基于约束等距的块稀疏压缩采样匹配追踪算法

为提高块稀疏信号重构算法性能,利用测量矩阵块相干特性对块稀疏约束等距常数进行估计和讨论。在此基础上,将联合子空间的分块思想引入压缩采样匹配追踪(compressive sampling matching pursuit, CoSaMP)算法,提出了基于约束等距的块稀疏压缩采样匹配追踪(block CoSaMP, BCoSaMP)算法,以子矩阵为单位更新重构支撑集,放宽了约束等距条件。在高斯随机测量矩阵条件下,证明分块尺寸越大、最优相干块更新数量在适当范围内越少,重构误差收敛性越好且信号临界稀疏比越大。最后,利用某型预警雷达多批次回波信号进行重构仿真,验证了本文算法比目前其他块稀疏重构算法具有更高的重构成功率、更优的误差稳定性和更好的应用价值。     

基于Gabor框架的线性调频信号压缩采样与重构

针对线性调频信号在传统采集过程中存在的高采样频率问题,提出了一种基于Gabor框架的线性调频信号压缩采样与重构方法.首先,利用线性调频信号在Gabor变换下所具有的时频稀疏特性,提出了基于Ga-bor框架的线性调频信号压缩采样系统.基于该采样系统,分析了压缩采样系统工作过程,建立了该系统压缩观测过程数学模型.随后,分析...     

基于分数阶Gabor变换的LFM回波信号压缩采样方法

针对现有的压缩采样系统在线性调频(linear frequency modulated, LFM)回波信号压缩采样重构过程中存在的重构效果不佳的问题,提出一种基于分数阶Gabor变换的回波信号压缩采样方法。首先,利用不同目标回波信号在时延上的差异性,给出基于分数阶Gabor变换的LFM回波信号稀疏表示方法,并分析了分数阶Gabor变换的完备性条件。然后,根据分数阶Gabor变换低通滤波的实现方式,设计了LFM回波信号压缩采样系统,建立了信号重构模型。最后,通过仿真实验与应用实例分析,验证了所提压缩采样系统的有效性。实验结果表明,与现有压缩采样系统相比,所提压缩采样系统的重构误差更低、重构效果更好。     

基于高斯-勒让德积分的鲁棒波束形成算法

针对矩阵重构类波束形成算法在协方差矩阵重构过程中计算复杂度较高的问题, 提出一种基于高斯-勒让德积分重构协方差矩阵的鲁棒波束形成算法。该方法首先根据信号导向矢量之间的正交性, 利用高斯-勒让德积分构建干扰信号空间; 然后将快拍数据投影到干扰信号空间, 剔除期望信号, 完成干扰噪声协方差矩阵重构; 最后将准阵列权矢量投影到信号空间, 修正导向矢量失配。仿真结果表明本文方法在视向误差、导向矢量随机误差条件下具有较好的鲁棒性, 且有效地降低了计算复杂度, 验证了算法的有效性。     

子空间投影稳健波束形成算法及其性能分析

基于投影方法的稳健波束形成算法能够用于改善一般导向矢量失配的稳健性,而且相比于其他算法实现简单。通过分析,在信号加干扰子空间准确已知的条件下,该方法与基于特征子空间的稳健算法等价。由于该方法适用于较高信噪比和较低信号加干扰子空间维数的场景,而且子空间及其维数必须是已知的,因此给出了一种用于信号加干扰子空间及其维数的稳健估计方法,使该算法的应用条件得以满足。详细分析了理想条件下子空间选取对算法性能的影响,并进行了详细的仿真分析,验证了所提出方法的正确性和有效性。     

基于多核学习的在线非线性自适应滤波算法

在在线非线性自适应滤波应用中,由于基于多核学习的算法具有更高自由度并且能够利用更多数据特征,相比基于单核学习的算法在性能上有很大提升。首先给出具有相同“字典”的多核仿射投影算法,该算法是多核学习方法和仿射投影算法的结合。然后基于相干准则针对多核仿射投影算法的特例,对应不同高斯核带宽,利用相干稀疏准则构造不同“字典”,提出利用自适应l₁范数正则项来解决归一化多核最小均方非线性自适应滤波算法在非平稳信号下“字典”存在冗余核函数的问题。最后数值仿真结果与比较验证了所提算法的有效性。     

