基于自适应压缩感知的中子信号传输重构研究

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中子信号通信传输处理作为现场中子测井系统的核心部分,其计数重构性能将直接影响到核脉冲信号后期的分析研究。在追求高计数率条件下,压缩感知对信号传输重构性能更优于奈奎斯特采样定理。自适应压缩感知的中子信号传输重构研究将使现场中子测井系统传输重构速度、信噪比等方面的性能得到明显优化。论文撰写主要完成了以下工作:(1)完成了对现有核测井仪器中的中子信号内在规律分析。通过压缩感知框架实现了中子信号的稀疏表示。分析了中子信号在多种变换基的实验结果,确定了中子信号最佳sym4、level6稀疏基。(2)引入高斯卷积算法提高了中子系数幅度分辨率,通过阈值-稀疏度曲线的最大曲线变换率作为自适应系数阈值,设计了自适应稀疏系数收缩矩阵,构造了自适应有效稀疏基,优化了稀疏系数。(3)通过采用蒙特卡洛抽样非线性变换构造了确定性高斯分布伪随机数观测矩阵ψ,并结合中子信号最佳曲线变化率的部分先验信息,确定了已知支撑集Ω0位置,对观测矩阵ψ分块放缩,构造了自适应观测矩阵,优化了观测次数。论文成果主要有以下两方面创新:(1)设计了自适应稀疏系数收缩矩阵,实现了系数的优化,加快了中子信号传输速度。通过引入高斯卷积算法提高了中子系数幅度分辨率,阈值-稀疏度最大曲率作为自适应系数阈值,设计了自适应稀疏系数收缩矩阵,构造了自适应有效稀疏基,优化了系数稀疏度。(2)构建了基于确定性蒙特卡洛伪随机数和中子信号先验信息的自适应观测矩阵,实现了观测矩阵的优化,加快了中子信号重构速度。通过中子信号阈值-稀疏度最佳曲率的部分先验信息,确定了已知支撑集Ω0位置,并对观测矩阵ψ分块放缩,构造了确定性伪随机数自适应观测矩阵,优化了观测次数。实验结果表明,中子信号的自适应压缩感知重构,提高了重构信噪比,具有更好的现场测井传输处理能力,自适应稀疏变换基改善了中子系数选择难题,自适应观测矩阵减少了测井数据采样时间,降低了中子通信系统传输存储代价。
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