جستجوی مقالات مرتبط با کلیدواژه « حسگری فشرده » در نشریات گروه « برق »
تکرار جستجوی کلیدواژه « حسگری فشرده » در نشریات گروه « فنی و مهندسی »-
برای غلبه بر مشکل تخمین کانال در سامانه های چندورودی-چندخروجی انبوه (M-MIMO)، در این مقاله یک طرح تخمین کانال لینک فروسو در ارتباط دوطرفه فرکانسی (FDD) مبتنی بر حسگری فشرده ساختارمند (SCS)، برای کاهش داده آموزشی مورد نیاز پیشنهاد گردیده که توسط آن تنکی مکانی ذاتی کانال های حوزه تاخیر سامانه های چندورودی-چندخروجی انبوه، تقویت می شوند. به همین منظور در ابتدا پس از طرح موضوع روش های مختلف تخمین کانال و بررسی چالش های موجود، با پیشنهاد یک الگوریتم بر پایه الگوریتم حریصانه جستجوی تطابق متعامد (OMP)، به تخمین کانال پرداخته شده است. در این الگوریتم از همبستگی مکانی بین پاسخ ضربه کانال آنتن های مختلف فرستنده برای دقت تخمین کانال استفاده می شود. این همبستگی در زمان تاخیر یکسان مسیرهای تاخیردار تعریف شده است. این الگوریتم تنکی کانال را به صورت تطبیقی به دست می آورد که نافی فرض ایده آل کارهای پیشین مبنی بر در دست داشتن تنکی کانال است. در این صورت این الگوریتم در مواقعی که میزان دقیق تنک بودن کانال مشخص نباشد، کانال را با دقت خوبی تخمین می زند. در نهایت به ارایه شبیه سازی ها که توانایی این روش را در کاهش داده آموزشی مورد نیاز نشان می دهد، پرداخته شده است. شبیه سازی ها نشان می دهند که تخمین کانال پیشنهادی به طور قابل اعتمادی سطح تنکی کانال و مجموعه پشتیبان را نسبت به روش های مشابه به دست می آورد.
کلید واژگان: تخمین کانال, تنکی مکانی, چندورودی-چندخروجی انبوه, حسگری فشرده, داده آموزشی موردنیاز}To overcome the problem of channel estimation in massive multiple-input multiple-output (M-MIMO) systems, in this paper we propose a downlink link channel estimation scheme in frequency-division duplex (FDD) based on structured compressive sensing to reduce the pilot required by which Intrinsic spatial sparsity of M-MIMO delay channels are amplified. For this purpose, first, after discussing the different methods of channel estimation and examining the existing challenges, we define our roadmap and propose our algorithm, in which we estimate the channel based on the greedy orthogonal matching pursuit (OMP) algorithm. In this algorithm, spatial correlation between the channel impulse response of different transmitter antennas is used for accurate channel estimation. This algorithm obtains the channel sparsity in an adaptive way, which negates the ideal assumption of the previous works that the channel sparsity is in hand. In this case, this algorithm estimates the channel with good accuracy in cases when the exact amount of channel sparsity is not known. Finally, we present simulations that demonstrate the ability of this method to reduce the required pilot. The simulations show that the proposed channel estimation reliably obtains the channel sparsity level and the support set compared to similar methods.
Keywords: Channel Estimation, Compressive Sensing, Multiple-input multiple-output, required pilot, spatial sparsity} -
نشریه مهندسی برق و مهندسی کامپیوتر ایران، سال بیست و یکم شماره 2 (پیاپی 79، تابستان 1402)، صص 129 -136
به دلیل شرایط خاص شبکه های حسگری بی سیم از نقطه نظرهایی نظیر محدودیت انرژی، تسریع سرعت همگرایی الگوریتم های این حوزه اهمیت پیدا می کند. این امر در مورد حسگری فشرده توزیع شده که فاز بازسازی پیچیده ای دارد، ضروری تر به نظر می رسد. بر همین اساس در این مقاله، الگوریتم بازسازی حسگری فشرده توزیع شده ای ارایه می شود که امکان بازسازی با نرخ همگرایی بهبودیافته تری را میسر می سازد. الگوریتم پیشنهادی، یک الگوریتم اولیه- دوگانه توزیع شده در یک ساختار افزایشی دوجهته است که در آن پارامترها با زمان تغییر می کنند. تغییرات پارامترها به صورت ضابطه مند و برای آن دسته از مسایل بهینه سازی محدبی انجام می گیرد که در آنها توابعی که بیان کننده قید مسیله و مدل کننده مشارکت بین گره ها هستند، قویا محدب می باشند. شیوه پیشنهادی با شبیه سازی هایی تضمین شده که نشان از عملکرد بالای الگوریتم پیشنهادی به لحاظ سرعت همگرایی، حتی در شرایط سختگیرانه تری نظیر تعداد اندک اندازه گیری ها و یا درجه تنکی پایین تر دارد.
کلید واژگان: الگوریتم پارامتر متغیر, بازسازی توزیع شده, حسگری فشرده, مد افزایشی دوجهته}Distributed Primal-Dual Algorithm with Variable Parameters and Bidirectional Incremental CooperationSpecial conditions of wireless sensor networks, such as energy limitation, make it essential to accelerate the convergence of algorithms in this field, especially in the distributed compressive sensing (DCS) scenarios, which have a complex reconstruction phase. This paper presents a DCS reconstruction algorithm that provides a higher convergence rate. The proposed algorithm is a distributed primal-dual algorithm in a bidirectional incremental cooperation mode where the parameters change with time. The parameters are changed systematically in the convex optimization problems in which the constraint and cooperation functions are strongly convex. The proposed method is supported by simulations, which show the higher performance of the proposed algorithm in terms of convergence rate, even in stricter conditions such as the small number of measurements or the lower degree of sparsity.
