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面向无人机数据回传的压缩采样技术:机会与挑战 预览
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作者 黄磊 李晓鹏 +4 位作者 黄敏 李强 赵博 孙维泽 张沛昌 《深圳大学学报:理工版》 CAS CSCD 北大核心 2019年第5期473-481,共9页
随着无人机(unmanned aerial vehicle,UAV)的广泛应用,其与地面接收站实时共享机载传感器数据成为工业界的迫切需求.然而,目前为无人机开放使用的频谱资源稀缺,通信信道带宽非常有限,这就促使人们研究如何在带宽受限条件下实现无人机数... 随着无人机(unmanned aerial vehicle,UAV)的广泛应用,其与地面接收站实时共享机载传感器数据成为工业界的迫切需求.然而,目前为无人机开放使用的频谱资源稀缺,通信信道带宽非常有限,这就促使人们研究如何在带宽受限条件下实现无人机数据的实时无损回传.作为突破经典奈奎斯特(Nyquist)采样理论的新技术,压缩采样将是解决这类问题的最佳方案.本文通过对比当前无人机通信技术核心参数,揭示现有通信技术标准无法满足无人机数据通信对信道带宽日益迫切的需求,评述无人机数据回传压缩技术,对压缩感知、1-bit压缩采样、相位恢复和矩阵补全技术原理进行回顾.采用压缩感知和矩阵补全技术对实测数据进行验证,结果表明,压缩感知和矩阵补全技术可在带宽不变的情况下,显著降低数据的传输时间.最后提出无人机数据压缩和恢复领域的4个研究发展方向. 展开更多
关键词 无人机 压缩采样 带宽受限 数据回传 图像处理 1-bit压缩采样 矩阵补全
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基于压缩采样脉搏信号的抗运动干扰心率提取算法 预览
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作者 张爱华 胡憬韬 贾彬彬 《计算机工程》 CAS CSCD 北大核心 2019年第4期302-306,310共6页
针对使用脉搏信号进行长时间心率监测时存在高功耗和易受运动伪迹影响的问题,提出一种从压缩采样脉搏信号中提取心率的算法。利用Lomb-Scargle周期图法从压缩采样的脉搏信号和未压缩的加速度信号中提取频谱,采用最小二乘谱减法获得差分... 针对使用脉搏信号进行长时间心率监测时存在高功耗和易受运动伪迹影响的问题,提出一种从压缩采样脉搏信号中提取心率的算法。利用Lomb-Scargle周期图法从压缩采样的脉搏信号和未压缩的加速度信号中提取频谱,采用最小二乘谱减法获得差分谱。在此基础上,通过谱峰追踪得到心率估计值。实验结果表明,在25倍压缩率下,与TROIKA算法相比,该算法能够降低功耗,且具有较强的抗干扰性和较好的心率估计性能。 展开更多
关键词 压缩采样 脉搏信号 运动伪迹 谱减法 心率估计
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一种雷达信号的单样本压缩采样方法 预览
3
作者 梁胜浴 黄建军 +1 位作者 黄敬雄 刘显 《信号处理》 CSCD 北大核心 2019年第6期1011-1017,共7页
本文提出了一种雷达信号的单样本压缩采样方法。该方法在多相随机子采样FFT的模拟信息转换器(Analog-to-Information Converter,AIC)方案的基础上进行了改进,利用了雷达信号多个连续脉冲相关性较强的特点,提出了一种单样本压缩采样AIC,... 本文提出了一种雷达信号的单样本压缩采样方法。该方法在多相随机子采样FFT的模拟信息转换器(Analog-to-Information Converter,AIC)方案的基础上进行了改进,利用了雷达信号多个连续脉冲相关性较强的特点,提出了一种单样本压缩采样AIC,单个脉冲通过该AIC压缩得到单个样本值,对稀疏信号进行压缩采样。此方法降低了硬件电路复杂度,提高了压缩率,能够实现对雷达目标的位置和速度等参数的准确估计。仿真实验证明了单样本压缩采样方法的有效性。 展开更多
关键词 AIC 单样本 压缩采样 目标检测
