压缩感知的重构算法在宽带雷达信号处理中的应用

发布时间：2017-07-29 02:00

  本文关键词：压缩感知的重构算法在宽带雷达信号处理中的应用

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【摘要】：雷达在军事和民用领域都有着广泛的应用。宽带雷达信号的出现给雷达信号处理系统带来了挑战,根据奈奎斯特采样定理,宽带雷达信号经过采样之后将会得到大量的采样数据,庞大的数据量给信号处理系统带来了压力。压缩感知理论以信号具有稀疏性或者可压缩性为前提,在对原始信号进行采样的同时对数据进行了适当的压缩,而且能够通过少量的信号观测值便可以实现信号的精确或近似重构。本文主要对压缩感知重构算法及其在雷达信号处理中的应用做了深入地研究,主要工作如下：(1)对稀疏字典进行了研究。明确本文将分别在Gabor字典和匹配字典下将压缩感知运用到雷达信号的处理中。针对选择Gabor字典而导致的重构精度低、运算量大的缺点,提出通过改善重构算法来弥补这一缺点。(2)对压缩感知重构算法进行了深入地研究。针对传统的贪婪算法在原子选择方式上容易使得所选取的原子陷入局部最优这一缺点,提出了ICAOMP算法和A*OMP算法,并对A*OMP算法进行了改进。实验结果显示,相比OMP算法而言ICAOMP算法和A*OMP算法及其改进算法在重构精度和运行效率方面具有更好的性能。(3)研究Gabor字典和匹配字典下的压缩感知在宽带雷达回波信号的目标检测和一维距离成像过程中的应用。首先研究Gabor字典作为稀疏字典时,分别在无噪声环境和有噪声环境下,将ICAOMP算法、A*OMP算法和OMP算法这三种算法的重构性能进行对比。然后再研究使用匹配字典作为稀疏字典时,在无噪声环境和有噪声环境下信号的重构。最后分别在有噪声环境和无噪声环境下,分析对比研究Gabor字典下的压缩感知和匹配字典下的压缩感知的重构性能。
【关键词】：压缩感知 免疫克隆算法 A*OMP算法 稀疏分解 矩阵测量 重构算法
【学位授予单位】：南京理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TN957.51
【目录】：

• 摘要3-4
• Abstract4-7
• 1 绪论7-10
• 1.1 课题研究背景和意义7-8
• 1.2 国内外发展与研究现状8-9
• 1.3 本文主要工作及结构安排9-10
• 2 压缩感知的基本原理10-22
• 2.1 引言10-11
• 2.2 信号的稀疏表示11-19
• 2.2.1 Gabor字典13-14
• 2.2.2 匹配字典14-15
• 2.2.3 实验仿真与分析15-19
• 2.3 测量矩阵的设计19-20
• 2.4 信号的重构20-21
• 2.5 本章小结21-22
• 3 压缩感知重构算法的研究22-51
• 3.1 匹配追踪算法(MP)22-23
• 3.2 正交匹配追踪算法(OMP)23-25
• 3.3 基于免疫克隆的正交匹配追踪算法(ICAOMP)25-35
• 3.3.1 克隆操作26
• 3.3.2 亲和度成熟操作26-27
• 3.3.3 克隆选择27
• 3.3.4 算法实现27-29
• 3.3.5 实验仿真与分析29-35
• 3.4 基于A*搜索的正交匹配追踪算法(A*OMP)35-50
• 3.4.1 A*搜索36
• 3.4.2 使用A*算法搜索最匹配的原子集36-47
• 3.4.2.1 初始化搜索树37
• 3.4.2.2 扩大选择部分路径37-38
• 3.4.2.3 扩大选择部分路径38-40
• 3.4.2.4 算法实现40-43
• 3.4.2.5 实现仿真与分析43-47
• 3.4.3 A*OMP算法的改进47-50
• 3.4.3.1 算法实现47-49
• 3.4.3.2 实验仿真与分析49-50
• 3.5 本章小结50-51
• 4 压缩感知在雷达信号处理中的应用研究51-80
• 4.1 雷达工作原理51-52
• 4.2 脉冲压缩52-54
• 4.2.1 雷达回波信号的脉冲压缩53-54
• 4.3 线性调频信号54-56
• 4.4 AIC(Analog-to-Information Conversion)测量框架56-57
• 4.5 无噪声环境下的压缩感知一维距离成像57-69
• 4.5.1 实验仿真与分析59-69
• 4.5.1.1 传统雷达回波信号的一维距离成像59-60
• 4.5.1.2 基于Gabor字典的压缩感知一维距离成像60-65
• 4.5.1.3 基于匹配字典的压缩感知一维距离成像65-69
• 4.6 白噪声环境下的压缩感知一维距离成像69-79
• 4.6.1 实验仿真与分析69-79
• 4.6.1.1 基于Gabor字典的压缩感知一维距离成像70-76
• 4.6.1.2 基于匹配字典的压缩感知一维距离成像76-79
• 4.7 本章小结79-80
• 5 总结与展望80-81
• 致谢81-82
• 攻读硕士学位期间研究成果82-83
• 参考文献83-86

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前1条

1 李卓凡;闫敬文;;压缩感知及应用[J];微计算机应用;2010年03期

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本文编号：586943