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信号稀疏表示理论及其应用
信号稀疏表示理论及其应用信号稀疏表示理论及其应用郭金库刘光斌余志勇吴瑾颖著斜学出版社北京内容简介信号稀疏表示是一种新兴的信号分析和综合的方法,吸引了研究者的大量关注,同时被应用到信号处理的许多方面,如非平稳信号分析,信号编码、识别与信号去噪,压缩感知,盲源分离等。信号稀疏表示方向的研究热点主要集中在稀硫分解算法、过完备原子字典和稀硫表示的应用等方面。本书在介绍国内外该研究方向研究进展的基础上,重点介绍了作者在稀疏分解快速算法、色散原子字典,稀疏表示在线性调频信号参数估计以及电磁兼容测试信号处理等方面的研究成果。本书可供从事信号与信息处理信号表示、非平稳信号分析等方面工作的科研工作人员和研究生学习、研究使用图书在版编目CIP)数据信号稀疏表示理论及其应用/郭金库等著,一北京:科学出版社2013IsBN978-7-03-038209-2Ⅰ.信…Ⅱ郭…Ⅲ.信号处理Ⅳ.TN91.7中国版本图书馆CP数据核字(2013)第171727号责任編辑:魏英杰杨向萍/责任校对:桂伟利责任印制:张倩/封面设计:陈敬荦幽社出版北京东黄城根北街16号邮政编码:10717http://www.sciencep,com此象通州皇家印刺厂印刷科学出版社发行各地新华书店经销2013年7月第一版开本:720×1000B52013年7月第一次印刷印张:91/4字数:176000定价:50.00元(如有印装质量问题,我社负责调换(科印〉)前言信号稀疏表示是过去近20年来信号处理界一个非常引人关注的硏究领域,众多硏究论文和专题研讨会表明了该领域的蓬勃发展。信号稀疏表示的目的就是在给定的过完备字典中用尽可能少的原子来表示信号,可以获得信号更为简洁的表示方式,从而使我们更容易地获取信号中所蕴含的信息,更方便进一步对信号进行加工处理,如压缩、编码等。信号稀疏表示方向的研究热点主要集中在稀疏分解算法、过完备原子字典和稀疏表示的应用等方面。本书在介绍国内外该方向研究进展的基础上,重点介绍作者在稀疏分解快速算法、色散原子字典及稀疏表示在线性调频信号参数估计等方面的研究成果。全书共分为6章。第1章为绪论,在回顾传统的非平稳信号分析方法的基础上引出信号稀疏表示的基本思想,并介绍稀疏表示理论的发展历程和研究现状。第2章首先给岀稀疏逼近和稀疏表示的定义,然后简要介绍常用的稀疏分解算法和时频原子字典,最后介绍一种利用稀疏表示结果构造的时频分布。第3章利用 Gabor原子特点,构造一种随信号或分解残留信号自适应变化的 Gabor子字典,提出基于自适应 Gabor子字典的匹配追踪算法并证明了算法的收敛性。进一步,基于离散自适应 Gabor子字典提出相应的匹配追踪快速算法并分析了计算复杂度。最后利用数值实验结果验证了提出的方法与传统的匹配追踪算法具有相同的计算精度。第4章为了描述色散信号,利用色散关系或者近似色散关系设计出能够描述色散特性的原子,并构造色散原子字典。针对类似色散原子这种瞬时频率随时间非线性变化的时频原子,给出一种非负、无交叉项的能量时频分布。第5章研究信号稀疏表示在线性调频信号的参数估计及线性时不变系统辨识中的应用。第6章探讨信号稀疏表示在电磁兼容现场测试信号处理方面的应用。本书的很多研究成果是在清华大学自动化系邹红星教授的指导和信号稀疏表示理论及其应用帮助下完成的,这为本书的写作打下了坚实的基础。同时,第二炮兵工程大学的领导也一直关心和支持作者的课题研究,尤其是本书的出版得到了第二炮兵工程大学控制工程系的直接支持和帮助。在本书出版之际谨向他们表示衷心的感谢!另外,借此杋会特别感谢第二炮兵工程大学控制工程系以及清华大学自动化系的周志杰、苏娟、郜震宵、杨晓君、王榕、马竞伟、俞力杰、刘冰、汪洪桥、胡来红、孙振生、席建祥等老师和同学的帮助。本书的出版得到了国家自然科学基金项目(61201120)、中国博士后科学基金(2012M521904)和第二炮兵工程大学创新性探索项目的资助。作者2年6月目录前言第1章绪论1.1非平稳信号分析方法·1.2基于基分解的线性时频表示1.2.1傅里叶变换1.2.2短时傅里叶变换………1124561.2.3小波变换1.2.4基分解的不足·1.3经典的时频分布101.3.1 Wigner- ville分布……101.3.2 Cohen类时频分布……1.4稀疏表示方法121.4.1稀疏的就是更优的121.4.2稀疏表示理论的发展141.4.3稀疏表示的应用………………………191.5本书的结构安排……21第2章信号的稀疏表示…222.1稀疏逼近与稀疏表示222.2常用的稀疏分解算法242.2.1框架算法………252.2.2匹配追踪算法262.2.3基追踪算法262.2.4稀疏分解算法的信号精确重构条件∵272.3时频原子字典…………………282.3.1 Gabor原子字典…282.3.2 Chirplet字典………………………29信号稀疏表示理论及其应用2.3.3 FMm let字典………292.3.4 Dopplerlet字典302.4稀疏表示与时频分布…302.5本章小结…34第3章自适应 Gabor子字典的匹配追踪算法363.