基于壓縮感知的模擬信號采集系統(tǒng)研究.pdf

1、壓縮感知理論于2006年被提出。目前為止，壓縮感知的研究對象大多是已知的離散序列點，且其硬件實現(xiàn)面臨著較大困難。論文據(jù)此展開基于壓縮感知的模擬信號采集系統(tǒng)研究，為壓縮感知觀測矩陣提供一種新的硬件實現(xiàn)方法。
　　論文簡要介紹了傳統(tǒng)乃奎斯特采樣定理，研究了壓縮感知理論的基本概念及實現(xiàn)流程。在第三章中，介紹了現(xiàn)有的觀測矩陣，研究了針對模擬信號隨機(jī)壓縮采樣中所面臨的問題，提出利用隨機(jī)序列實現(xiàn)對信號壓縮采樣的思想和基于“輪換矩陣”及“二次觀

2、測”思想的觀測矩陣設(shè)計方案，并在MATLAB中給出其實現(xiàn)方式，對其與離散傅立葉變換基(DFT)的不相干性參數(shù)及有限等距約束RIC常數(shù)進(jìn)行了計算，對其觀測性能進(jìn)行了仿真，確定選取帶壓縮采樣的高斯矩陣作為模擬信號采集系統(tǒng)的觀測矩陣;介紹了模擬信號采集系統(tǒng)設(shè)計總體框圖，提出了用于采集系統(tǒng)的兩種不同隨機(jī)序列產(chǎn)生方法;給出了改進(jìn)的m序列發(fā)生器電路圖;根據(jù)系統(tǒng)設(shè)計要求，選取MSP430G2單片機(jī)作為系統(tǒng)硬件，介紹了該型單片機(jī)及其外圍模塊，給出了兩種

3、不同隨機(jī)序列產(chǎn)生方式系統(tǒng)的軟件設(shè)計流程圖;研究及對比分析了現(xiàn)有壓縮感知重構(gòu)算法中的凸優(yōu)化算法，貪婪算法及其改進(jìn)性算法的重構(gòu)時間，殘余誤差及其他性能參數(shù)，確定選取子空間追蹤算法(SP)重構(gòu)壓縮采樣信號，給出了基于SP算法的信號重構(gòu)流程。
　　在實驗部分，采用實驗臺中聲音與振動信號對該系統(tǒng)完成了驗證，分析對比了與傳統(tǒng)乃奎斯特采樣方法的差異及不同隨機(jī)序列產(chǎn)生方式的采集系統(tǒng)的性能優(yōu)劣，給出了其誤差來源。實驗證明，該系統(tǒng)能夠以亞乃奎斯特采樣