Keywords: Stock variable parameter algorithm, distributed reconstruction, compressive sensing, bidirectional incremental mode} -
مهمترین چالش در شبکه های حسگر بی سیم، به حداقل رساندن مصرف انرژی در باتری گره های حسگر و افزایش طول عمر شبکه است. یکی از تکنیک های موثر در کاهش مصرف انرژی در این شبکه ها، تکنیک حسگری فشرده است که با کاهش داده های ارسالی، موجب کاهش مصرف انرژی در شبکه می گردد. از طرفی، برای مقابله با چالش مصرف انرژی، شناخت کامل منابع مصرف انرژی در شبکه ضروری است. مدل های مختلفی برای تحلیل مصرف انرژی در شبکه حسگر بی سیم ارایه شده اند، اما مدل کاملی برای تحلیل انرژی مصرفی مبتنی بر حسگری فشرده ارایه نشده است. از این رو وجود مدلی برای تحلیل مصرف انرژی مبتنی برحسگری فشرده ضرورت می یابد. بر همین اساس، در این مقاله به ارایه مدلی برای تحلیل مصرف انرژی مبتنی بر حسگری فشرده می پردازیم. این مدل می تواند به طراحی بهینه شبکه های حسگر بی سیم مبتنی بر حسگری فشرده با رویکرد بهبود مصرف انرژی کمک موثری نماید.
کلید واژگان: شبکه حسگر بی سیم, حسگری فشرده, مدل انرژی, تحلیل انرژی, تجمیع داده های فشرده}Nowadays, wireless sensor networks (WSNs) have found many applications in a variety of topics. The main purpose of these networks is to measure environmental phenomena and to send read data in multi-hop paths to the sink to be exploited by users. The most important challenge in WSNs is to minimize energy consumption in sensor batteries and increase network lifetime. One of the most important techniques for reducing energy consumption in WSNs is the compressive sensing (CS) technique. CS reduces network energy consumption by reducing data transmission in the network and increasing the network lifetime. The use of CS technique in a WSN results in the production of different models of CS signals. These models are based on spatial, temporal and spatio-temporal sensors readings. On the other hand, in order to overcome the challenge of energy consumption, the exact recognition of energy resources in the network is essential. Energy consumption in a sensor node can be divided into two parts: (a) the energy used for computing; and (b) the energy consumed by the communication. The energy used for the computing consists of three components: 1. sensor energy consumption (data reading), 2. background energy consumption, and 3. energy consumption for processing. The power consumption of the communication includes the following: 1. energy consumption for data transmission; 2. energy consumption for data receiving; 3. energy consumption for sending messages; and 4. energy consumption for receiving messages. Hence, the existence of a model for analyzing energy consumption in a CS-based WSN is necessary. Several models have been developed to analyze energy consumption in a WSN, but there is not a complete model for analyzing energy consumption in a CS-based WSN. In this paper, we study all energy consumption components mentioned above in a CS-based WSN and present a complete model for energy consumption analysis. This model can optimize the design of CS-based WSNs energy efficiency improvement approach. To evaluate the proposed model, we use this model to analyze energy consumption in the compressive data gathering technique which is a CS-based data aggregation method. Using this model can optimize the design of CS-based WSNs.
Keywords: Wireless sensor network, Compressive sensing, Energy model, Compressive data gathering} -
One of the most advanced non-invasive medical imaging methods is MRI that can make a good contrast between soft tissues. The main problem with this method is the time limitation in data acquisition, particularly in dynamic imaging. Radial sampling is an alternative for faster data acquisition and has several advantages compared to Cartesian sampling. Among them, robustness to motion artifacts makes this acquisition useful in cardiac imaging. Recently, CS has been used to accelerate data acquisition in dynamic MRI. Cartesian acquisition uses irregular undersampling patterns to create incoherent artifacts to meet the Incoherent sampling requirement of CS. Radial acquisition, due to its incoherent artifact, even in regular sampling, has an inherent fitness to CS reconstruction. In this study, we reconstruct the (3D) stack of stars data in cardiac imaging using the combination of the TV penalty function and the GRASP algorithm. We reduced the number of spokes from 21 to 13 and then reduced to 8 to observe the performance of the algorithm at a high acceleration factor. We compared the output images of the proposed algorithm with both GRASP and NUFFT algorithms. In all three modes (21, 13, and 8 spokes), average image similarity was increased by at least by 0.4, 0.1 compared to NUFFT, GRASP respectively. Moreover, streaking artifacts were significantly reduced. According to the results, the proposed method can be used on a clinical study for fast dynamic MRI, such as cardiac imaging with the high image quality from low- rate sampling.