Ⅰ稀疏分解与匹配追踪算法363.1.1基本的匹配追踪算法………………363.1.2正交匹配追踪算法……383.1.3匹配追踪算法的计算和存储瓶颈……403.2自适应 Gabor子字典…………443.3自适应子字典的匹配追踪算法收敛性493.4离散自适应子字典的匹配追踪快速算法3.5算法验证与实验…603.6应用GPU实现的匹配追踪算法…633.7本章小结··67第4章基于色散原子字典的信号稀疏表示…684.1稀疏表示与原子字典…694.2色散原子字典……………724.2.1稳态相位法4.2.2初始波形及色散原子734.2.3色散原子字典的构造754.2.4基于色散原子字典的稀疏表示…………764.3非负的无交叉项时频分布…804.3.1时频半仿射平面…804.3.2色散原子的非负、无交叉项的时频分布…834.4应用854.5本章小结…88第5章稀疏表示在线性调频信号参数估计及线性时不变系统辨识中的应用895.1基于稀疏信息的线性调频信号参数估计…895.1.1线性调频信号的参数估计89目录5.1.2线性调频率估计·955.1.3初始频率与结束频率估计985.1.4实验结果1005.1.5讨论1055.2稀疏分解在系统辨识中的应用…1065.2.1基于互功率谱的线性时不变系统辨识………1065.2.2匹配追踪算法的降噪原理1085.2.3利用稀疏分解进行线性时不变系统辨识1095.3本章小结…112第6章基于稀疏表示的电磁兼容测试信号处理技术………1136.1现阶段电磁兼容现场测试信号处理面临的难题…………1136.2国内外研究现状…1146.3稀疏表示在电磁兼容测试信号处理中的优势以及待解决的问题117参考文献119附录:自适应子字典的匹配追踪算法参考程序……133第1章绪论1.1非平稳信号分析方法信号的傅里叶变换和反变换实现了信号在时域和频域內的相互转换。傅里叶变换将信号分解为不同频率分量的线性组合,其结果可以告诉我们信号是由多少个正弦波叠加而成,以及相对的幅度。由于不能给出关于这些频率分量何时出现与何时消亡的时变信息,因此傅里叶变换比较适用于分析频率成分不随时间变化的平稳信号。但是,人们发现众多的实际信号却具有明显的非平稳特征。信号的平稳性或非平稳性主要是根据信号的统计量特征来衡量。常用的统计量包括均值(一阶统计量)、相关函数与功率谱密度(二阶统计量),以及高阶矩与高阶谱等(高阶统计量)。若信号的联合分布函数相对于时间是不变的,即信号的各阶统计量与时间无关,则称信号是平稳信号。若信号某阶统计量随时间变化,则称信号为非平稳信号或者时变信号,2。现实世界中存在着各种频率随时间变化的信号,如人类的声音、动物的叫声雷达和声呐信号、生物医学信号等。这些信号都是典型的非平稳信号,它们共同的特点都是持续时间有限,并且自相关函数或功率谱密度是随时间变化的。当研究和处理非平稳信号时,传统的傅里叶变换不能提供对信号频谱时变特征的有效分析和处理,也就是说,频谱和功率谱并不能清楚地描述信号的某个频率分量出现的具体时间及变化趋势。非平稳信号分析与处理是现代信号处理的一个重要研究内容和发展方向,在通信、雷达、信息对抗、自动控制、模式识别、水声、地震勘测和生物医学工程等领域有着广泛应用24。非平稳信号分析方法可以分为线性时频表示、非线性时频分布和信号的稀疏表示(图1-1)。假设信号为几个分量信号的线性组合,如果信号的时频表示也可以表示为这几个分量时频表示的相同线性组合,则这种时频表示称为线性时频表示;否则,称为非线性时频表示,2。传统意义上的线性时频表示通
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介绍saber仿真的很好的书籍 建议按步骤学习SABER电气系统培训手册Saber ElectricalSystems Workshop练习指南北京才略科技有限公司TEL:010)82673952/82673953SABER电气系统培训手册介绍Saber Electrical Systems介绍本课程的目的是使用户熟悉 Saber模拟器。课程为 Saber功能培训:这一部分通过相关的简单电路和系统集中讲解如何使用 Saber模拟器的各个功能。