信号采样方法、信号采样系统和信号采样装置制造方法及图纸

本发明专利技术实施例提供一种信号采样方法、信号采样系统和信号采样装置。该信号采样方法包括：根据目标信号对应的应用数据得到与该应用数据相关的m行n列的实数矩阵Ψ，m和n为大于或等于1的整数；根据Ψ获取满足条件(1)的布尔采样矩阵

【技术实现步骤摘要】
信号采样方法、信号采样系统和信号采样装置
本专利技术涉及信号处理领域，尤其涉及一种信号采样方法、信号采样系统和信号采样装置。
技术介绍
传统的信号处理过程可以包括采样、压缩、存储/传输和解压缩四部分，在采样过程中，先按照奈奎斯特(Nyquist)采样定理对原始信号进行数据采集，然后将采集的数据进行压缩，在压缩过程中首先对采集的数据做变换，然后对少数绝对值较大的系数压缩编码，而舍弃其它为零或接近零的系数，其中，在压缩过程中舍弃了采样获得的大部分数据。近年来，提出了一种新的信号采集技术，即，压缩传感技术(CompressiveSensing)，压缩传感技术利用了原始信号s具有稀疏性的特性，即原始信号经正交变换后，只有K个位置未知的非零项。其中，利用压缩传感技术测量的数据量远远小于传统采样所需的数据量。在压缩传感实现的过程中，首先获取原始信号s的采样值(非自适应线性投影)，其中，采样值由等式(1.1)表示：y＝Φα(1.1)其中，y为采样值，Φ为采样矩阵，α为原始信号。原始信号α表示为N项的列向量，并存在稀疏表示，即正交变换Ψ后得到的Ψα＝x只有K(K<<N)个位置未知的非零项。测量值y为M项的列向量(M<<N&M>2K)，采样矩阵Φ是M行N列的矩阵。在获取原始信号的采样值y，再经存储/传输之后，可以进行信号重构。由此可知，使用压缩感知技术对信号进行处理分为信号采样阶段和信号恢复阶段。信号采样阶段包括构建采样矩阵和使用采样矩阵对信号数据进行采样。现有采样矩阵的构建方式可以分为两种，第一种是构建与应用数据无关的采样矩阵，第二种是构建与应用数据相关的采样矩阵。与应用数据无关的采样矩阵可以是服从高斯分布的实数矩阵，也可以是服从伯努利分布的随机布尔矩阵。从硬件角度出发，一般偏向于使用随机布尔矩阵，但使用随机布尔矩阵对数据进行采样，不能很好地利用数据内在的特点，从而导致采样值的准确度较差。而采用与应用数据相关的采样矩阵对信号进行采样，则可以学习应用数据的内在模式，从而可以更好的利用数据信息，使得在信息密集区域多采集，信息稀疏区域少采集，来达到更高的信号质量或者更少的采样数。但是基于通过学习原始信号对应的应用数据来构造与数据相关的采样矩阵，生成的是与应用数据相关的实数采样矩阵，而根据实数采样矩阵采样信号使用的硬件在一定程度上实现较难，且功耗较高。
技术实现思路
本专利技术提供一种信号采样方法、信号采样系统和信号采样装置，能够降低根据数据相关采样矩阵对信号进行采样所使用的硬件的复杂度和功耗。第一方面，本专利技术提供了一种信号采样方法。首先，根据目标信号对应的应用数据获取与该应用数据相关的m行n列的实数矩阵Ψ，m和n为大于或等于1的整数。然后根据Ψ获取满足条件(1)的布尔采样矩阵其中，T为m行m列的矩阵，D为m行m列的对角矩阵。最后，根据对目标信号进行采样，得到采样值。本专利技术的信号采样方法，将与应用数据相关的实数采样矩阵转换为与应用数据相关的布尔采样矩阵，然后再根据该布尔采样矩阵对目标信号进行采样。根据与应用数据相关的布尔采样矩阵对目标信号采样，既能够更好地利用数据的信息，又能降低采样时使用的硬件的复杂度和功耗。在一种可能的实现方式中，TT×T＝D2包括：TT×T＝I，I为单位矩阵。在一种可能的实现方式中，根据Ψ获取满足条件(1)的布尔采样矩阵时，先随机初始化所述T的第一行t1的值；随机初始化所述的第一行然后依次根据Ψ和所述T的t1至第i-1行ti-1获取所述的满足条件(2)的第i行其中，i为大于1且小于或等于m的整数。上述实现方式先初始化T的第一行，然后通过公式(2)来依次获取的其他行，将非线性约束条件转换成线性约束条件，可以降低求解的复杂度。第二方面，提供了一种信号采样系统。该信号采样系统包括实数采样矩阵获取模块、布尔采样矩阵获取模块和采样模块。实数采样矩阵获取模块用于根据目标信号对应的应用数据获取与应用数据相关的采样矩阵Ψ，Ψ为m行n列的实数矩阵，m和n为大于或等于1的整数。布尔采样矩阵获取模块用于根据Ψ获取满足条件(1)的布尔采样矩阵其中，T为m行m列的矩阵，D为m行m列的对角矩阵。采样模块用于根据对目标信号进行采样，得到采样值。本专利技术的信号采样系统，将与应用数据相关的实数采样矩阵转换为与应用数据相关的布尔采样矩阵，然后再根据该布尔采样矩阵对目标信号进行采样。根据与应用数据相关的布尔采样矩阵对目标信号采样，既能够更好地利用数据的信息，又能降低采样时使用的硬件的复杂度和功耗。在一种可能的实现方式中，TT×T＝D2包括：TT×T＝I，I为单位矩阵。在一种可能的实现方式中，布尔采样矩阵获取模块具体用于随机初始化T的第一行t1的值；随机初始化所述的第一行并依次根据Ψ和T的t1至第i-1行ti-1获取的满足条件(2)的第i行其中，i为大于1且小于或等于m的整数。上述实现方式中的信号采样系统先初始化T的第一行和的第一行，然后通过公式(2)来依次获取T的其他行。在获取T的每一行时，可以同时得到的对应的行，将非线性约束条件转换成线性约束条件，可以降低求解的复杂度。第三方面，提供了一种信号采样装置。该信号采样装置包括实数采样矩阵获取模块、布尔采样矩阵获取模块和采样模块。实数采样矩阵获取模块用于根据目标信号对应的应用数据获取与应用数据相关的采样矩阵Ψ，Ψ为m行n列的实数矩阵，m和n为大于或等于1的整数。布尔采样矩阵获取模块用于根据Ψ获取满足条件(1)的布尔采样矩阵其中，T为m行m列的矩阵，D为m行m列的对角矩阵。采样模块用于根据对目标信号进行采样，得到采样值。本专利技术的信号采样装置，将与应用数据相关的实数采样矩阵转换为与应用数据相关的布尔采样矩阵，然后再根据该布尔采样矩阵对目标信号进行采样。根据与应用数据相关的布尔采样矩阵对目标信号采样，既能够更好地利用数据的信息，又能降低采样时使用的硬件的复杂度和功耗。在一种可能的实现方式中，TT×T＝D2包括：TT×T＝I，I为单位矩阵。在一种可能的实现方式中，布尔采样矩阵获取模块具体用于随机初始化T的第一行t1的值；随机初始化所述的第一行并依次根据Ψ和T的t1至第i-1行ti-1获取的满足条件(2)的第i行其中，i为大于1且小于或等于m的整数。上述实现方式中的信号采样装置先初始化T的第一行和的第一行，然后通过公式(2)来依次获取T的其他行。在获取T的每一行时，可以同时得到的对应的行，将非线性约束条件转换成线性约束条件，可以降低求解的复杂度。第四方面，提供了一种信号采样装置，包括存储器和处理器。该存储器用于存储程序，该处理器用于执行存储器存储的程序。当存储器存储的程序被执行时，处理器用于执行第一方面的方法。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例的技术方案，下面将对本专利技术实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面所描述的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1是本专利技术实施例的信号采样方法的示意性流程图；图2是本专利技术实施例的获取布尔采样矩阵的方法的示意性流程图；图3是本专利技术实施例的信号采样系统的示意性结构图。图4是本专利技术实施例的信号采样装置的示意性结构图。图5是本专利技术实施例的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种信号采样方法，其特征在于，包括：根据目标信号对应的应用数据获取与所述应用数据相关的采样矩阵Ψ，所述Ψ为m行n列的实数矩阵，m和n为大于或等于1的整数；根据所述Ψ获取满足条件(1)的布尔采样矩阵