Keywords: Cardiac MRI, Golden Ratio Radial Acquisition, Compressive sensing} -
استفاده از حسگری فشرده در سیستم های راداری باعث حذف فیلتر منطبق از گیرنده و کاهش پهنای باند مورد نیاز مبدل آنالوگ به دیجیتال در گیرنده می شود. بنابراین در گیرنده به نرخ اطلاعات کمتری از نرخ نایکوییست نیاز است. یکی از پارامترهای حسگری فشرده ماتریس اندازه گیری است. ماتریس اندازه گیری حسگری فشرده برای سیگنالهای راداری معمولا ماتریس تصادفی انتخاب می شود. گرچه بازیابی دقیق سیگنال با استفاده از ماتریس تصادفی با احتمال بالایی ممکن است و این ماتریس ناهمدوسی بالایی با هر ماتریس پایه ای دارد ولی پیاده سازی آن در عمل تقریبا غیرممکن است. بنابراین بهتر آن است که از ماتریس های معین به عنوان ماتریس اندازه گیری استفاده شود. ماتریس Alltop یکی از این ماتریس های معین است که از دنباله Alltop به دست می آید. استفاده از این ماتریس در حسگری فشرده دارای محدودیت هایی است. در این مقاله ضمن برطرف کردن محدودیت های آن، یک جایگزین مناسب تر برای بلوک فیلتر منطبق بر مبنای حسگری فشرده ارایه خواهد شد که در مقایسه با فیلتر منطبق کارایی بهتری دارد و هدف های راداری را با متوسط خطای کمتری نسبت به فیلتر منطبق بازسازی می نماید.کلید واژگان: حسگری فشرده, رادار, ماتریس اندازه گیری, فیلتر منطبق, ماتریس Alltop}Using of compressive sensing in radar systems caused to eliminate the matched filter from receiver, and to reduce the required receiver analog-to-digital conversion bandwidth in radar systems. One of compressive sensing parameters is measurement matrix. Measurement matrix for radar systems is usually random matrix. Although exact recovery of signal using random matrices is possible with high probability and this matrix is incoherent with every basis matrix but implementation of that is impossible in practice. So it is useful to use deterministic matrices as measurement matrix. One of these matrices is Alltop matrix that obtained from Alltop sequence. There are limitations in use of this matrix for compressive sensing. We not only will resolve These limitations in this article but also will present a suitable alternative for matched filter block based on compressive sensing that has better performance in comparison to matched filter and can reconstruct radar targets with lower error than matched filter.Keywords: Compressive Sensing, Radar, Measurement Matrix, Matched Filter, Alltop Matrix}
-
یکی از روش های اصلی استخراج تصویر سه بعدی از اطلاعات دریافتی در رادارهای دیوارگذر، روش توموگرافی پراشی (DT) است. در این روش به خاطر تعداد زیاد اندازه گیری میدان های دریافتی، زمان دریافت اطلاعات و استخراج تصویر قابل ملاحظه است. روش حسگری فشرده (CS) برای کاهش اندازه گیری ها و صرفه جویی زمانی دریافت اطلاعات در کاربردهای راداری مورد استفاده قرار می گیرد. شرط لازم برای اعمال این روش تنک بودن بردار هدف است. در این مقاله نشان می دهیم با استفاده از روش CS و تبدیل فوریه غیریکنواخت (NUFFT) سرعت اندازه گیری و پردازش روش DT به طور قابل ملاحظه ای افزایش خواهد یافت. شبیه سازی و نتایج اندازه گیری اعتبار روش تصویربرداری را تایید می کند.کلید واژگان: رادارهای دیوارگذر, توموگرافی پراشی, حسگری فشرده, تبدیل فوریه غیریکنواخت}Journal of “Radar”, Volume:7 Issue: 2, 2020, PP 111 -118In this paper, the compressive sensing (CS) method is used in the through the wall radar imaging (TWRI) to reduce the measurement points and data acquisition time, consequently. In fact, the large required amount of measurement points is considered as one of the main challenges in TWRI which can be mitigated by this proposed method. The diffraction tomography (DT) method is the most effeicient conventional method used in TWRI process. By exploiting the advantages of the CS and non uniform fast Fourier transform (NUFFT), the effectiveness and speediness of the DT method is significantly increased. Simulation and experiment results have verified the validity of the proposed imaging method.Keywords: through-the-wall radar imaging (TWRI), diffraction tomography (DT), Compressed Sensing (CS), Nonuniform fast Fourier transform (NUFFT)}
-
تحلیل توالی های ژنی نقطه شروع درک عملکرد ارگانیسم های بیولوژیکی است. در سال های اخیر، هزینه های توالی برداری ژن به شدت کاهش یافته است و مقدار زیادی از داده های ژنومی درحال تولید هستند. ازطرفی، هزینه حافظه ذخیره سازی، پردازش و انتقال این داده ها درحال افزایش است. پردازش این حجم عظیم اطلاعات بیشتر توسط روش های کاراکتر مبنا صورت می گیرد که زمان بر است. ظرفیت های بالقوه فراوانی برای مقابله با این چالش ها در حوزه پردازش سیگنال وجود دارد. بنابراین، نگاه سیگنالی به دنباله های ژنی، پردازش سیگنال ژنوم و فشرده سازی آن می تواند مفید واقع شود. فشرده سازی سیگنال ها هزینه برای آنالیز، فضای حافظه برای ذخیره سازی، پهنای باند برای مبادله و زمان مورد نیاز برای تحلیل را کاهش می دهد. در این مقاله ابتدا دنباله های ژنی کاراکتری به صورت سیگنالی بیان شدند. سپس، سیگنال های ژنومی حاصل توسط روش حسگری فشرده مبتنی بر یادگیری بیزین فشرده سازی شدند. توانایی روش در بازسازی سیگنال های فشرده شده با استفاده از معیارهای PRD و NMSE مورد بررسی قرار گرفت. سپس به منظور مقایسه و بررسی مشابهت دنباله ها، درختچه فیلوژنتیک از روی سیگنال های فشرده شده با نرخ 75% رسم شد. نتایج نشان دادندکه مقایسه دنباله ها با روش سیگنال مبنا با صرف زمان بسیار کمتر 2853/1 ثانیه در مقایسه با روش کاراکتر مبنا با زمان 126 ثانیه صورت می گیرد.
