基于GA和原子特性的信号稀疏分解

信号稀疏表示在信号处理的许多方面有着重要的应用,但是求得信号稀疏表示的稀疏分解计算量十分巨大,是阻碍其实时应用的主要因素。本文研究基于MatchingPursuit(MP)方法实现的信号稀疏分解算法,采用遗传算法(GA)快速寻找MP过程中每一步分解的最佳原子。根据稀疏分解中使用原子的特性,提出了对基于GA和MP的信号稀疏分解的一种优化方法。算法的有效性为实验结果所证实。     

信号稀疏分解中过完备原子库的集合划分

信号稀疏分解中使用的过完备原子库对分解效果十分重要,但同时它也是造成稀疏分解计算非常复杂的关键因素。为此,本文提出了利用信号集合划分研究过完备原子库的新方法。利用原子之间的等价关系,可以把过完备原子库划分成互不相交的子库,而每一个原子子库只需要用一个选出的相对应的原子即可代表。利用过完备原子库的集合划分,在信号稀疏分解效果不变的条件下,可以使信号稀疏分解过程的计算复杂度大为降低。本文所提方法的可行性和有效性为实验结果所证实。     

利用模拟退火实现基于MP的信号稀疏分解

信号的稀疏表示在信号处理的许多方面都有重要的应用,但稀疏分解计算量十分巨大,难以被推广而实现产业化.模拟退火算法模拟高温金属降温的热力学过程,广泛应用于求解组合优化问题.本文将模拟退火算法运用到信号的稀疏分解中,首先随机产生一组原子参数组,然后分别计算每个原子与信号或信号残差的内积的绝对值,找出内积绝对值最大的原子参数组并对它进行模拟退火处理,用处理的结果作为匹配追踪(MP)过程中每一步的最优解.在计算过程中利用原子的特性,进一步提高了信号稀疏分解的速度,并用本文提出的算法与其它方法进行了比较,实验结果表明了该算法的有效性.     

利用混沌优化实现基于MP的信号稀疏分解

信号的稀疏表示在信号处理的许多方面都有重要的应用,但稀疏分解计算量十分巨大,难以被推广而实现产业化.混沌是一种普遍的非线性现象,具有随机性、遍历性和内在规律性的特点,混沌运动能在一定范围内按其自身的规律不重复地遍历所有状态.因此,如果利用混沌变量进行优化搜索,无疑会比随机搜索更具优越性.本文利用变尺度混沌优化方法在优化搜索过程中不断缩小搜索空间,快速寻找匹配追踪(MP)过程中每一步的近似最佳原子,提高信号稀疏分解的速度,算法的有效性为实验结果所证实.     

基于核心原子库和FHT的图像MP稀疏分解快速算法

为提高图像稀疏分解的速度和重构质量,提出一种基于核心原子库的图像MP稀疏分解快速算法。该算法首先利用核心原子库替代图像MP稀疏分解过程中的过完备原子库,可有效提高原子库的形成速度,且为最佳原子的全局搜索提供了可能;然后将图像和核心原子库中原子转换为一维信号,利用一维FHT寻找与待分解图像匹配的最佳原子,从而提高图像与原子的匹配速度。该算法不仅能有效提高图像MP稀疏分解的速度,而且克服了遗传算法局部最优的局限性,实现原子匹配的全局最优,相同条件下其分解结果具有更好的重构质量。实验结果验证了算法的有效性。     

差分跳频信号的存在性检测

提出一种利用小波奇异性检测实现差分跳频信号存在性检测的方法，利用差分跳频信号与噪声信号在波形奇异性上的差异，通过小波分解来获得被检测信号的奇异性检测毕样式可结合FFT运算获得的能量检测结果来判断被检测带宽内是否存在差分跳频信号，仿真结果表明；该方法不仅可用于差分跳频信号的存在性检测。还可用于差分跳频带内噪声功率估算和噪声类型识别。     

基于小波变换的有限长度信号的分解与重构算法

针对Ｍａｌｌａｔ的小波分解与生构的塔式算法，具体地对有限长度信号提供了一种小波分解与重构的算法，该算法仅利用了有限个小波基，无需对信号进行周期延拓，从而可完全无失真地重构信息。     

基于分形维数的FSK信号检测方法的研究

本文着眼干信号的非线性性质,把分形理论引入信号检测,针对FSK信号(铁路移频信号)检测的特点,提出通过计算相关维数做为FSK信号的分形维数的检测方法.本文还用此方法对仿真FSK信号和实际采集的FSK信号做了模拟检测,实验结果表明此方法可以在较强噪声背景下检测出更多低频FSK信号.     

