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用matlab仿真隨機信號的功率譜密度估計[迫切需要]

好熟悉。。。綜合醫院08級隨機信號實驗題目是什麽?

我在網上找到了這個:

(1).周期圖法:思想:周期圖法是為了得到功率譜估計,先取信號序列的離散傅裏葉變換,然後取其幅頻特性的平方除以序列長度n..因為序列x(n)的離散傅立葉變換X(k)是周期性的,所以這個功率譜也是周期性的,通常稱為周期圖。周期圖是信號功率譜的有偏估計。此外,當信號序列的長度增加到無窮大時,估計的方差不趨於零。因此,隨著信號序列長度的不同,周期圖也不同,這就是所謂的隨機漲落。由於隨機波動大,用周期表不可能得到穩定的估計。

程序:

%首先,產生輸入信號的程序是:

清晰;fs = 20000n=0:1/ fs: 0。1;n =長度h(n);W = 2000 * pi%因為方波頻率F=1000HZ,角頻率W = 2000 pi x 1n =平方(W * n);%方波信號X2n=randn( 1,N);%白噪聲信號xn=X1n+0。2 * X2n支線劇情(3,1,1)劇情(n,xn);Xlabel(' n') ylabel('輸入信號')%其次,采用周期圖法進行估計;清除所有fs = 20000n = 0:1/fs:0.1;n =長度(n);W = 2000 * pix 1n =平方(W * n);x2n=randn(1,N);xn = x 1n+0.2 * x2n;支線劇情(2,1,1)劇情(n,xn);Nfft = 256N = 256%傅裏葉變換的采樣數為256pxx = ABS (FFT (xn,nfft)。2)/n;f=(0:長度(Pxx)-1)* fs/長度(Pxx);Subplot (2,1,2),plot (f,10 * log10 (pxx)),%轉換為DB單位。

(2)自相關函數法:思想:隨機信號x(n)的相關函數是描述時域隨機過程的重要特征。自相關函數是隨機信號在不同時間的值之間的相關性的度量,它是壹個非常有用的統計平均值。定義為自相關函數(1),其中e代表數學期望,*代表* * *軛值,m代表時滯。在隨機信號處理中,自相關函數可以用來檢測淹沒在隨機噪聲幹擾中的信號,隨機信號的自功率譜等於其自相關函數的傅裏葉變換。因此,可以通過自相關估計來獲得信號的功率譜。用計算機計算自相關估計有兩種方法。壹種是直接法,先計算隨機信號與其延遲序列的乘積,然後取其平均值,得到相關函數的估計值。另壹種是間接法,通過快速變換算法計算隨機序列的功率譜密度,然後通過逆變換計算相關函數。

程序:n = 0:1/fs:1;n =長度(n);W = 2000 * pix 1n =平方(W * n);x2n=randn(1,N);xn = x 1n+0.2 * x2n;圖(2)支線劇情(3,1,1)劇情(n,xn);%輸入信號軸([00.01-55])m =-100:100[r,lag] = xcorr (XN,100,'有偏')%求XN的自相關函數r,有偏就是存在。%畫壹個離散圖,分布點範圍從-100到+100集合(hndl,' marker ','.')set (hndl,'標記大小',2);Ylabel('自相關函數R(m)')%用間接法計算功率譜k = 0:1000;%取1000點w =(pi/500)* k;m = k/500;X=r*(exp(-li*pi/500)。^(m'*k));%對於r傅裏葉變換,li為j magX = ABS(X);支線劇情(3,1,3)劇情(M,10 * log 10(magX));Xlabel(“改進的功率譜直接估計”)

(3)自協方差法:思想:在實際中,有時用隨機信號在兩個不同時刻的X(t 1)與X(t 2)的值之間的二階混合中心矩來描述隨機信號X(t)在任意兩個時刻波動的依賴程度,即自協方差。自相關函數和自相關函數描述的特性是壹樣的,所以它的原理和相關函數法類似。