کلید واژگان: توالی ژن فشرده سازی, حسگری فشرده, پردازش سیگنال ژنوم, یادگیری بیزین, درختچه فیلوژنتیک}The analysis of gene sequences is fundamentally important for exploring biological functions. Recently, the cost of gene sequencing has dropped sharply, thereby resulting in the production of considerable genomic data. However, the costs of saving, processing, and transferring these data are rising. At present, processing this massive volume of information is done by character based method which is highly time - consuming. Alternative methods challenge these problems in the realm of signal processing. Accordingly, the signal outlook to the genome, signal processing of the genome and compression of the genome are presently hot issues which are practically in demand. Compression reduces the cost, memory space, bandwidth for exchange, and the time required for analysis. In this study, the character genes were firstly represented as signals. Then, these genomic signals were compressed by compressed sensing. Consequently, they were reconstructed by bayesian learning method. Adopted criteria for reconstruction were PRD and NMSE, respectively. Then, signals were selected with a compression rate of 75% for comparison. Meanwhile, the same cluster analysis was run with character based method. The results indicated that the time needed for signal based method was considerably lower than the character based method.
Keywords: Gene sequence, Compression, Compressed sensing, Genomic signal processing, Bayesian learning, Phylogenetic tree} -
استفاده از سامانه های چندورودی - چندخروجی علاوه بر افزایش ظرفیت، کاهش تاثیرات مخرب ناشی از پدیده چندمسیری، کاهش تداخل با سایر کاربران و نیز دستیابی به نرخ اطلاعاتی بالاتر را به دنبال خواهد داشت. از طرفی استفاده از فناوری امواج میلیمتری و کار در باندهای فرکانسی بالا می تواند از مسایلی همچون ترافیک و تداخل جلوگیری کرده و موجب افزایش قابل ملاحظه نرخ داده، بازده طیفی و پهنای باند وسیعی شود. MIMO انبوه موج میلیمتری با آرایه آنتن لنز میتواند به طور قابل توجهی تعداد زنجیرههای رادیو فرکانسی را کاهش دهد. در این مقاله، دو الگوریتم جدید برای تخمین کانال MIMO انبوه موج میلیمتری ارایه خواهد شد. در این راستا با استفاده از حسگری فشرده الگوریتمی بر پایه بهینه سازی محدب ارایه می شود تا بتواند در باند فرکانسی موج میلیمتری، تخمین کانال را با دقت مناسب و پیچیدگی کم اجرا کند. سپس الگوریتم تخمین دیگری بر پایه روش های حریصانه ارایه می شود. از مزایای این روش کاهش پیچیدگی و حجم محاسباتی پایین و سرعت بازیابی بالای آن است. در نهایت هر دو الگوریتم پیشنهادی با سایر الگوریتم های موجود مقایسه می شوند. نتایج شبیه سازی نشان دهنده عملکرد بهتر الگوریتم های پیشنهادی در مقایسه با سایر الگوریتم ها است.کلید واژگان: موج میلیمتری, چندورودی - چندخروجی, تخمین کانال, حسگری فشرده, آرایه آنتن لنز}The use of multi-input multi-output (MIMO) systems in addition to increasing capacity, reducing the destructive effects of multi-path phenomena, reducing interference with other users, will lead to higher data rates. On the other hand, the use of millimeter-wave technology and work in high-frequency bands can prevent issues such as traffic and interference, and can significantly increase the data rates, spectral efficiency and the bandwidth. The millimeter-wave massive MIMO with the lens antenna array can significantly reduce the number of radio-frequency chains. In this paper, two novel algorithms are proposed for channel estimation in millimeter-wave massive MIMO. In this regard, a new algorithm using the compressive sensing based on the convex optimization is presented for channel estimation with high accuracy and low complexity. Then, the second new algorithm based on the greedy methods is provided. One of the benefits of this algorithm is its reduced computational complexity, and its high recovery speed. Finally, both proposed algorithms are compared with other existing algorithms. The simulation results confirm that the proposed algorithms outperform the existing algorithms.Keywords: Millimeter wave, Multi-input multi-output, channel estimation, Compressive sensing, Lens antenna array}
-
یکی از شایع ترین دلایل مرگ و میر در هنگام تولد نوزاد نقص قلبی است. تشخیص بیماری قلبی نیازمند مشاهده فعالیت قلب است و یکی از مطمئن ترین روش ها برای بررسی سلامت قلب، استخراج فعالیت های الکتریکی قلب یا استخراج الکتروکاردیوگرام است. اما در شرایط خاص مکانی جنین قبل از تولد، استخراج غیر تهاجمی سیگنال الکتروکاردیوگرام چالش برانگیز شده است چرا که علاوه بر قلب جنین، منابع دیگری از قبیل قلب مادر، فعالیت ماهیچه ای مادر و جنین، فعالیت مغزی جنین و نویزهای محیط نیز تاثیر دارند که باعث مخدوش شدن سیگنال قلب جنین می شوند و تحلیل آن را دشوار می کنند. سیگنال قلب مادر به دلیل دامنه زیاد بیشترین تاثیر و سیگنال مغز جنین به دلیل دامنه کم، کمترین تاثیر را در مخدوش شدن سیگنال قلب جنین دارند. این مقاله، روشی جدید برای استخراج الکتروکاردیوگرام جنین از ثبت های شکمی مادر ارائه می دهد. روش پیشنهادی به منظور کاهش پیچیدگی محاسباتی از روش حسگری فشرده و برای تخمین منابع از روش آنالیز سریع مولفه مستقل و همچنین برای نمایش تنک سیگنال ها از دو دیکشنری تبدیل کسینوسی گسسته و تبدیل موجک گسسته استفاده می کند. عملکرد پیاده سازی روش پیشنهادی روی پایگاه داده موجود در چالش 2013 فیزیونت ارزیابی و نتایج به دست آمده با بهترین روش های موجود مقایسه شده است. نتایج به دست آمده نشان می دهد که روش معرفی شده در این مقاله، با میانگین مربعات خطای 65/171، با دقت بیشتری نسبت به سایر روش های موجود قادر به استخراج سیگنال های قلب جنین می باشد.