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基于MWC多测量向量的高效恢复算法 预览
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作者 朱嘉微 符博娟 李健 《现代计算机》 2019年第10期9-12,17共5页
调制宽带转换器是一种基于模拟信号的频谱感知系统,它可以实现宽带信号的低速采样感知,实时性是频谱感知的一个重要指标。针对调制宽带转换器中CTF(Continuousto Finite)模块恢复时间对系统实时性的影响,发现在MWC的CTF模块恢复中,由压... 调制宽带转换器是一种基于模拟信号的频谱感知系统,它可以实现宽带信号的低速采样感知,实时性是频谱感知的一个重要指标。针对调制宽带转换器中CTF(Continuousto Finite)模块恢复时间对系统实时性的影响,发现在MWC的CTF模块恢复中,由压缩采样矩阵经过特征值分解进行数据降维的过程会导致恢复时间较长。对此提出一种不需要经过特征值分解的方法,通过把采样值矩阵按行加为多列,并观察支撑集的分布情况,对原始的OMP算法进行改进,成功地恢复出原始信号,在不影响信号恢复率的同时提高频谱感知的实时性问题。 展开更多
关键词 调制宽带转换器 压缩采样 支撑集恢复 频谱感知
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基于图像块细粒度的自适应单像素成像算法
5
作者 周兰 霍耀冉 +1 位作者 陈帆 和红杰 《光电子.激光》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第1期85-94,共10页
设计了一种基于图像块细粒度的自适应单像素成像算法。首先获取目标的低分辨图像,将其分为四等块,根据每块中重要小波系数的个数与分布,将其分为非重要、重要和半重要三类。非重要块不采样;重要块全采样;半重要块进行迭代分块、分类,部... 设计了一种基于图像块细粒度的自适应单像素成像算法。首先获取目标的低分辨图像,将其分为四等块,根据每块中重要小波系数的个数与分布,将其分为非重要、重要和半重要三类。非重要块不采样;重要块全采样;半重要块进行迭代分块、分类,部分采样。利用小波反变换重建高分辨图并重复上述步骤,直到重建图像达到目标分辨率。实验结果表明,对于背景平滑的医学生物图像,本文方法能够在相同采样率下至少提高重建图像PSNR约2 dB。 展开更多
关键词 单像素成像 压缩采样 自适应 小波变换
多通道模拟信息转换器压缩采样实验平台开发 预览
6
作者 郇浩 《实验技术与管理》 北大核心 2018年第1期95-99,共5页
针对目前压缩采样技术中ADC有效位数低、信噪比损失大、低信噪比重构性能差等难题,提出了连续波模拟混频压缩采样、多通道压缩采样相干积累等方法,设计开发了信噪比损失小、分辨精度高的亚奈奎斯特高效采样实验平台.该实验平台的开发对... 针对目前压缩采样技术中ADC有效位数低、信噪比损失大、低信噪比重构性能差等难题,提出了连续波模拟混频压缩采样、多通道压缩采样相干积累等方法,设计开发了信噪比损失小、分辨精度高的亚奈奎斯特高效采样实验平台.该实验平台的开发对推动高分辨、高灵敏度空间探测、传输技术的发展具有重要价值. 展开更多
关键词 多路模拟信息转换器 实验平台 压缩感知 压缩采样
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基于压缩感知与扩展小波树的自适应压缩成像 预览
7
作者 骆乐 陈钱 +2 位作者 戴慧东 顾国华 何伟基 《发光学报》 CSCD 北大核心 2018年第10期1478-1485,共8页