【技术特征摘要】
1.一种信号采样方法，其特征在于，包括：根据目标信号对应的应用数据获取与所述应用数据相关的采样矩阵Ψ，所述Ψ为m行n列的实数矩阵，m和n为大于或等于1的整数；根据所述Ψ获取满足条件(1)的布尔采样矩阵其中，所述T为m行m列的矩阵，所述D为m行m列的对角矩阵；根据所述对所述目标信号进行采样，得到采样值。2.根据权利要求1所述的信号采样方法，其特征在于，所述TT×T＝D2包括：TT×T＝I，所述I为单位矩阵。3.根据权利要求1所述的信号采样方法，其特征在于，所述根据Ψ获取满足条件(1)的布尔采样矩阵包括：随机初始化所述T的第一行t1；随机初始化所述的第一行依次根据所述Ψ和所述T的t1至第i-1行ti-1获取所述的满足条件(2)的第i行其中，i为大于1且小于或等于m的整数。4.一种信号采样系统，其特征在于，包括：实数采样矩阵获取模块，用于根据目标信号对应的应用数据获取与所述应用数据相关的采样矩阵Ψ，所述Ψ为m行n列的实数矩阵，m和n为大于或等于1的整数；布尔采样矩阵获取模块，用于根据所述Ψ获取满足条件(1)的布尔采样矩阵其中，所述T为m行m列的矩阵，所述D为m行m列的对角矩阵；采样模块，用于根据所述对所述目标信号进行采样，得到采样值。5.根据权利要求4所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：余浩，王雨豪，王侃文，杨伟，
申请(专利权)人：华为技术有限公司，南洋理工大学，
类型：发明
国别省市：广东,44