基于级联原子库的时频原子分解

为了分解多分量雷达辐射源信号,提出一种基于级联原子库的时频原子分解方法.该方法先构建级联原子库,采用该原子库对信号进行时频原子分解,以得到信号的最优稀疏表示.仿真实验结果表明,对多分量雷达辐射源信号进行时频原子分解,该方法在重构精度、衰减率和重构信号时频聚集性3个方面均优于单一时频原子库下的时频原子分解方法.     

雷达辐射源信号时频原子库研究

在雷达辐射源信号时频原子分解中,原子库的特性直接影响着时频原子库的挑选,如何选取最佳的时频原子库对不同类型的雷达辐射源信号进行分解具有很重要的意义.针对这一问题,利用5种结构性能不同的原子库,结合量子进化算法对5种不同类别的雷达辐射源信号进行时频原子分解.实验结果表明,时频原子选择与雷达辐射源信号的特点密切相关.     

基于GA和过完备原子库划分的MP信号稀疏分解算法

信号稀疏分解计算量大是阻碍其实时应用的主要因素.研究基于匹配追踪(Matching Pursuit)方法实现的信号稀疏分解算法,提出了基于过完备原子库集合划分的、分两阶段搜索的、遗传算法快速寻找MP过程中每一步分解的最佳原子,在稀疏分解重建信号质量不变的条件下,提高了稀疏分解的速度.算法的有效性为实验结果所证实.     

基于Gabor字典的低速率视频编码

针对匹配跟踪冗余信号分解的视频编码器搜索最佳匹配误差结构的原子函数时,实现所需运算量复杂的问题.提出基于可分离Gabor字典的匹配跟踪算法,利用一种改进的最佳时频原子搜索策略,使实现算法的计算量显著下降.实验结果表明,在保持原有编码性能的基础上,该算法在视频编码应用中有效地降低了算法复杂度.     

基于位置参数二分法控制的信号稀疏分解

研究基于匹配追踪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的结构特性分析,找到中心位置,构造时频原子库,利用二分法控制中心位置参数,将信号快速稀疏分解,应用于基于中心位置参数的改进贪婪匹配追踪算法。该算法与匹配追踪相比,计算速度大约提高了36倍,降低了计算复杂度,提高了稀疏分解的精度。通过对仿真数据的处理验证了所提方法的可行性和有效性。     

一种低信噪比下基于时频原子的复杂调制雷达信号分选方法

复杂调制的多种雷达辐射源信号在低信噪比环境下,具有复杂度高、识别效率低的特点.提出一种基于改进的Chirplet时频原子特征的雷达信号识别分选方法.首先分析多种调制方式的雷达信号,然后分析PSO智能优化算法在参数搜选中的原理和优势,并用该算法对时频原子提取过程进行改进,之后提出PSO算法与时频原子概念结合的方法,利用类区分度准则提取信号特征,得到LPI雷达信号的有效表征原子.最后通过仿真实验证明该方法对于3 dB以上多种调制方式的雷达信号,可快速地完成有效识别分选.     

复杂体制雷达辐射源信号时频原子特征提取方法

针对复杂体制雷达辐射源信号调制类型识别问题,提出一种新的辐射源信号脉内时频原子特征提取方法(TFAD).该方法首先利用稀疏分解原理和改进差分进化算法将辐射源信号在Ga-bor和Chirplet时频原子库中进行分解,然后利用分解后的首原子能量和Gabor原子中心频率参数分别提取出2个相似比特征和1个频率方差特征作为辐射源信号脉内调制类型的分类特征,最后通过构造有向循环图支持向量机分类器实现雷达辐射源信号的分类识别.与计算复杂度至少为O(nlogn)的分形方法相比,TFAD方法只有O(n)的计算复杂度.采用不同信噪比和多种调制参数的5种辐射源信号进行大量仿真实验,结果表明TFAD方法可获得98.3%的平均正确识别率.     

基于改进量子进化算法的稀疏特征提取方法

特征提取是进行模式识别的关键环节,利用稀疏分解将信号表达为具有一定结构特征的原子组合,为提取信号内部特征信息提供了一种有效途径.本文提出基于改进量子进化算法的稀疏特征提取方法,利用改进量子进化算法的并行性和全局搜索能力,使信号在过完备的原子库上实现快速精确的稀疏分解.对过完备的原子库进行量子比特概率幅编码,通过量子比特的交叉进化-变异操作更新原子库,以信号残差与原子的内积作为量子进化目标函数,筛选出最具信号结构特征的原子,凭借稀疏重构实现信号的特征提取.仿真信号和故障轴承振动信号的稀疏特征提取结果表明了所提方法的有效性和优越性.      