DCVS系统中基于双稀疏冗余字典的高性能解码方法

为改善分布式压缩视频感知(distributed compressive video sensing,DCVS)系统的视频帧图像重构质量,以实时视频传输为应用场景,提出了一种基于双重稀疏模型的图像解码算法。解码端由相邻的已重构关键帧产生边信息(side information,SI);根据双重稀疏模型思想,分离样本图像小波域下不同尺度的子带,分别使用K均值奇异值分解(K-means singular value decomposition,K-SVD)算法得到具有多尺度特性的冗余字典,结合梯度投影稀疏重建(gradient pursuit for sparse reconstruction, GPSR)算法,完成对非关键帧的重构。仿真结果表明,在相同压缩率下,相比传统K-SVD字典训练方法, 本文所提出的方法对应的视频帧图像重构峰值信噪比(peak signal to noise ratio,PSNR)可获得0.5~1.5 dB以上的增益。     

基于子空间投影的并行交替采样系统误差估计

并行交替采样技术可以有效解决单片模数转换器(analog to digital converter ,ADC)转换速率与量化精度间的矛盾,但是多通道间的失配误差将严重降低系统性能。提出了一种基于子空间投影技术的系统误差估计方法,利用多通道时延对应的频域线性相位矢量与噪声子空间的正交特性实现增益误差以及时基误差的精确估计。该方法迭代次数少,估计精度较高,对噪声以及偏置误差稳健,并且可以同时完成信号重构。仿真数据的处理结果验证了该方法的有效性。     

基于降维稀疏重构的相干信源二维DOA估计方法

直接将压缩感知(compressed sensing,CS)思想应用到相干信源二维波达方向(direction of arrival,DOA)估计中会带来高计算复杂度的问题。为了解决这一问题,提出了一种基于降维稀疏重构的二维DOA估计方法,该方法利用特殊阵列结构将二维冗余字典构建问题转化为一维冗余字典的构建,同时提出了一种基于子字典空间谱重构的配对算法,从而在极大降低算法计算复杂度的同时,提高了配对成功概率。仿真结果表明,该方法对相干信源具有接近于克拉美罗下界(Cramér Rao lower bound, CRLB)的估计性能,即使是在低信噪比、少快拍数和小角度间隔的情况下,仍有良好的估计性能。     

基于轮廓预提取的直接信息采样与重构

现有直接信息采样（analog to information conversion, AIC）框架未考虑信号的轮廓在重构中占据特殊地位且对输入信号的有效性缺乏判断。针对这一问题,在压缩感知理论框架下,提出基于轮廓预提取的直接信息压缩采样理论。将输入信号的大轮廓用低速采样器件先行提取出来,再对输入信号的细节进行压缩采样。在重构算法方面,提出自适应分段正交匹配追踪算法以解决实时流信号的精确重构问题。从理论上分析了轮廓预提取直接信息压缩采样的有效性和可靠性。仿真结果表明,在同等条件下,通过引入少量轮廓信息的改进型AIC比传统AIC重构性能更好。     

基于正交频谱重构的微波三维成像方法

传统微波三维成像方法的回波数据量非常大, 基于目标场景稀疏的压缩感知成像方法虽然可以降低采样率和数据量, 但字典矩阵内存占用巨大, 且对连续分布目标成像效果不佳。针对上述问题, 本文分析了目标回波在三维频域的数据分布特征, 根据构建的频谱正交投影重构模型实现了目标三维频谱的重构。为了进一步优化重构模型, 以最小图像熵作为判别准则对重构的正则化参数进行了最优估计, 并得到最优的频谱重构结果。本文所提方法具有较好的成像效果, 较高的运算速度和较小的内存占用。计算机仿真实验和微波暗室实验验证了本文所提方法的有效性。     