基于经验模态分解的惯性测量单元加速度信号处理

对惯性测量单元(IMU)输出的加速度信号进行频域分析,采用基于连续均方根误差准则的经验模态分解(EMD)去噪方法,将加速度信号低频成分滤除,以降低轨道状态检测中噪声信号对测量精度的影响.对去噪后的加速度信号进行连续两次积分处理,可获得载体的空间运动轨迹.     

基于频移键控信号的车地无线通信质量检测方法研究

车地通信系统的通信质量直接影响线路的正常运营.提出了基于频移键控信号的车地通信质量定量检测方法,通过对频移键控信号的解析运算,对比分析电压幅值、波形失真及误码率等参数,判定轨旁车地通信的通信质量.上海轨道交通2号线的实测结果表明:该检测方法能检测在连续发送模式下的列车精准停车定位单向通信质量,并对故障点进行告警,实现了车地通信质量技术指标的定量分析,提高了故障处理的准确性和检测效率.     

一种基于A/D转换的开关量信号远程检测方法

为了解决铁路监控设备远程监控系统在开关信号传输中的电压信号波动较大、系统不能正常识别的问题,分析了开关量远程检测的主要概念,提出了采用模拟量信号的检测和A/D转换的新设计思想,并完成了电路设计。经现场测试,所设计电路在低压监控系统中能完成开关量的远程精确检测和通信,系统运行状况稳定可靠。     

基于Duffing振子的2FSK信号检测方法研究

针对在强噪声环境中传输的应答器上行链路2FSK信号的检测问题,本文基于混沌系统对初始条件敏感及对噪声免疫的特性,利用Duffing振子检测应答器2FSK信号.结合混沌系统产生相变的条件和2FSK信号的调制方式,给出利用Duffing振子检测微弱2FSK信号的方法和步骤,并利用功率谱熵对系统在策动力作用下所处的不同状态进行判别.在理论分析的基础上,利用Matlab/Simulink建立仿真模型.仿真结果表明,利用Duffng振子检测2FSK信号,及以功率谱熵为判据的方法是可行的,并且其性能优于传统的相干检测法.该方法具有较高的检测精度和很好的抗噪声性能.     

基于小波包能量熵的钢轨波磨检测方法

针对目前轨道波浪型磨损检测效率慢、成功率低等问题,提出一种基于小波包能量熵的轨道波磨检测技术。首先建立轨道波磨简化模型及车辆集总化参数模型并搭建SIMPACK仿真动力学模型,其次创新性地将小波包和能量熵相结合应用在轨道波磨检测领域,再通过仿真模型得到不同波磨分组下的轴箱振动响应,然后对振动加速度信号进行4层小波包分解并计算各节点的小波包能量和小波包能量熵,最后通过对比分析仿真结果确定轨道波磨故障类型。     

基于Duffing振子的轨道移频信号检测方法研究

针对电气化铁路中强干扰环境下ZPW-2000移频信号的检测问题,分析基于快速傅里叶变换方法的传统检测方法的不足。根据混沌系统对噪声免疫及对初始条件敏感的特性,选取Holmes型Duffing振子检测ZPW-2000移频信号。利用混沌系统输出信号的方差与内策动力频率之间的规律及对时域输出的过零点间距的判断检测出上下边频、载频以及低频。最后利用Matlab/Simulink建立仿真模型,仿真结果表明,利用该方法检测ZPW-2000移频信号较传统检测方法具有更好的抗干扰能力和较高的检测精度。