基于时频单源点检测的雷达信号的盲分选

针对欠定条件下的雷达信号分选问题,提出一种基于时频单源点检测的雷达信号盲分选算法,该分选算法的创新点在于将雷达信号由时域转移到时频域进行分析.在时频域内,雷达信号具有一定的稀疏性,有助于实现信号盲分选,给出了基于时频单源点检测的雷达信号盲分选算法的具体步骤.该方法能够有效解决欠定条件下雷达信号盲分选问题,将其应用于雷达信号分选领域,具有一定的军事应用价值.仿真测试结果表明了该方法的可行性与优越性.     

基于DTCWT与GA改进稀疏分解的轴承故障诊断

为解决滚动轴承故障信号信噪比低、故障特征难以提取的问题,提出一种双树复小波分解(DTCWT)与遗传算法(GA)相结合的改进稀疏分解方法.首先,采用双树复小波对轴承振动信号进行分解,并结合峭度最大准则提取包含冲击特征的最优分量,对该分量进行稀疏重构,实现强噪声信号的深度降噪、故障冲击特征的重构;然后,针对稀疏分解在处理高维复杂信号时计算效率低的问题,使用遗传算法优化基于匹配追踪(MP)算法的寻优过程,提升信号的重构效率;最后,提出基于残差信号包络熵的终止准则以合理选取迭代次数.经仿真与实验验证,与传统的稀疏分解相比,该方法能在强噪声背景下自适应地提取故障信号中的冲击特征,实现滚动轴承的故障识别.     

基于Takenaka-Malmquist系的语音信号压缩与降噪方法

语音信号的稀疏表示是语音压缩与降噪等语音处理的关键技术之一.在匹配追踪(matching pursuit, MP)、正交匹配追踪(orthogonal matching pursuit, OMP)等算法的基础上,提出了一种基于Takenaka-Malmquist系的贪婪权值算法(a greedy weight algorithm based on the Takenaka-Malmquist system, TMGW).采用TMGW对语音信号进行重构时只需要较少的分解项数,从而达到语音压缩的目的.同时,根据稀疏分解后信号与噪声在时频面上能量分布不同的特点,该算法可实现对含噪语音的降噪.实验结果表明, TMGW比基于自适应Gabor子字典的匹配追踪算法(matching pursuit algorithm based on the adaptive Gabor sub-dictionary, GMP)更适用于语音信号的稀疏表示.     

一种改进的分段广义正交匹配追踪算法

压缩感知理论是根据信号本身具有的稀疏性提出的新型信号采样理论.为提升正交匹配追踪算法采样信号的准确性和实时性,研究该算法的信号重构算法.分段广义正交匹配追踪算法就是以通过改变原始正交匹配追踪算法筛选原子为依据,达到对正交匹配追踪算法改进的目的.改进算法将原子筛选过程分为2个阶段,不需要已知信号的稀疏度且优化了算法的运行时间,有更准确地恢复初始信号的能力.仿真结果表明,该改进算法的运行时间和对信号的恢复效果均优于正交匹配追踪算法的.     

基于树型冗余字典正交匹配追踪的信号稀疏分解

结合树型结构和正交匹配追踪算法,提出一种信号稀疏分解的新方法.该方法的基本思想是在基于树型结构的匹配搜索过程中引入正交化过程,其中树型结构可以快速有效地实现稀疏分解,正交匹配追踪算法提高了信号分解的收敛速度和稀疏性.对语音和地震信号的测试实验结果表明,该算法能以较快的速度收敛到零.     

改进的子空间匹配追踪导波信号识别方法

针对子空间匹配追踪计算复杂的缺点,提出一种改进的子空间匹配追踪（MSMP）方法.采用线调频小波函数作为匹配原子,选用微分进化算法（DEA）实现改进的子空间匹配追踪方法.利用29kHz t（0,1）导波对含缺陷的铝管进行检测实验,采用MSMP对检测信号进行匹配分解与重构.将匹配结果与基于微分进化算法的匹配追踪（MP）及基于t算子的进化规划算法（tEP）的正交匹配追踪（OMP）所得结果进行比较,并比较了基于DEA的MSMP和MP,基于tEP的OMP匹配所得参数.结果发现：重构所得信号质量明显提高,基于DEA的MSMP和MP方法匹配所得参数均能比较准确地反映缺陷位置以及激励信号的中心频率,基于DEA的MSMP匹配所得的参数更加准确且耗时更短,改进的方法可有效识别管道导波无损检测信号并定位缺陷.     