全部清除;fs = 20000n = 0:1/fs:0.1;P = 2000 * piy =平方(P * n);xn = y+0.2 * randn(size(n));% Plot信號波形圖(3) Plot (2,1,1) Plot (n,xn)XLabel(' time(s)')ylabel(' amplitude ')Title(' y+randn(size(n))')ymax。ymin _ xn = min(xn)-0.2;Axis([0 0.3 ymin_xn ymax_xn])%用協方差法估計序列功率譜p = floor(length(xn)/3)+1;nfft = 1024;[xpsd,f]=pcov(xn,p,nfft,fs,' half ');%繪制功率譜估計pmax = max(xpsd);xpsd = xpsd/pmax;xpsd = 10 * log 10(xpsd+0.000001);Subplot (2,1,2) plot (f,xpsd) title('基於協方差的功率譜估計')ylabel('功率譜估計(db)') xlabel('頻率')grid onymin = min(xpsd)-2;ymax = max(xpsd)+2;軸([0 fs/2 ymin ymax])

(4)最大熵法的思想:最大熵法在線搜索的原理是取壹組時間序列,使其自相關函數與壹組已知數據的自相關函數相同,同時使已知自相關函數以外的部分最隨機,取所選時間序列的譜作為已知數據的譜估計。相當於根據隨機過程熵最大化原理,利用n個已知自相關函數值外推其他未知自相關函數值得到的功率譜。最大熵功率譜估計是壹種可以獲得高分辨率的非線性譜估計方法,特別適用於短數據長度。未知數據(平穩隨機序列)的最大熵譜估計假設可以用周期圖法進行估計。這種估價方法隱含地假設未知數據是已知數據的周期性重復。現有的線性譜估計方法假設未知數據的自相關函數值為零,這帶來了很大的誤差。最大熵方法利用已知的自相關函數值外推未知的自相關函數值,去除了對未知數據的人為假設,使譜估計的結果更加合理。熵是信息論中對信息的壹種度量。壹個事件越不確定,它的信息量就越大,熵也就越大。對於上述問題,除了已知自相關函數值外,沒有關於隨機過程未知自相關函數值的先驗知識。所以在外推的時候,我們不想再加任何其他新的限制,哪怕是“最不確定”的。換句話說,就是最大化壹個隨機過程的熵。

程序:fs = 20000n = 0:1/fs:1;n =長度(n);W = 2000 * pix 1n =平方(W * n);x2n=randn(1,N);xn = x 1n+0.2 * x2n;圖(5)支線劇情(3,1,1)劇情(n,xn);asis([0 0.01-5 5])Nfft = 256;%段長256 [pxx,f] = pmem (xn,14,nfft,fs);%調用最大熵函數pmem,篩選順序為14Subplot (2,1,2),Plot (f,10 * log10 (pPX)),Title('最大熵方法,篩選14 ')。

(5)最大似然法:思想:最大似然法的原理是讓信號通過壹個濾波器,選擇濾波器的參數,使所關心頻率的正弦波信號能夠不失真地通過,同時使其他頻率的所有正弦波通過這個濾波器後輸出的均方值最小。在這種情況下,通過該濾波器後輸出的信號的均方值被用作其最大似然功率譜估計。可以證明,如果信號X由確定性信號S加上高斯白噪聲N組成,則上述濾波器的輸出是信號S的最大似然估計..如果n不是高斯噪聲,則上述濾波器的輸出是信號S的最小方差的線性無偏估計,它可以得到比使用固定窗函數的周期圖法更高的分辨率。

程序:fs = 20000n = 0:1/fs:1;n =長度(n);W = 2000 * pix 1n =平方(W * n);x2n=randn(1,N);xn = x 1n+0.2 * x2n;圖(4)支線劇情(3,1,1)劇情(n,xn);軸([0 0.01 -5 5])%估計自相關函數m =-500:500;[r,lag]=xcorr(xn,500,'有偏');r =[r(501)r(502)r(503)r(504);r(500)r(501)r(502)r(503);r(499)r(500)r(501)r(502);r(498)r(499)r(500)r(501)];[V,D]= EIG(R);V3=[V(1,3),V(2,3),V(3,3),V(4,3)]。;V3=[V(1,4),V(2,4),V(3,4),V(4,4)];p = 0:3;WM =[0:0.002 * pi:2 * pi];B=[(exp(-li))。^(wm'*p)];%li是虛數單位j A = B;%最小方差功率譜估計z = A * inv(R)* A’;z = diag(z ');pmv=1。/Z;支線劇情(2,1,2)劇情(wm/pi,PMV);標題(“基於最大似然的功率譜估計”)ylabel(“功率譜幅度(db)”)xlabel(“角頻率w/pi”)

可以自己分著跑。

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