کلید واژگان: آنالیز سریع مولفه مستقل, حسگری فشرده, سیگنال الکتروکاردیوگرام جنین, تبدیل کسینوسی گسسته, تبدیل موجک گسسته}one of the most prevalent causes for mortality of infants is cardiac failure. Recordings of heart electrical activities by Electrocardiogram (ECG) are a safe method to detect abnormal arrhythmia in time and reduce cardiac failure in newborns. However, the non-invasive extraction of fetal ECG (fECG) from the maternal abdominal is quite challenging, since the fECG signals are often corrupted by some electrical noises from other sources such as: maternal heart activity, uterine contractions, and respiration, in addition to instrumental noises. Among such signals, the maternal heart signal (due to high amplitude) has the most disruptive effect and the fetal brain signal (due to low amplitude) has the least effect on distortion of the fetal heart signal. In this paper, a new method for extracting fECG signals from multichannel abdominal recordings is proposed. The proposed method uses Compressive Sensing (CS)to reduce the computational complexity and fast Independent Component Analysis (fICA) algorithm to estimate the sources. Also, for finding sparse representations of the acquired ECG signals, two dictionaries namely: discrete cosine transformation and discrete wavelet transform are deployed here. The proposed method is then implemented and its performance is tested using the well-known and publicly available database used in 2013 Physionet Challenge. The performance results are compared with that of the best performing existing methods. The results show that the proposed method based on CS and ICA outperforms the existing detection methods with a Mean Minimum Square Error (MMSE) of 171.65, and therefore can be used for non-invasive and reliable extraction fECG from abdominal recordings.
Keywords: Fast independent component analysis, compressive sensing, fetal electrocardiogram signal, discrete cosine transformation, discrete wavelet transform} -
در این مقاله، از بیان تنک سیگنال EEG به منظور طبقه بندی مراحل خواب استفاده شده است. در این راستا دو روند کلی تنک سازی پیشنهاد شده و تاثیر آن ها بر روند تشخیص مراحل چهارگانه خواب بررسی شده است. روش پیشنهادی اول مبتنی بر به کارگیری روش تحلیل مولفه اصلی تنک (SPCA) برای حالت های به کارگیری ویژگی های مختلف، از جمله زمانی، فرکانسی و زمان-فرکانسی و اعمال به کلاس بندی ماشین بردار پشتیبان (SVM) است. روش پیشنهادی دوم بر اساس به کارگیری طبقه بندی کننده مبتنی بر بیان تنک (SRC) است که از الگوریتم پیگیر تطبیق متعامد (OMP) در مرحله ایجاد دیکشنری و بیان تنک بهره می برد. به منظور ارزیابی کارایی الگوریتم های پیشنهادی، عملکرد آن ها با الگوریتم های موجود مشابه مقایسه شده است و بدین منظور از داده های ثبت شده در پایگاه داده بین المللی PhysioNet استفاده شده است. مقایسه نتایج روش های پیشنهادی نشان دهنده بالاتر بودن دقت میانگین روش پیشنهادی اول نسبت به روش PCA و روش یادگیری عمیق به ترتیب %8.36 و %8.26 است. همچنین سرعت اجرای روش پیشنهادی دوم نسبت به دو روش مذکور %118 و %72 بالاتر است.کلید واژگان: کلاس بندی خواب, حسگری فشرده, تنک سازی, سیگنال الکتروانسفالوگرام}In this paper, sparse representation of EEG signal is used to automatically classify sleep stages. In this regard, two general sparse representation trends are proposed to classify 4-class sleep stages. The first proposed method is based on sparse principal component analysis (SPCA) which uses different features including time, frequency, and time-frequency features applied to support vector machine (SVM) classifier. The second proposed method is based on sparse representation-based classifier (SRC) which uses orthogonal matching pursuit (OMP) algorithm to obtain sparse coding of the EEG signal. In order to evaluate the effectiveness of the proposed algorithms, their performance is compared with the conventional SVM classification based on PCA method using time, frequency, and time-frequency features. The study is carried out on EEG signal from Physionet international database. Simulation results show on the average 8.36% and 8.26% improvement of the first proposed method in terms of classification accuracy compared to the PCA and deep learning methods, respectively, while the second proposed method has achieved the running time of 118% and 72% faster than the existing PCA and deep learning methods, respectively.Keywords: Sleep classification, compressed sensing (CS), sparse, electroencephalogram (EEG) signal}
-
دسته جدیدی از سامانه های رادار بنام رادارهای MIMO در دهه گذشته مطرح گردیده اند. این سامانه ها مزیت های بسیاری را از لحاظ آشکارسازی و تخمین پارامترهای اهداف نسبت به سامانه های قبل به ارمغان آورده اند. با توجه به محدودیت هایی که روش های مکان یابی مرسوم دارند، جهت استفاده از تمام مزیت های رادارهای MIMO نیاز به استفاده از روش های جدید برای پردازش سیگنال است. در این مقاله تخمین DOA برای رادار MIMO با استفاده از روش های حسگری فشرده بررسی گردیده است. با توجه به این که در کاربردهای عملی همچون تخمین DOA اطلاعات پیشین درباره محل اهداف وجود دارد، با استفاده از وزن دهی مناسب در روش پیشنهادی (P1,2,w)، بازیابی جهت، دامنه و تفکیک پذیری اهداف نتایج مطلوب تری داشته و با تعداد اندازه گیری کمتر انجام گردیده است. به طوری که مقدار 23% بهبود نسبت به روش های رایج مشاهده می شود. مسئله بازیابی برای دو ماتریس اندازه گیری بررسی گردیده است و طبق نتایج شبیه سازی ها با انتخاب ماتریس اندازه گیری گوسی می توان بازیابی سیگنال را با 8% اندازه گیری کمتر نسبت به ماتریس اندازه گیری واحد ناقص انجام داد.