内容用户应从以下内容出发:如何应用 Saber改善电路和系统设计如何通过 Saber进行由上至下和由下至上设计如何完成不同类型的分析如何使用 Saber模型如何使用 Saber模型库如何查阅帮助如出错如何解决背景要求需具备基本的工程知识熟练的计算机操作·非必需不需要具备仿真经验北京才略科技有限公司TEL:010)82673952/82673953SABER电气系统培训手册相关说明相关说明Saber book, Saber在线帮助系统,描述了 Saber sketch和 Cosmos Scope的特性以及 Saber的一般功能,比如菜单的使用和打印。还提供了每个 Saber命令和 Saber guide界面的详细信息Sorh8 ing Saberi讲解如何在 Saber sketch中生成电路设计图并如何应用 Saber分析Getting Started Using Saber with the Frameway integrations帮助您分析两个示范电路,并使您熟悉在 Cadence和 Mentor图表的框架环境下主要的使用过程。Analyzing Designs Using saber描述了如何应用 Saber获取图表、模拟设计和优化参数值Saber Design Esamples示范如何应用 Saber对设计图进行仿真和分析。北京才略科技有限公司TEL:010)82673952/82673953SABER电气系统培训手册惯例Saber Electrical systems惯例培训手册采用以下惯例ButtonButton这样的字体用来在用户界面上突出显示按键的描述和编号。ComputerComputer”这样的字体用来突出屏幕上输入内容(即您在命令行或某区域输入内容)。Dialog Menu Form“ DialogMenu Forn”这样的字体表示对话框标题土级菜单标题及表格标题。DocnammeNonAme”这样的字体用来指示印刷手写体标题(同 Computer字样)FieldNameFieldName”这样的字体用来突出区域名称。FilenameFilename”这样的字体显示路径称或目录名称。Menuchoice“ Menu choice”这样的体用来突出菜单路径,如引导选择Fie>openDesign单击迅速地按动并松开鼠标键按键并保持按鼠标键,并不松开。双击连续两次快速按动松开鼠标键。北京才略科技有限公司TEL:010)82673952/82673953SABER电气系统培训手册Saber Electrical SystemsLab#1-DC分析在第一个练习,您将对DC(工作点)分析进行基础的了解。这是你在大部分设计中将要作的基本分析。打开RLC设计UNIX用户1.找到 Saber_ Training_ Files/Saber_ Electrical_Training/ Feature Labs目录2.输入: sketchWindows用户:1. itf Start >Programs Synopsys >Saben)XX> Saber Sketch所有用户(从 Saber Sketch下拉菜单中1.选择Fie>Open> Design2左键单击并按住鼠标在菜单上打开下拉萊单。滑动光标选择相应子菜单并展开。点击下拉菜单中部可固定蕖单,即使松开鼠标键,菜单也不会弹回。3.浏览RLC自录(在 Saber_Training Files/Saber_ Electrical_TrainingFeature Labs路径下)。4.双击 Open Design中的exrl文件名(如果文件扩展名可见,选择带有 ai sch扩展名的文件)。RLC示意图显示如下:25mwimid Ivoutv pulse initial: 0ouselu北京才略科技有限公司TEL:010)82673952/82673953SABER电气系统培训手册Lab#1-DC分析从此处,您开始在 Saber Sketch中设计。5.点击Show/ Hide Saber Guide按键,该按键使您可以进λ Saber guide仿真,在整个设计过程中都将用到该按键。(按键位于Saber sketch图标栏的右侧)。Saber guide图标栏出现。工作点分析1.点击 Operating Point按键,幸2.点击OK,接受默认。生成列表,确定工作点(在生成列表前如提示是否保存,回答yes)。如有错误,将有信息提示。点击 Simulation Transcript按键 Smdl,打开 Saber Guide transcrip窗口您可以通过 Saber guide Transcript窗口监控 Saber guide命令进程。也可显示完成一次分析的执行时间。3.当分析完成,从 Saber sketch下拉菜单中选择Results> Operating Point Report2.显示分析结果。4.单击OK接受工作点报告缺省值Report Tool弹出,显示分析结果。注意所有的显示值都为0。