刘舒宁 邓 锴 王长红

(1 中国科学院大学 北京 100049)

(2 中国科学院声学研究所 北京 100190)

(3 北京市海洋声学装备工程技术研究中心 北京 100190)

0 引言

宽带多普勒测速采用模拟方式处理宽带回波信号，在模拟域进行混频处理很难保证混频信号的绝对正交，因此会产生相频失真。若直接对回波信号以奈奎斯特速率采样将信号从模拟域转化到数字域处理，则对A/D要求高，在硬件上难以实现。一种解决方法是对宽带回波信号进行带通采样[1]，由信号的中心频率与带宽决定采样频率。文献[2]指出，对于高频信号来说，要想获得较高的信号采样量化信噪比，带通采样频率宜尽可能选高一些。文献[3–4]也指出，对于高频宽带信号，带通采样的采样率以及采样后的数据量依然非常高，并提出了利用压缩感知理论对信号以低采样率进行采样、低数据量进行存储的方法。目前宽带信号处理存在的所需采样率高和数据存储空间大的问题，其根本原因在于传统采样的采样率是由信号的频率和带宽决定的。压缩感知(Compressed sensing,CS)[5−7]作为一种新的信号采样方式，可突破均匀采样的限制实现信息采样，即由信号中所含有用信息来决定其采样的数据量，从而减少需采样数据量，提高采样效率。压缩感知在水声领域常被应用于水声信号的压缩重构、水声信道估计等研究中[8−9]。

本文将压缩感知应用于声学多普勒测流测速，对利用压缩感知理论处理宽带回波信号的性能进行研究。利用点回波宽带测频模型[10]设计回波信号，对高采样率离散化后的回波信号数据进行压缩感知观测采样和重构，并比较回波信号在不同的稀疏基和观测矩阵下的信号重构精度，在此基础上选择合适的重构参数。……