优化方法

网络节点能耗是影响无线传感器网络生命周期的重要因素。提出了一种基于混合压缩感知(Hybrid-CS)的网络能耗优化方法。首先,为保证数据重构精度,根据参加数据收集节点数的不同,确定合理的观测矩阵维数范围。然后,通过分析不同维数观测矩阵对Hybrid-CS发送数据量的影响,求出较优的观测矩阵维数,从而使所设计的方法达到降低网络能耗的目的。仿真结果表明,该方法在节约网络能耗的同时还保证了数据重构精度。     

基于压缩感知的MIMO-TDCS频谱感知方法

针对MIMO-TDCS系统频谱感知中因数据量大而较难实现的难题,提出一种利用压缩感知的MIMO-TDCS频谱感知方法.在电磁环境一致的情况下,收发两端分别用远低于乃奎斯特的采样速率对电磁环境信号进行采样,然后用正交匹配追踪算法对信号进行重构,并通过二元门限进行状态判决.实验结果证明,运用压缩感知技术能大大减少电磁环境宽带信号的快速采样和处理难度,在选取合理测量值的情况下能够准确恢复信号,进而能有效地检测和剔除干扰,达到抗干扰的目的.     

基于压缩感知和粒子滤波的OFDM超宽信道估计

针对通信系统中的正交频分复用(OFDM)超宽信道具有的稀疏多径和含噪声特征,将信道估计问题转换为稀疏信号的重构和优化问题,设计了一种基于压缩感知理论和粒子滤波的OFDM信道估计方法;首先定义和描述了OFDM数学模型,然后在对压缩感知理论模型研究的基础上,采用改进的正交匹配算法对OFDM超宽信道进行重构,为了进一步减少信道重构的误差,将由于正交匹配算法得到的重构信道作为初始的粒子,并将OFDM数学模型转换为动态参数模型,并通过粒子滤波来更新模型中的参数和频率响应,通过不断迭代获得信道的估计值;为了验证文中方法的优越性,将文中方法与经典的正交匹配算法与粒子滤波算法进行比较,结果表明:文中方法能有效地对含噪声的稀疏信号进行估计,具有较小的重构误差,且与其它方法相比,具有较小的归一化均方误差.     

基于压缩感知的RTL级功耗估算仿真

系统芯片功耗动态评估往往需要仿真不同的向量集,估算速度慢;为减少SoC功耗估算时间,结合压缩感知优越的稀疏表示能力,设计一种快速的RTL级功耗估算方案;首先根据芯片RTL描述生成模拟输入矢量,然后利用压缩感知生成原始输入矢量的良好近似表示或精确表示,以减少输入矢量规模,并将其作为新的输入矢量,最后用经压缩的新矢量序列来仿真电路,从而计算出芯片功耗;仿真实验表明,这种功耗估算方法能在保持非常高的精确度的同时,比同类方案缩短仿真时间约28%。     

基于梯度追踪的压缩感知超宽带通信信道估计

针对现有压缩感知超宽带信道估计方法运算复杂度较高的问题,提出了基于梯度追踪算法的压缩感知超宽带信道估计方法.将超宽带信道估计转化为压缩感知的重构问题,并使用梯度追踪算法进行重构得到信道估计值,最终实现信息解调.梯度追踪算法通过每步计算目标函数的负梯度方向和搜索步长,使目标函数沿负梯度方向以此步长搜索得到每步重构值的最优解,从而避免了正交匹配追踪算法中高维度最小二乘运算以及基追踪算法中求解凸优化问题所导致的运算复杂度高的缺点.仿真结果表明该方法相对于正交匹配追踪算法和基追踪算法能够降低运算复杂度,提高运算速度,同时依然能够保证估计效果.     

基于压缩感知的OQAM/OFDM系统POP方法信道估计

针对偏移正交幅度调制的正交频分复用(OQAM/OFDM)系统中成对训练序列(POP)法信道估计技术性能较差且受噪声影响较大的问题,提出了一种基于压缩感知(CS)的POP信道估计方法.该方法将压缩感知技术应用于POP法信道估计之中,将传统的频域信道估计方法转化为时域信道估计方法,通过压缩感知技术准确地重构出时域信道信息,减少导频开销,提高频谱利用率,得到更好的信道估计性能.与传统的OQAM/OFDM系统的信道估计方法进行比较,仿真结果表明,所提的方法能够在使用较少的导频符号的同时得到更高的系统性能和信道估计精度.     

基于压缩感知平行因子分解的电力系统谐波与间谐波频率估计方法

电力系统中的电力电子设备所产生的谐波数量日益增加,谐波问题是一个备受关注的话题。本文通过引入压缩感知理论和平行因子模型,提出了一个用于谐波和间谐波的频率估计算法。先从信息发送终端中获取数据,然后使用欧拉公式将正弦信息转化为空域信息构造多时延输出并建立为平行因子模型,再对模型进行压缩后进行平行因子分析。最后将所得的数据经过贪婪算法重构,再进行频率值的估计。与传统的平行因子计算比较,该计算具有压缩过程,计算工作量相对较小,对数据存储容量需求也较少。所提计算的频谱估计性能与传统的平行因子分解算法（Parallelfactorization,PARAFAC）非常接近,而且也比采用旋转不变技术的信号参数估计算法（Estimating signal parameter via rotational invariance techniques,ESPRIT）更加精确。     

一种基于压缩感知的运动目标检测技术

运动目标检测是计算机视觉、图像处理等相关领域的研究热点，其核心就是对视频图像中的每一帧图像进行相应的研究和处理。本文主要研究思路是从压缩感知技术采样信号的角度出发，将每一帧的二维图像压缩采样成具有少量信息的一维信号，再通过信号重构用少量数据量将图像重构出来，最后通过目标检测技术对每一帧的图像进行运动目标提取。仿真实验表明该方法是可行和有效的，同时可以大大减少目标检测中所记录的数据量，解决海量数据的存储与传输问题。     

贝叶斯小波图像压缩感知方法

现有小波图像压缩感知方法大多利用父子小波系数的相关性来提高重构精度, 很少考虑同一尺度兄弟小波系数间的相关性关系. 鉴于此, 提出一种基于贝叶斯模型的高频系数联合重构小波图像压缩感知方法. 该算法将同一尺度水平、垂直和对角三个方向高频系数分别压缩感知采样, 然后设计分层贝叶斯模型, 充分利用此三个方向兄弟小波系数的相关性来重构图像. 实验结果表明本文提出的方法比传统的多尺度压缩感知有更高的图像重构质量.     

基于压缩传感的宽带频谱协方差感知算法

宽带感知需要超宽的射频前端,非常快的数字处理设备,传统的频谱检测机制承受着巨大的压力.利用宽带频谱中信号频谱的稀疏特性以及实际稀疏数据观察值成组出现,即组稀疏的特性,将压缩传感算法应用于宽带频谱感知,通过阈值判断,对欠采样下的信号进行重构,进而进行频谱感知,提出了基于压缩传感的频谱协方差感知算法,当压缩比为0.1时系统...     

基于压缩感知理论的图像压缩初步研究

在传统的压缩编码技术中,采样均遵循奈奎斯特定律,该定律规定采样速率要高于原信号频率的两倍。针对这一方法无法克服的巨大计算量及资源浪费,将最近提出的压缩感知理论用于图像压缩编码,可大大降低采样速率,该文着重讨论了基于压缩感知理论的图像压缩算法,仿真实验证明了这一算法的可行性。