检查该结果是否正确,查看驱动滤波器源电压的初始值。该示意图显示电压初始值为0,脉冲值为1。表示在0时刻电源电压为0,所以该结果正确为得到DC分析的非零值,您可以改变电源的初始值,例如,您可以将初始值设为1,脉冲值置为0。这样您将得到棉反的波形改变输人电压并重新分析1.改变示例中电源的初始电压a,在 initial:0处的0附近单击左键b.通过箭头键将光标置于0的右侧(如果需要)c,单击删除键删除0,在该位置键入1d.单击 Return{ Enter)或鼠标左键2.改变示例中的脉冲值a.在puse:1处的0附近单击左键b.通过箭头键将光标置于1的右侧(如果需要)c.单击删除键删除1,在该位置键入0d.单击 Return( Enter)或鼠标左键北京才略科技有限公司TEL:010)82673952/82673953SABER电气系统培训手册Saber Electrical Systems您已完成下面两项工作改变了示例中电源的初始电压及脉冲值。当您编辑列表并输入 Saber时,这些值会随之自动动态改变,这就意味着模拟器已经接收了新值,您不需要保存或重新生成网表(您可以在 Saber Guide Transcript窗口中看到这些值的变化)。现在重新启动DC分析,除了相应的变化,您可以看到 Saber执行分析时有很多选项。3.从 Saber Guide下拉菜单栏中,选择Analyses Operating Point DC Operating Point.*4.在 Operating Point分析中,分析结束后,执行以下操作,工作点报告可以自动显示在Saber guide transcriptt窗口内a.点击 Display After Analysis旁边的Yes按钮b.点击OKc.在 Saber Guide Transcript窗口内查看结果结果显示1V的输入电压产生0909V输出电压。你理解这个结果吗?为什么?为了便于结合给定电压与实际设计示意图进行分析,可按如下方法在 Saber sketch i中显示DC分析结果:标注分析结果1.从 Saber Sketch下拉菜单栏中选择 Results> Back Annotation2.在后注释栏点击OK注意示例中仿真电压如何出现关闭Lab#11.按以下步骤关闭报告及报告工具栏a.选择File>Cose关闭报告,关闭前不保存 de. rpt文件b,.选择File> Close Window关闭报告工具2.恢复电压源初始值,为下一练习作准备(即将初始值还原为0,脉冲还原为1)请告知培训人员您已经完成了第一部分的内容。北京才略科技有限公司TEL:010)82673952/82673953SABER电气系统培训手册Saber Electrical SystemsLab#2一时域分析在本节,您将对RLC滤波器进行时域(瞬态)分析,以确定其脉冲输入响应。继续采用您上一节建立的RLC电路。瞬态分析1.点击 Transient Analysis按钮,2.在时域瞬态分析中,输入数值:a. End Time: Jomb. Time Step: 0. Iu选择该值是因为脉冲升降时间是1毫秒,初始时间长应置为110脉冲时间)Run DC Analysis First: Yesd. Plot After Analysis: Yes-Open Onl3.点击OK执行分析完成瞬态分析, OsmoscOpe.信号管理器和图形窗们命自动打开Cosmos scope的使用当完成分析后, OsmoscOpe自动打开(因为分析中您选择了Yes. Open Only to Plot AfterAnalysis)。同样生成了两个窗口,如下所示信号管理器 Signal Manager:信号管理器显示当前激活状态下了图形文件名称(图形文件包含仿真数据在 OsmoscOpe中可见)。gnal ManagerFe Polle SionalsSignal FiterOpen ClothesPlotsClose Plotfdles( 1]ex die. ac ai plDisplay PottiesSetupMatch All图形文件窗口 Plot file window:图形文件窗口显示相应图形文件中的信号名称。北京才略科技有限公司TEL:010)82673952/82673953
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机械臂避障路径规划仿真 蚁群算法 三维路径规划.zip
【实例简介】本压缩包包含蚁群算法对三维空间进行路径规划，用于机械臂的避障路径规划，通过对三维空间进行栅格划分，确定可视区域，使用蚁群算法规划出避障路线。
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