کلید واژگان: رادار MIMO, مکان یابی, تخمین DOA, حسگری فشرده, کاهش تعداد اندازه گیری}Journal of “Radar”, Volume:7 Issue: 1, 2019, PP 93 -101A new category of radar systems that have been introduced in the last decade are MIMO radars. These systems have many advantages in terms of detecting and estimating target parameters compared to the previous systems. Due to the limitations of conventional positioning methods, to utilize all the advantages of MIMO radars, it is necessary to use new methods for signal processing. In this paper, the DOA estimation for MIMO radar is investigated using compact sensor methods. Given that in practical DOA estimation applications, there exists a prior information about the location of targets, in the proposed method(P1,2,w) by applying appropriate weighting, retrieving direction, amplitude and resolution of targets is done with smaller number of measurements and has better results. In this case, a 23% improvement over conventional methods is observed. Also, the recovery problem has been investigated for two measuring matrices, and according to the simulation results, the signal can be recovered with 8% less measurements by selecting the Gaussian measurement matrix instead of the partial identity measurement matrix.Keywords: MIMO Radar, positioning, DOA estimation, Compact Sensor, Reduced Number of Measurements}
-
تحلیل توالی های ژنی نقطه شروع درک عملکرد ارگانیسم های بیولوژیکی است. در سال های اخیر، هزینه های توالی برداری ژن به شدت کاهش یافته است و مقدار زیادی از داده های ژنومی درحال تولید هستند. ازطرفی، هزینه حافظه ذخیره سازی، پردازش و انتقال این داده ها درحال افزایش است. پردازش این حجم عظیم اطلاعات بیشتر توسط روش های کاراکتر مبنا صورت می گیرد که زمان بر است. ظرفیت های بالقوه فراوانی برای مقابله با این چالش ها در حوزه پردازش سیگنال وجود دارد. بنابراین، نگاه سیگنالی به دنباله های ژنی، پردازش سیگنال ژنوم و فشرده سازی آن می تواند مفید واقع شود. فشرده سازی سیگنال ها هزینه برای آنالیز، فضای حافظه برای ذخیره سازی، پهنای باند برای مبادله و زمان مورد نیاز برای تحلیل را کاهش می دهد. در این مقاله ابتدا دنباله های ژنی کاراکتری به صورت سیگنالی بیان شدند. سپس، سیگنال های ژنومی حاصل توسط روش حسگری فشرده مبتنی بر یادگیری بیزین فشرده سازی شدند. توانایی روش در بازسازی سیگنال های فشرده شده با استفاده از معیارهای PRD و NMSE مورد بررسی قرار گرفت. سپس به منظور مقایسه و بررسی مشابهت دنباله ها، درختچه فیلوژنتیک از روی سیگنال های فشرده شده با نرخ 75% رسم شد. نتایج نشان دادندکه مقایسه دنباله ها با روش سیگنال مبنا با صرف زمان بسیار کمتر 1.2853 ثانیه در مقایسه با روش کاراکتر مبنا با زمان 126 ثانیه صورت می گیرد.کلید واژگان: توالی ژن, فشرده سازی, حسگری فشرده, پردازش سیگنال ژنوم, یادگیری بیزین, درختچه فیلوژنتیک}The analysis of gene sequences is fundamentally important for exploring biological functions. Recently, the cost of gene sequencing has dropped sharply, thereby resulting in the production of considerable genomic data. However, the costs of saving, processing, and transferring these data are rising. At present, processing this massive volume of information is done by character based method which is highly time - consuming. Alternative methods challenge these problems in the realm of signal processing. Accordingly, the signal outlook to the genome, signal processing of the genome and compression of the genome are presently hot issues which are practically in demand. Compression reduces the cost, memory space, bandwidth for exchange, and the time required for analysis. In this study, the character genes were firstly represented as signals. Then, these genomic signals were compressed by compressed sensing. Consequently, they were reconstructed by bayesian learning method. Adopted criteria for reconstruction were PRD and NMSE, respectively. Then, signals were selected with a compression rate of 75% for comparison. Meanwhile, the same cluster analysis was run with character based method. The results indicated that the time needed for signal based method was considerably lower than the character based method.Keywords: Gene sequence, Compression, Compressed sensing, Genomic signal processing, Bayesian learning, Phylogenetic tree}
-
در این مقاله، یک روش جدید برای تخمین زاویه ورود با استفاده از ساختار آرایه خطی غیریکنواخت و مدل سازی ماتریس اندازه گیری به صورت ماتریس DFT ارائه شده است. به منظور تخمین دقیق زاویه ورود با روش حسگری فشرده، فضای زاویه ای پیوسته باید با گام های کوچک تقسیم بندی شود. تقسیم بندی فضای زاویه ای پیوسته با گام های کوچک، منجر به افزایش همدوسی بین ستون های ماتریس اندازه گیری شده و تخمین زاویه ورود امکان پذیر نخواهد بود. برای حل مشکل بیان شده، در این مقاله یک روش جدید برای مدل سازی ماتریس اندازه گیری به صورت ماتریس DFT پیشنهاد می شود. برای افزایش دقت تخمین، لازم است که ابعاد ماتریس DFT یا به عبارتی دیگر تعداد آنتن های آرایه زیاد باشد. بالا بودن تعداد آنتن های آرایه موجب پیچیده شدن سیستم می شود. یک راه کار برای کاهش تعداد آنتن های آرایه، استفاده از آرایه خطی غیریکنواخت و تشکیل یک آرایه خطی یکنواخت به صورت مجازی است. آرایه مجازی خطی یکنواخت، با برداری کردن ماتریس همبستگی سیگنال های دریافتی یک آرایه خطی غیریکنواخت به دست می آید. بالا بودن تعداد آنتن های آرایه مجازی منجر به افزایش ابعاد ماتریس DFT خواهد شد، بنابراین، تخمین زاویه های ورود منابع با دقت بالاتری صورت خواهد گرفت. نتایج شبیه سازی نشان می دهد که تخمین زاویه ورود با استفاده از مدل سازی ماتریس اندازه گیری با ماتریس DFT عملکرد مناسبی دارد.