为了在现有的采样条件下,通过新的压缩采样方式获得计算量小且质量更好的图像,提出了基于压缩感知与扩展小波树的自适应压缩成像方法。首先将图像投影到分区控制的DMD上,获得图像在低分辨率下的测量值,并通过压缩感知重构算法重构... 为了在现有的采样条件下,通过新的压缩采样方式获得计算量小且质量更好的图像,提出了基于压缩感知与扩展小波树的自适应压缩成像方法。首先将图像投影到分区控制的DMD上,获得图像在低分辨率下的测量值,并通过压缩感知重构算法重构出低分辨图像,接着利用扩展小波树预测重要小波位置,通过DMD在小波域采样获取图像的细节信息,最后由小波逆变换恢复高分辨率图像。将该方法与最小化全变分算法(TVAL3)和近来提出的基于扩展小波树的自适应成像算法(EWT-ACS)效果进行对比,实验结果表明,以boat图像为例,在压缩感知采样率为0.75,整体采样率为10%的无噪声条件下,该方法相较于TVAL3、EWT-ACS算法信噪比提高了4.63 dB和2.87 dB,在附加噪声条件下成像效果也较好。该方法能极大地降低压缩感知重建算法的运行时间,同时减少采样次数,具有较好的抗噪性。 展开更多
关键词 压缩感知 压缩采样 小波树 数字微镜阵列
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一种新型的扩频测控信号压缩采样结构 预览
8
作者 王凯 汪勃 吴斌 《无线电工程》 2018年第1期33-39,共7页
压缩感知理论能解决航天测控领域中扩频信号高带宽引发的采样压力和数据量过大的问题,压缩采样是压缩感知理论的主要应用之一,为降低前端信号采样压力和后端信号处理压力提供了一种新的途径。针对航天测控领域中最常见的直接序列扩频信... 压缩感知理论能解决航天测控领域中扩频信号高带宽引发的采样压力和数据量过大的问题,压缩采样是压缩感知理论的主要应用之一,为降低前端信号采样压力和后端信号处理压力提供了一种新的途径。针对航天测控领域中最常见的直接序列扩频信号的压缩采样技术展开研究,提出了分段并行式随机重叠采样结构,并推导出采样结构的测量矩阵,结合信号的稀疏基利用匹配追踪算法对采样值进行重构。仿真实验表明,提出的采样结构能很好地适应高带宽扩频测控信号的压缩采样,能以较高的概率从低速的压缩采样值中恢复出原信号,相较于其他压缩采样结构在重构率、计算复杂度及稳定性方面具有较为显著的优势。 展开更多
关键词 压缩感知 航天测控 直接序列扩频 压缩采样 分布并行式 随机重叠窗
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MWC离散压缩采样宽带数字接收机FPGA实现 预览
9
作者 周云水 王思超 陈涛 《信息技术》 2018年第7期52-55,共4页
针对当下在电子战领域运用较为广泛的信道化数字接收机中出现的跨信道等问题,提出了利用调制宽带转换器(MWC)离散压缩采样的结构构建新型宽带数字接收机,可对宽带雷达信号进行有效的检测、识别、参数估计,并可利用FPGA进行实现。在基... 针对当下在电子战领域运用较为广泛的信道化数字接收机中出现的跨信道等问题,提出了利用调制宽带转换器(MWC)离散压缩采样的结构构建新型宽带数字接收机,可对宽带雷达信号进行有效的检测、识别、参数估计,并可利用FPGA进行实现。在基于压缩采样的MWC结构中,宽带雷达信号被接收机中的伪随机序列混频至各个子带内,每个子带均含有接收信号的全部信息,通过低通滤波器和降采样得到的基带信号同样包含了接收信号的全部信息,对基带信号进行处理不仅降低了数据量,而且有效地解决了信道化接收机中跨信道的问题。实验表明,该方法是正确而有效的。 展开更多
关键词 MWC 宽带数字接收机 压缩采样 FPGA
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新型压缩采样接收机及LPI信号截获识别技术研究 预览
10
作者 陈百超 柳立志 +2 位作者 王鑫 陈飞 魏建宁 《航天电子对抗》 2018年第4期11-15,共5页
针对传统宽带数字接收机在处理宽带雷达信号时采样数据量大、系统实现复杂,以及跨信道信号处理复杂的问题,使用一种基于调制宽带转换器(MWC)压缩采样(CS)的新型宽带数字接收机对宽带雷达信号进行截获、识别及参数估计。该接收机采... 针对传统宽带数字接收机在处理宽带雷达信号时采样数据量大、系统实现复杂,以及跨信道信号处理复杂的问题,使用一种基于调制宽带转换器(MWC)压缩采样(CS)的新型宽带数字接收机对宽带雷达信号进行截获、识别及参数估计。该接收机采用循环移位伪随机序列将接收信号混频至基带和其它子带内,经低通滤波及降速采样获得基带CS信号。进一步研究了基于CS信号的信号检测、识别技术。仿真试验证明了该方案的有效性。 展开更多