一种基于改进Hilbert-Huang变换的非平稳信号时频分析法及其应用

对于非平稳信号时频分析,提出了一种基于改进Hilbert-Huang变换(HHT)的分析方法.根据HHT的已有原理,改进了经验模式分解(EMD)过程中的筛选停止准则,提高了分解精度;给出了Hilbert谱分析的完整过程;以线性调频连续波(FMCW)信号模型作为研究对象,结合改进的EMD分解和完整的Hilbert谱分析,通过分析时频分布特征实现高噪声背景下雷达目标信号的检测以及干扰信号的提取.仿真结果表明了改进后的HHT方法对于低信噪比非平稳信号分析的有效性.     

稀疏分解及其在图像压缩中的应用研究

主要针对涉及图像稀疏分解及其在压缩中应用的关键问题进行研究,研究内容集中在图像稀疏分解的快速算法、图像稀疏分解的效果及如何更好地把稀疏分解的结果数据应用到图像压缩编码中。在理论上,提出了稀疏分解中过完备原子库的集合划分。基于集合划分方法提出了基于FFT的稀疏分解算法和改进算法。针对基于FFT的稀疏分解算法的不足,提出了基于FHT的稀疏分解算法。利用智能计算方法(如遗传算法、蚁群算法、量子遗传算法和粒子群算法等)实现图像稀疏分解。使计算速度基本能够满足需要。在稀疏分解的基础上,分析了分解数据的分布规律,针对其分布和低比特率图像压缩的要求,提出了多种压缩编码方案,如对结果数据排序差分编码方法和指数预测编码方案。     

高质量LMSCT时频分析算法及其在雷达信号目标检测中的应用

针对线性调频小波变换(CT)引入的调频率参数不能完全匹配信号的瞬时频率及算法抗噪性能不佳等问题,提出高质量的局部最大值同步压缩线调频小波变换(LMSCT)算法,改善CT时频分布图能量扩散幅度出现的偏差.所提算法的核心思想是通过局部最大值同步压缩操作重新分配CT的频率点.实验结果表明,LMSCT算法具有较高的时频聚集度,并且能够较好地抑制噪声的干扰,在低信噪比的情况下仍然保持良好的时频聚集度.在IPIX处理雷达信号分析中,LMSCT算法能够较为清晰地描绘目标信号的时间-频率联合分布特性,并且确定目标出现的距离单元,为海杂波背景下的IPIX雷达信号小目标检测提供判断依据.     

前向预测与回溯结合的正交匹配追踪算法

在基于压缩感知的正交匹配追踪算法中,候选集原子的选取对最终的重建性能至关重要.文中结合前向预测和回溯两种策略更新候选原子集,提出了一种基于预测与回溯的正交匹配追踪(LABOMP)算法.该算法通过设定阈值将所有迭代划分为前后期,在迭代前期,通过预测原子在未来迭代中的性能选择最佳原子;在迭代后期,加入回溯策略,每两次迭代淘汰一个前面错误选择的原子.实验结果表明:LABOMP算法是实用有效的,由于加入回溯策略修正了预测算法LAOMP的不足,使迭代后期高斯稀疏信号与二值稀疏信号的精确重建概率较LAOMP算法分别平均提高了12.5％、18.2％.     

基于小波变换和K-SVD的探地雷达杂波抑制研究

针对探地雷达原始图像中存在着大量以地表直达波为主的杂波噪声干扰问题,为了有效提取目标信号,提出了一种基于小波变换和K-Means奇异值分解的自适应双边滤波方法.将原始雷达数据进行小波分解,并应用K-SVD算法变换稀疏编码和更新原子,用更新后的稀疏系数和字典重构小块,将小块进行小波逆变换重构图像,然后对重构图像进行自适应...     

基于脉内特征的雷达信号分选方法

当前复杂的电子环境下不同调制的多种雷达信号,具有交叠严重、分选困难的特点。针对这一问题提出一种基于时频原子特征的雷达信号分选方法。该方法根据欧氏距离准则,在超完备的Chriplet时频原子库中,利用杂草算法提取可分性较好的原子,并与各信号做内积作为雷达信号分选的特征值,利用改进的FCM聚类算法进行聚类。在不同信噪比下,对5种不同调制参数的雷达信号进行分选,仿真结果表明,在较低的信噪比下,该方法能够进行有效的雷达信号分选。