کلید واژگان: تخمین زاویه ی ورود, حسگری فشرده, ماتریس DFT, آرایه خطی یکنواخت مجازی}In this paper, a new method is proposed to estimate the direction of arrival (DOA) using non-uniform linear array structure and modeling the measurement matrix as a DFT matrix. In order to estimate the DOA using compressive sensing (CS), continuous angle space should be divided into a discrete set using small steps. This division, leads to the increment of mutual coherence between columns of the measurement matrix and performance of the sparse recovery algorithms is degraded. To solve this problem, we propose a new method in which DFT matrix with mutual coherence of zero is used as the measurement matrix. In order to increase the accuracy of estimation, the size of DFT matrix or the number of antennas should be increased. Implementation of an array with large number of antennas is complex and expensive. A solution to decrease the number of antennas is using a non-uniform linear array and constructing a virtual uniform linear array. A virtual uniform linear array can be constructed by vectorizing the correlation matrix of the received signal of a non-uniform linear array. Increasing the number of antennas in the virtual array will increase the size of DFT matrix. Therefore, the accuracy of DOA estimation will be increased. Simulation results show that DOA estimation using compressive sensing, based on DFT measurement matrix, has a good performance in terms of mean square error of estimation.
Keywords: Direction of Arrival Estimation, Compressive Sensing, DFT Matrix, Virtual Uniform Linear Array} -
هدف از این مقاله، استفاده از نظریه حسگری فشرده به منظور الگوسازی تنک و فشرده سازی چند الکترود سیگنال های الکتروکاردیوگرافی است. برای به دست آوردن نمایش تنک هریک از الکترودها، یک ماتریس پایه با کرنل های گوسی پیشنهاد شده است که بیشترین شباهت را به سیگنال های قلب دارد. سپس از روش حریص Orthogonal Matching Pursuit (OMP) برای به دست آوردن نمایش تنک سیگنال ها استفاده شده است. پس از به دست آوردن نمایش تنک هریک از الکترودهای سیگنال قلبی، استفاده از نظریه حسگردی فشرده امکان پذیر است. پس از فشرده سازی، سیگنال بازسازی شده با استفاده از همان روش بهینه سازی حریص، به منظور نشان دادن درستی و مطمئن بودن الگوریتم به دست آمده است. استفاده از ماتریس پایه موجک نیز از دیگر روش های رایج موجود برای به دست آوردن نمایش تنک سیگنال قلبی است. نظریه حسگری فشرده با استفاده ماتریس پایه موجک برای سیگنال های قلبی اعمال شد. نتایج شبیه سازی نشان می دهند نظریه پیشنهادی، یعنی استفاده از ماتریس پایه گوسی، خطای بازسازی کمتر و میزان فشرده سازی بیشتری را داراست.کلید واژگان: حسگری فشرده, سیگنال قلبی, کرنل گوسی, نمایش تنک}The purpose of this paper is to exploit the compressed sensing theory in order to compress multi-lead ECG channels with a high compression ratio and minimum reconstruction error. In order to obtain the sparse representation of the ECG signals a basis matrix with Gaussian kernels which have the maximum resemblance with ECG signals, is constructed. Then using Orthogonal matching pursuit, algorithm which is a greedy/iterative optimization technique, the sparse representation is acquired. Finally, utilizing the compressed sensing theory is possible. In order to prove the accuracy of the algorithm the same optimization technique is used to reconstruct the compressed signal. Using a wavelet basis is also common to obtain the sparse representation. The compressed sensing theory is also applied to the ECG signals for which their sparse representations have been obtained using a wavelet basis. The results show the superiority of the proposed method over the wavelet basis.Keywords: compressed sensing theory, sparse representation, ECG signals, Gaussian kernel}
-
بنا به تئوری حسگری فشرده اگر سیگنالی قابلیت نمایش تنک در فضایی مناسب را داشته باشد می توان با استفاده از روش های بهینه سازی، بازسازی دقیق سیگنال را از روی مشاهداتی به مراتب کمتر از آنچه که تئوری شانون لازم می داند انجام داد. وجه تمایز سیگنال از نویز، همین قابلیت نمایش تنک برای سیگنال و عدم این ویژگی برای نویز است و از طرف دیگر، یافتن جواب در حسگری فشرده منوط به یافتن تنک ترین جواب است؛ بنابراین با این تکنیک می توان سیگنال تمیز را از نویز جدا کرد. در رادار FMCW فاصله اهداف از روی فرکانس سیگنال خروجی گیرنده به دست می آید. از آنجایی که این سیگنال در حوزه فرکانس نمایشی تنک دارد بنابر نظریه حسگری فشرده، می توان با تعداد کمی از داده ها، آن را به طور مطلوب بازسازی کرد. همچنین در این مقاله با ارائه روش جدیدی برای پردازش سیگنال در رادار FMCW مبتنی بر حسگری فشرده، نشان داده می شود که می توان اثر نویز در سیگنال خروجی گیرنده را کاهش و عملکرد سیستمی رادار را بهبود داد.کلید واژگان: حسگری فشرده, حذف نویز, رادار FMCW, نمایش تنک, نمونه برداری}Based on the compressed sensing theory, if a signal is sparse in a suitable space, by using the optimization methods, signal could be accurately reconstructed from measurements that are significantly less than the theoretical Shannon requirements. The sparse representation may exist for the signal and it is not available for the noise; this could be used to distinguish these two. On the other hand, in compressed sensing, finding the answer hinges on finding the most sparse solution; thus this technique can separate clean signal from the noise. In FMCW radar, the distance of a target could be obtained from the frequency of the receiver output signal. Since this signal has a sparse representation in the frequency domain, based on compressed sensing theory, it could be reconstructed from a few number of data. In this paper, a new method for signal processing of FMCW radar is presented based on compressed sensing. Moreover, by considering noise removal feature that is in the nature of this technique, it is shown that the effect of noise on the receiver output signal can be reduced and the system performance of the radar can be improved.Keywords: Compressed Sensing, FMCW Radar, Noise Removal, Sampling, Sparse Representation}