关键词 宽带数字接收机 跨信道信号 调制宽带转换器 压缩采样 信号检测 信号识别
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前向调制散斑偏振关联成像技术研究 预览
11
作者 张家民 时东锋(导师) +2 位作者 黄见 吕申龙 王英俭 《红外与激光工程》 CSCD 北大核心 2018年第10期134-140,共7页
近年来,关联成像成为光学成像领域的前沿和热点研究之一,它是一种新型的成像技术,具有广泛的应用价值和前景。偏振探测技术可以提升系统探测识别能力,且具有对不同材质物体的分类能力。将关联成像技术与偏振探测技术相结合,固定探... 近年来,关联成像成为光学成像领域的前沿和热点研究之一,它是一种新型的成像技术,具有广泛的应用价值和前景。偏振探测技术可以提升系统探测识别能力,且具有对不同材质物体的分类能力。将关联成像技术与偏振探测技术相结合,固定探测端偏振配置,使用Hadamard模式照明散斑,对照明散斑进行分时偏振调制,搭建了前向调制偏振关联成像系统。利用该系统对含有多材质物体的场景进行了偏振探测成像实验,利用探测信号与照明散斑计算出了场景的强度和偏振信息。使用演化压缩采样复原技术,在不同采样率下对场景信息进行了复原,在12.5%的采样率下获取了场景清晰的强度和偏振信息。 展开更多
关键词 关联成像 偏振探测 前向调制 压缩采样
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基于调制宽带转换器的低频射电天文信号采集电路设计及实现 预览
12
作者 吴海龙 柏正尧 +1 位作者 张瑜 何倩 《计算机应用》 CSCD 北大核心 2018年第2期610-614,共5页
针对射电天文信号观测中传统的信号采集电路存储数据需较大的存储空间的问题,提出一种基于调制宽带转换器(MWC)的低频射电天文信号采集的硬件电路设计方法。首先,将观测信号与4路伪随机周期信号相乘后分为4路,并将这4路信号分别进行... 针对射电天文信号观测中传统的信号采集电路存储数据需较大的存储空间的问题,提出一种基于调制宽带转换器(MWC)的低频射电天文信号采集的硬件电路设计方法。首先,将观测信号与4路伪随机周期信号相乘后分为4路,并将这4路信号分别进行二阶巴特沃兹低通滤波器滤波;然后,对4路滤波后的信号进行采样,数据传输至现场可编程门阵列(FPGA)中进行存储;最后,用正交匹配追踪(OMP)算法进行信号重构。理论分析和实验测试结果表明,重构信号与观测信号的均方误差为1.27×10~(-2),数据存储空间压缩率为20%,该硬件电路设计方法降低了电路设计成本,也释放了存储空间。 展开更多
关键词 调制宽带转换器 压缩采样 射电天文信号 低通滤波 信号重构
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调制宽带转换器压缩采样系统硬件电路设计与实现 预览
13
作者 盖建新 李洋 杜昊辰 《中国科技论文》 北大核心 2018年第4期385-389,413共6页
针对频域稀疏信号压缩采样物理实现问题,基于调制宽带转换器(modulation wideband converter,MWC)采样方法,设计了一套完整的压缩采样硬件系统。系统由上、下位机两部分组成。下位机负责压缩采样,上位机实现信号重构。本文重点设计并实... 针对频域稀疏信号压缩采样物理实现问题,基于调制宽带转换器(modulation wideband converter,MWC)采样方法,设计了一套完整的压缩采样硬件系统。系统由上、下位机两部分组成。下位机负责压缩采样,上位机实现信号重构。本文重点设计并实现了下位机随机混频、低通滤波、伪随机序列发生、同步采样等电路功能,并对所设计的电路进行了实际验证。实验结果表明,所设计的系统可以在采样的同时完成压缩,从远低于奈奎斯特频率的采样数据中,以98.5%的平均成功率重构出原始信号。 展开更多
关键词 稀疏信号 压缩采样 调制宽带转换器
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全Stokes偏振关联成像技术研究 预览
14
