[發(fā)明專利]基于壓縮感知的稀疏信號欠采樣方法及實現(xiàn)裝置

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201310092206.7
• 申請日: 2013-03-21
• 公開（公告）號: CN103178853A
• 公開（公告）日: 2013-06-26
• 發(fā)明（設計）人: 張京超;付寧;喬立巖;宋平凡
• 申請（專利權(quán)）人: 哈爾濱工業(yè)大學
• 主分類號: H03M1/12
• 分類號: H03M1/12
• 代理公司: 哈爾濱市松花江專利商標事務所 23109
• 代理人: 張宏威

1.基于壓縮感知的稀疏信號欠采樣方法，其特征是：它由以下步驟實現(xiàn)：

步驟一、采用嵌入在FPGA中m序列發(fā)生器產(chǎn)生m序列；并采用FPGA同步產(chǎn)生觸發(fā)信號；

步驟二、將步驟一產(chǎn)生的m序列采用信號調(diào)理電路進行信號調(diào)理，獲得調(diào)理后的m序列；

步驟三、將步驟二獲得的調(diào)理后m序列與被測稀疏信號采用乘法器進行混頻，獲得混頻信號；

步驟四、采用低通濾波器對步驟三獲得的混頻信號進行低通濾波，獲得低通濾波后信號；

步驟五、采用步驟一中產(chǎn)生觸發(fā)信號觸發(fā)采樣電路，并采用采樣電路對步驟四獲得的低通濾波后信號進行采樣，獲得采樣結(jié)果；

步驟六、采用上位機對步驟五獲得的采樣結(jié)果進行信號重構(gòu)，獲得原始被測稀疏信號的重構(gòu)結(jié)果。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于壓縮感知的稀疏信號欠采樣方法，其特征在于步驟六中所述的采用上位機對步驟五獲得的采樣結(jié)果進行信號重構(gòu)的具體方法是：

步驟A、根據(jù)公式：

H(s)＝H₁(s)G(s)

獲得混頻到采樣之間的傳遞函數(shù)H(s)；

式中：H₁(s)為低通濾波器的傳遞函數(shù)，所述低通濾波器為二階巴特沃斯模擬低通濾波器；

G(s)為混頻到采樣之間各級運算放大電路傳遞函數(shù)的連乘積；

H₁(s)是根據(jù)公式：

H1(s)=wc2s2+wcQs+wc2]]>

獲得的；

式中：w_c是低通濾波器的截止頻率，Q是品質(zhì)因數(shù)；s是符號變量；

G(s)是根據(jù)公式：

G(s)＝G₁(s)G₂(s)…G_n(s)

獲得的；

式中：G₁(s)是第一個運算放大電路傳遞函數(shù)；G₂(s)是第二個運算放大電路的傳遞函數(shù)；G_n(s)是第n個運算放大電路的傳遞函數(shù)；n為正整數(shù)；

步驟B、采用雙線性變換法對步驟A獲得的混頻到采樣之間的傳遞函數(shù)H(s)進行離散化處理，獲得數(shù)字濾波器傳遞函數(shù)H(z)，并求得數(shù)字濾波器傳遞函數(shù)H(z)的脈沖響應h(n)；

步驟C、對步驟B中的數(shù)字濾波器傳遞函數(shù)H(z)的脈沖響應h(n)進行翻轉(zhuǎn)，獲得翻轉(zhuǎn)結(jié)果h_r(n)；

步驟D、將步驟一中的m序列P_c(n)和步驟C獲得的翻轉(zhuǎn)結(jié)果h_r(n)做卷積運算，獲得觀測矩陣Φ；

步驟E、根據(jù)公式：

Θ＝ΦΨ

獲得感知矩陣Θ；

式中：Ψ為正交基矩陣，所述Ψ根據(jù)公式：

Ψ＝dftmtx(N)

獲得；所述dftmtx為MATLAB軟件的自帶函數(shù)；

步驟F、根據(jù)步驟E獲得的感知矩陣Θ通過正交匹配追蹤算法實現(xiàn)信號重構(gòu)。