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软阈值变步长分段自适应匹配追踪算法

2021-06-10李姣军

关键词:信号

李姣军,邱 天,蒋 扬,杨 凡

(重庆理工大学 电气与电子工程学院,重庆 400054)

对于信号数据采集,传统的奈奎斯特采样已广泛应用多年。但是在某些应用中,为了满足实时性和分辨率的需求,软硬件设备面临着许多挑战,如采样频率不够高,数据处理效率较低,占用过多存储空间等问题。近年来,D L Donohon等[1-2]定义一种新的信号采样理论——压缩感知理论(compressed sensing,CS)。CS理论优势表现在获取数据的同时对其进行降维处理,且采样频率远远低于Nyquist采样,既能节省硬件处理时间又可以释放数据存储空间,从而实现软硬件工作资源利用最大化。因其具备以上优点,使得压缩感知应用前景很广,如图像恢复[3]、深度学习[4]、雷达[5]、信道估计[6]等。

目前经典的贪婪算法主要有正交匹配追踪算法(orthogonal matching pursuit,OMP)[7]、正则化正交匹配追踪算法(regularized orthogonal matching pursuit,ROMP)[8]、压缩采样匹配追踪算法(compressive sampling matching pursuit,CoSAMP)[9]等。但上述算法只有在已知信号稀疏度先验信息的前提下,才能有较好的重建质量,而现实应用中大多数信号的稀疏情况都是不确定的。Thong T Do等学者[10]研究并提出稀疏度自适应匹配追踪算法(sparsity adaptive matching pursuit,SAMP),它通过固定步长扩大支撑集大小去逼近真实稀疏度,无需获取稀疏度先验信息即可实现信号重构。但采取固定步长会带来一个问题,若选择步长过大容易造成过估计,影响重构精度;若选择步长过小容易造成欠估计,影响重构效率,因此,如何兼顾重建精度和重建效率是个两难的问题。文献[11]提出一种变步长分段自适应匹配追踪(variable step size stagewise adaptive matching pursuit,VSStAMP)算法。该算法在迭代开始时选择测量矩阵与当前残差前L个最相关原子,放入候选集合,设置阶段标识参数,把迭代分成大步长阶段和小步长阶段,能够在保障重构精度的同时提升重构效率,很大程度上优化了重构性能。……

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