作者 张家民 时东锋 +1 位作者 黄见 王英俭 《红外与激光工程》 CSCD 北大核心 2018年第6期140-147,共8页
近年来,随着关联成像技术的高速发展,已被广泛应用于诸多领域内,并引起了高度关注。偏振探测技术能够区分不同材质物体,可以增强系统的探测识别能力。文中结合偏振探测和关联成像技术的优点,利用Walsh-Hadamard散斑对场景进行照明,并对... 近年来,随着关联成像技术的高速发展,已被广泛应用于诸多领域内,并引起了高度关注。偏振探测技术能够区分不同材质物体,可以增强系统的探测识别能力。文中结合偏振探测和关联成像技术的优点,利用Walsh-Hadamard散斑对场景进行照明,并对场景反射光进行分时偏振探测,实现了对场景的全Stokes偏振关联成像。搭建相应的实验系统对多材质物体进行了成像实验,利用不同偏振探测信号与照明散斑计算并获得了物体的Stokes参数图像,实现了对同一场景中的不同材质物体和相同材质不同结构物体的区分。通过演化压缩采样复原技术,在不同采样率下对物体图像进行了复原,结果表明:演化压缩采样复原技术能在较低的采样率下,复原出清晰的场景全偏振信息。 展开更多
关键词 关联成像 偏振探测 Stokes参数 压缩采样
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基于压缩采样的宽带线性调频干扰信号参数估计方法 预览
15
作者 周新 姚富强 +2 位作者 牛英滔 邓佰佐 于江 《计算机工程》 CSCD 北大核心 2018年第1期116-120,共5页
为提高硬件对宽带干扰信号的采样和处理效率,提出一种宽带线性调频干扰信号参数估计方法。在无任何先验知识的情况下,对宽带线性调频干扰信号进行窄带滤波,再采用快速解线性调频技术估计它的调频速率。依据调频速率估计值构造解调器... 为提高硬件对宽带干扰信号的采样和处理效率,提出一种宽带线性调频干扰信号参数估计方法。在无任何先验知识的情况下,对宽带线性调频干扰信号进行窄带滤波,再采用快速解线性调频技术估计它的调频速率。依据调频速率估计值构造解调器并对宽带线性调频干扰信号进行解调,消除信号的频率变化,使其在频域满足稀疏性。对解调信号进行压缩采样、部分重构估计相关参数。仿真结果表明,在随机采样点数远低于奈奎斯特采样点数的情况下,该方法能够准确估计宽带线性调频干扰信号参数。 展开更多
关键词 线性调频信号 通信抗干扰 压缩采样 参数估计 宽带信号
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基于MWC压缩采样宽带接收机的雷达信号脉内调制识别 预览
16
作者 陈涛 柳立志 郭立民 《电子与信息学报》 CSCD 北大核心 2018年第4期867-874,共8页
针对传统宽带数字接收机在接收宽带雷达信号时产生的跨信道问题,以及低截获概率(LPI)雷达信号脉内调制盲识别问题,该文提出一种基于调制宽带转换器(MWC)离散压缩采样的新型宽带数字接收机结构对宽带雷达信号进行截获和识别。该结... 针对传统宽带数字接收机在接收宽带雷达信号时产生的跨信道问题,以及低截获概率(LPI)雷达信号脉内调制盲识别问题,该文提出一种基于调制宽带转换器(MWC)离散压缩采样的新型宽带数字接收机结构对宽带雷达信号进行截获和识别。该结构采用伪随机序列将接收信号混频至基带和其他子带内,经低通滤波、降速采样获得基带压缩采样信号,解决了跨信道信号问题;又提出一种基于短时傅里叶变换(STFT)和频谱能量聚焦率检验的识别算法。首先检验STFT频谱带宽并进行调相和调频信号粗识别,然后检验压缩采样信号频谱能量聚焦率并进行具体的信号脉内调制识别。仿真结果证明了该新型接收机结构和该识别算法在低信噪比下的有效性。 展开更多
关键词 信号处理 宽带数字接收机 调制宽带转换器 压缩采样 脉内调制识别
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基于压缩感知的心电信号采集电路实现 预览
17
作者 江浩 钱慧 +1 位作者 徐明月 王仁平 《物联网技术》 2017年第12期20-23,共4页