-
رادارهای فرکانس پله ای به دلیل تامین قدرت تفکیک برد بالا از اهمیت ویژه ای برخوردار هستند. روش مرسوم پردازش در این رادارها استفاده ازمعکوس تبدیل فوریه سریع یاIDFT است. این روش برای تشخیص اهداف متحرک با مشکل انتقال و گستردگی برد روبروست که باعث کم شدن دامنه هدف، از دست دادن دقت فاصله سنجی و کاهش قدرت تفکیک برد می شود. برای غلبه بر این مشکل در این رادارها از روش خنثی سازی سرعت استفاده می شود. از آنجاکه سرعت هدف نامشخص است مجبوریم سیگنال دریافتی را به ازای تمام سرعت های ممکن خنثی کنیم و سپس سیگنالی که بزرگترین و تیزترین خروجی IDFT را می دهد انتخاب کنیم. در این مقاله با استفاده از ایده های حسگری فشرده، روشی جدید برای استخراج برد و سرعت اهداف در رادارهای فرکانس پله ای ارائه می شود. نتایج به دست آمده نشان می دهد که روش ارائه شده مشکل انتقال و گستردگی برد را ندارد و همچنین کارایی آن از روش های دیگر مبتنی بر حسگری فشرده بهتر است. مفهوم پردازش همدوس را نیز در رادارهای حسگری فشرده مورد بررسی قرار می دهیم. شبیه سازی ها نشان می دهد که می توان با استفاده از پردازش همدوس، کارایی آشکارسازهای راداری مبتنی بر حسگری فشرده را به طور قابل توجهی بهبود بخشید.کلید واژگان: حسگری فشرده, رادار فرکانس پله ای, قدرت تفکیک بالا}Stepped frequency radars attract many attentions due to their high range resolution. Conventional processing technique in these radars is based on the IDFT. In detecting moving targets, the IDFT has the problems of range shifting and range spreading, which result in degrading target amplitude, loss of range accuracy and range resolution. To overcome these problems, the velocity compensation method is used. Since the target velocity is unknown, one should compensate the received signal with all possible velocities and choose the one with the highest and sharpest IDFT output. In this paper, by using the compressive sensing based algorithms, a new method for determining the range and the velocity of moving targets in the stepped frequency radar is proposed. The results show that the proposed method does not have any problem with range shifting and range spreading, and has a better performance compared with other methods in literature. Coherent processing concept is also investigated. Simulations show that using the coherent processing, the performance of compressive sensing based radar detectors is considerably improved.Keywords: Compressive Sensing, Stepped Frequency Radar, High Resolution Radar}
-
نویز لکه، اعوجاجی دانه دانه ای در تصاویر همدوس مانند تصاویر رادار روزنه مصنوعی (SAR) است که با یک نویز ضرب شونده مدل می شود. این نویز، کیفیت تصویر SAR را کاهش می دهد و بهره برداری از تصویر به کمک شیوه های خودکار ارزیابی تصویر را پیچیده می کند. تاکنون روش های گوناگونی برای کاهش اثر نویز لکه ارائه شده است. بتازگی کاربرد حسگری فشرده (CS) در پردازش سیگنال رادار روزنه مصنوعی مطرح شده است. در این مقاله روشی برای کاهش نویز لکه بر مبنای حسگری فشرده پیشنهاد می شود. در این روش، پس زمینه تصویر و اهداف نقطه ای درخشان نیز، بازسازی می شوند. ویژگی مهم روش پیشنهادی، کاهش توام نویز و تشکیل تصویر SAR است. کارایی روش پیشنهادی در نویززدایی و حفظ جزئیات تصویر نیز به کمک تصاویر شبیه سازی شده و تصاویر واقعی SAR بررسی می شود.کلید واژگان: رادار روزنه مصنوعی, نویز لکه, بازسازی تصویر, حسگری فشرده}Speckle noise seriously degrades the quality of SAR images and complicates the image exploitation using automated image analysis techniques. Recently, the application of compressed sensing (CS) is explored in the SAR signal processing. In this paper, first, a linear model is derived for speckled SAR data. Then, using this model and the compressed sensing theory, a speckle reduction method is proposed. In the proposed method, the image backgrounds as well as the bright point targets are also reconstructed together with noise reduction. The important feature of the proposed method is the joint noise reduction simultaneous with the SAR image formation. Moreover, using simulated and real SAR images, the performance of the proposed method in noise reduction and preserving image features is evaluated and compared to the performance of some de-noising approaches.Keywords: Synthetic Aperture Radar (SAR), Speckle, Image Reconstruction, Compressed Sensing (CS)}
- نتایج بر اساس تاریخ انتشار مرتب شدهاند.
- کلیدواژه مورد نظر شما تنها در فیلد کلیدواژگان مقالات جستجو شدهاست. به منظور حذف نتایج غیر مرتبط، جستجو تنها در مقالات مجلاتی انجام شده که با مجله ماخذ هم موضوع هستند.
- در صورتی که میخواهید جستجو را در همه موضوعات و با شرایط دیگر تکرار کنید به صفحه جستجوی پیشرفته مجلات مراجعه کنید.