基于自適應(yīng)稀疏表示的振動信號壓縮采樣研究與應(yīng)用.pdf

1、隨著人們安全意識的不斷提高，結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測已成為工程領(lǐng)域的一個熱點研究問題。大型工程結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測系統(tǒng)中需要布置大量的傳感器來采集振動信號，基于奈奎斯特采樣定理的信號采集方法給系統(tǒng)數(shù)據(jù)存儲和傳輸帶來了很大的壓力。
　　近幾年提出的壓縮感知理論為信號壓縮采樣提供了新途徑，稀疏信號可以用低于奈奎斯特采樣定理要求的采樣速率進(jìn)行采樣，然后通過優(yōu)化算法從少量的觀測值中精確重構(gòu)原始信號。本文在對壓縮感知理論學(xué)習(xí)研究的基礎(chǔ)上，結(jié)合振動信號特征設(shè)計了

2、自適應(yīng)稀疏表示的振動信號壓縮采樣系統(tǒng)。本文的主要研究工作如下：
　　1.系統(tǒng)研究了壓縮感知的理論模型，從信號稀疏表示、測量矩陣和重構(gòu)算法這三個方面進(jìn)行了詳細(xì)介紹，結(jié)合振動信號的線性特征，構(gòu)建了適合振動信號稀疏表示的基矩陣—自適應(yīng) AR基，與固定正交的DCT基和DFT基相比，自適應(yīng) AR基能明顯改善信號稀疏表示效果，保證了振動信號重構(gòu)準(zhǔn)確度。
　　2.研究了隨機濾波、偽隨機和均勻隨機這三種壓縮采樣方法，推導(dǎo)出不同壓縮采樣方法對

3、應(yīng)的測量矩陣，并證明了測量矩陣與 DCT基之間的不相關(guān)性，最后仿真對比了不同壓縮采樣方法對信號重構(gòu)質(zhì)量的影響。基于壓縮感知理論的信號采樣方法不僅能獲得準(zhǔn)確重構(gòu)信號，而且有效地減少了采樣次數(shù)。
　　3.結(jié)合自適應(yīng) AR基和均勻隨機壓縮采樣方法設(shè)計了自適應(yīng)稀疏表示的振動信號壓縮采樣系統(tǒng)，詳細(xì)介紹了基于ADuC7026微控制器的信號采樣硬件電路，壓縮采樣斜拉索橋梁模型的振動信號并高概率重構(gòu)。通過實驗證明該系統(tǒng)不僅能有效地壓縮振動信號，而