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.     

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。     

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。     

基于稀疏分解的微弱信号检测方法

微弱信号的检测在通信、雷达、声纳等领域有着重要的意义,一直是信号处理的难点。本文将信号稀疏分解思想应用于信号检测,提出一种算法。算法中信号稀疏分解采用Matching Pursuit(MP)算法实现,原子采用正弦波模型,通过对正弦波模型伸缩和平移形成过完备原子库。由MP分解结果,可检测出淹没在强噪声环境中的微弱正弦信号的幅度、频率和初相位参数,从而恢复出待检测的微弱正弦信号。所提出方法在-40 dB极低信噪比环境下可以同时检测多个正弦信号。计算机仿真结果证实了算法的有效性。     

基于人工鱼优化的MP超声微弱信号提取方法研究

强噪声背景下微弱信号的提取一直是超声信号处理领域研究的一个难题,传统的信号处理方法难以准确提取弱缺陷信号,稀疏分解方法为提高超声弱缺陷的检出率开辟一条新途径,但计算量大是困扰其应用的一个主要因素。本文提出一种人工鱼群优化匹配追踪的快速算法。人工鱼是一种新型智能优化算法,具有并行寻优、全局收敛性好,对初值不敏感的特点。利用本文算法在重建信号质量不变的情况下,提高稀疏分解在冗余字典中原子匹配的速度和精度,满足信号处理实时性要求。采用与超声信号最优匹配的Gabor函数,经伸缩和平移生成过完备原子库,提高对超声信号的表达能力。通过仿真分析和实际检测铸钢试件,表明该方法能够有效地检测出强噪声背景下的弱信号。     

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。     

基于MP分解的相干线性调频信号DOA估计

针对具有时变方向向量的相干线性调频信号,本文提出一种基于MP（Matching Pursuit）方法实现的DOA估计算法。根据线性调频信号形式和阵列结构分别建立过完备原子库,通过对阵列接收数据在原子库上的MP分解过程,寻找出每一步分解的最佳原子,进而由最佳原子的参数获得信号的DOA估计,该算法不需要采用空间平滑处理,估计性能优于传统空间时频分布（STFD）方法,尤其在欠采样、低信噪比、多信源情况下算法仍然有较高的估计精度。理论分析及计算机仿真结果验证了算法的有效性。     

基于参数优化VMD和SPWVD的轨道波磨辨识方法

为了有效检测轨道波磨故障,提出一种基于参数优化变分模态分解(VMD,Variable Mode Decomposition)和平滑伪维格纳分布(SPWVD,Smooth Pseudo Wigner Ville Distribution)的轨道波磨辨识方法。采用变步长最小均方(VSSLMS,Variable Step Size Least Mean Square)算法对列车轴箱振动加速度原始信号滤波;对滤波后的信号进行变分模态分解,将分解信号包络熵作为轨道波磨辨识的指标;采用平滑伪维格纳分布对分解后的信号进行时频分析,确定波磨发生的位置及波长;通过仿真信号与实例验证方法的有效性。验证结果表明,该方法可提高轨道波磨辨识的准确性,辅助轨道维修和养护。     

基于收缩映射混沌键控信号的相关解调

提出了一种基于收缩映射的混沌键控信号解调方案，给出了系统误码性能的数学表达式。该方案将所传输的数字信号映射为混沌系统的两种不同的同步相位，再利用接收端提供的同步信号将其提取出来。仿真结构表明，该方案能够快速实现同步，有较强的鲁棒性，同时系统结构也较为简单。     

基于混沌优化的电力无源滤波器参数设计

针对目前电网谐波治理,考虑到无源滤渡器设计的现状,以及现有优化设计方法中假设条件较多、寻优能力不强等问题,提出了一种无源滤波器的多目标优化设计方法.利用混沌算法,将无源滤波器的初期投资、无功功率补偿、滤波后电网谐波含量作为目标,进行无源滤波器的参数优化设计.实践证明,该方法设计的无源滤波器具有较好的综合性能.     

混沌蚁群算法在空车调整问题中的应用

根据空车车流的混沌特性,以空车走行公里数最少为优化目标,提出了采用混沌蚁群算法求解空车调整问题.通过算例求解,验证了采用混沌蚁群算法求解空车调整问题的合理性和有效性.