心电采集系统普遍存在数据量大、功耗大的问题。为解决这个问题,文中引入了基于压缩感知的随机解调采集方案,设计了随机解调的具体电路,以实现心电信号压缩采样。对于奈奎斯特率为360Hz的心电信号,采样率仅为60Hz,同时采集到的信... 心电采集系统普遍存在数据量大、功耗大的问题。为解决这个问题,文中引入了基于压缩感知的随机解调采集方案,设计了随机解调的具体电路,以实现心电信号压缩采样。对于奈奎斯特率为360Hz的心电信号,采样率仅为60Hz,同时采集到的信息量比传统采样电路低很多,由此达到了降低数据量和实现低功耗的要求。 展开更多
关键词 压缩感知 随机解调 压缩采样 心电信号
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脉冲流信号的压缩感知技术 预览
18
作者 裴志军 王雅欣 《天津职业技术师范大学学报》 2017年第2期32-36,共5页
基于实际应用中脉冲流信号的处理面临严峻挑战,压缩感知技术能使信号的采样速率不再取决于信号带宽,而取决于信号中的信息内容,进而获得亚奈奎斯特率采样。因此,可将脉冲流信号进行压缩采样处理,通过构建信号的结构模型,选择合适的测量... 基于实际应用中脉冲流信号的处理面临严峻挑战,压缩感知技术能使信号的采样速率不再取决于信号带宽,而取决于信号中的信息内容,进而获得亚奈奎斯特率采样。因此,可将脉冲流信号进行压缩采样处理,通过构建信号的结构模型,选择合适的测量矩阵,如多通道压缩采样结构中的周期性混频,从而获得更新率采样。多通道压缩采样方法先输入信号与调制波形混频,之后积分并获得信号傅里叶系数的混合样值。未知参数可采用标准谱估计方法从傅里叶系数获得。相对于单通道采样方法,多通道压缩采样结构性能鲁棒,易于电路实现,适于各种脉冲流信号应用。 展开更多
关键词 脉冲流 压缩采样 多通道结构 压缩感知 傅里叶系数
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基于滑窗和原子字典的压缩域跳频信号参数估计算法 预览 被引量:2
19
作者 付卫红 张云飞 +1 位作者 韦娟 刘乃安 《电子与信息学报》 CSCD 北大核心 2017年第11期2600-2606,共7页
现有跳频信号参数估计算法大多没有考虑跳频信号的结构特性,在低信噪比下存在计算复杂度高或估计精度低的缺点,针对这一问题,该文提出一种基于滑窗和原子字典的压缩域跳频信号参数估计算法。用滑窗法对所处理的跳频信号进行整周期滑动... 现有跳频信号参数估计算法大多没有考虑跳频信号的结构特性,在低信噪比下存在计算复杂度高或估计精度低的缺点,针对这一问题,该文提出一种基于滑窗和原子字典的压缩域跳频信号参数估计算法。用滑窗法对所处理的跳频信号进行整周期滑动压缩采样,粗略估计出跳频信号的跳变时刻,以块对角化的傅里叶正交基作为稀疏基精确估计出跳变前后的频率,在此基础上构建可以表示跳频信号局部时频特性的原子字典,通过匹配追踪算法准确估计出跳频信号的跳变时刻。实验结果表明,该算法在显著降低信号采样数据量和计算复杂度的同时,保持了跳频信号参数的高精度估计。 展开更多
关键词 跳频信号 压缩采样 参数估计 原子字典
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基于压缩感知的跳频信号参数盲估计算法 预览 被引量:1
20
作者 付云红 张云飞 +1 位作者 韦娟 刘乃安 《通信学报》 CSCD 北大核心 2017年第12期48-56,共9页
针对现有的跳频信号参数估计算法没有充分考虑跳频信号频域稀疏特性的问题,提出一种基于压缩感知的跳频信号参数盲估计算法。该算法首先采用最大余弦法对经过压缩采样的跳频信号进行分段处理,估计出各段信号的跳频频率,然后,利用原子匹... 针对现有的跳频信号参数估计算法没有充分考虑跳频信号频域稀疏特性的问题,提出一种基于压缩感知的跳频信号参数盲估计算法。该算法首先采用最大余弦法对经过压缩采样的跳频信号进行分段处理,估计出各段信号的跳频频率,然后,利用原子匹配的方法对含有跳变点的各段信号进行处理,精确估计出各个频率跳变时刻,进而估计跳速和起跳时刻。实验结果表明该算法在显著降低信号采样数据量和计算复杂度的同时,提高了参数估计精度。 展开更多
关键词 跳频信号 压缩采样 参数估计 原子匹配
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