基于稀疏表示和多成分字典学习的超分辨率重建

针对目前基于稀疏表示模型的图像超分辨率重建方法对于边缘、纹理等细节信息保持能力有限、易产生视觉伪影的问题,提出了基于稀疏表示和多成分字典学习的超分辨率重建算法。在字典训练阶段,所提算法在利用图像形态分量分析方法构造纹理和结构字典的基础上,为了有效地提取低分辨率图像特征细节信息,对图像结构分量采用一阶二阶导数进行特征提取,对纹理分量采用Gabor变换进行特征提取,并使用L_1/2范数构造训练字典模型;而在重建阶段,为了消除重建图像块效应及模糊伪影,进一步提高重建图像的质量,采用全局约束和非局部相似性约束相结合的方法对重建高分辨率图像进行优化。实验结果表明,该算法在重建图像主观和客观评价指标方面均有较好的表现。     

Reconstruction of sampling in shift-invariant space using generalized inverse

A method that attempts to recover signal using generalized inverse theory is presented to obtain a good approximation of the signal in reconstruction space from its generalized samples.The proposed approaches differ with the assumptions on reconstruction space. If the reconstruction space satisfies one-to-one relationship between the samples and the reconstruction model,then we propose a method, which achieves consistent signal reconstruction. At the same time, when the number of samples is more than the number of reconstruction functions, the minimalnorm reconstruction signal can be obtained. Finally, it is demonstrated that the minimal-norm reconstruction can outperform consistent signal reconstruction in both theory and simulations for the problem.     

邻域自适应选取及权值平均的投影去噪方法

针对常规局部投影方法在选取邻域点和还原时间序列两方面存在的不足,基于混沌时间序列的相空间重构理论,提出了一种基于相空间重构理论的改进的局部投影非线性去噪方法。该方法在邻域范围的选取和时间序列还原两方面进行了改进。用自适应的邻域选取方法代替了常规的固定邻域范围的方法,同时用加权平均代替直接平均还原时间序列。用改进后的方法对不同初始噪声水平下的Henon时间序列和Lorenz时间序列进行仿真,比较常规方法和改进方法去噪后的信噪比,仿真结果表明提出的改进方法能够更有效地去除包含在时间序列中的噪声成分,同时又能够较好地保留原系统中的混沌特性。     

稀疏字典学习海面微弱动目标检测

针对强海杂波背景下微弱动目标信号提取困难、雷达检测性能差的问题,在稀疏表示理论的基础上,提出利用字典学习算法抑制海杂波、重构目标信号。该算法通过K类奇异值分解（K-singular value decomposition,K-SVD）算法学习海杂波和目标的稀疏域主成分特征,得到相应的学习字典,抑制海杂波并对目标信号稀疏重建,解决了以往固定字典与高海况下雷达回波匹配度低、目标信号提取效果差的问题;并通过算法参数的分析和优化,进一步提高了算法性能和工程实用性。基于实测数据的实验结果表明,相比传统检测方法,所提算法能够有效检测高海况下微弱动目标,显著提升检测性能。     

相参脉冲雷达中频信号通用采集系统设计

针对相参脉冲雷达中频信号通用采集系统的设计问题,首先阐述了采样率选择的两个约束条件及其物理意义,然后针对通用采集系统无法满足脉间相参条件的问题,提出了两种信号重建算法,并深入分析了算法性能。由于重建算法需要已知触发延迟时间,随后介绍了一种基于TDC的延迟时间测量方法,并推导了TDC器件的测量精度与重建信号信噪比之间的解析关系,为工程应用中选择TDC器件提供了依据。最后介绍了一个基于虚拟仪器技术构建的雷达中频信号通用采集系统,该系统已成功应用于多种雷达中频信号采集。     

基于组网雷达的空间旋转对称进动目标三维重构

对于空间旋转对称进动目标,单部雷达成像仅能获得目标在雷达视线(line of sight,LOS)方向的一个切面,无法反映目标真实的三维结构,同时进动增加了成像的复杂度。利用组网雷达多视角观测的特点,提出一种基于组网雷达的旋转对称进动目标三维重构方法。首先建立了旋转对称进动目标的回波模型;在估计视线-轴线夹角的基础上,采用复数逆投影方法实现进动目标的二维成像,并分析了允许的夹角误差范围;基于分布式雷达二维图像,提出一种适用于旋转对称目标的三维重构方法,通过对各二维图像进行空间定标、匹配融合、强点检测和曲线圆拟合,最终实现目标的三维重构;最后通过仿真实验初步验证了该方法的有效性。