Скачать 109.65 Kb.
|
Ц ифровая обработка сигналов Лабораторная работа №1 Работа в среде Matlab. Структура Signal Processing Toolbox. Генерация сигналов. Свертка Цель работы: Получить основные навыки работы в среде Matlab. Изучить возможности пакета Signal Processing Toolbox по генерации сигналов. Изучить свойства свертки Теоретическое введение 1. Общая характеристика пакета Signal Processing [1] Signal Processing Toolbox - мощный пакет по анализу, моделированию и проектированию устройств обработки всевозможных сигналов, обеспечению их фильтрации и множества преобразований. Пакет Signal Processing обеспечивает чрезвычайно обширные возможности по созданию программ обработки сигналов для современных научных и технических приложений. В пакете используется разнообразная техника фильтрации и новейшие алгоритмы спектрального анализа. Пакет содержит модули для разработки новых алгоритмов обработки сигналов, разработки линейных систем и анализа временных рядов. Пакет будет полезен, в частности, в таких областях, как обработка аудио- и видеоинформации, телекоммуникации, геофизика, задачи управления в реальном режиме времени, экономика, финансы и медицина. Назначение пакета:
Пакет Signal Processing - идеальная оболочка для анализа и обработки сигналов. В нем используются проверенные практикой алгоритмы, выбранные по критериям максимальной эффективности и надежности. Пакет содержит широкий спектр алгоритмов для представления сигналов и линейных моделей. Этот набор позволяет пользователю достаточно гибко подходить к созданию сценария обработки сигналов. Пакет включает алгоритмы для преобразования модели из одного представления в другое. Пакет Signal Processing включает полный набор методов для создания цифровых фильтров с разнообразными характеристиками. Он позволяет быстро разрабатывать фильтры высоких и низких частот, полосовые пропускающие и задерживающие фильтры, многополосные фильтры, в том числе фильтры Чебышева, Юла-Уолкера, эллиптические и другие фильтры. Графический интерфейс позволяет проектировать фильтры, задавая требования к ним в режиме переноса объектов мышью. В пакет включены следующие новые методы проектирования фильтров:
Основанный на оптимальном алгоритме быстрого преобразования Фурье, пакет Signal Processing обладает непревзойденными характеристиками для частотного анализа и спектральных оценок. Пакет включает функции для вычисления дискретного преобразования Фурье, дискретного косинусного преобразования, преобразования Гильберта и других преобразований, часто применяемых для анализа, кодирования и фильтрации. В пакете реализованы такие методы спектрального анализа, как метод Вельха, метод максимальной энтропии и другие. Пакет Signal Processing является основой для решения многих других задач. Например, комбинируя его с пакетом Image Processing, можно обрабатывать и анализировать двухмерные сигналы и изображения. В паре с пакетом System Identification пакет Signal Processing позволяет выполнять параметрическое моделирование систем во временной области. В сочетании с пакетами Neural Network и Fuzzy Logic может быть создано множество средств для обработки данных или выделения классификационных характеристик. Средство генерации сигналов позволяет создавать импульсные сигналы различной формы. 2. Генерация сигналов в пакете Signal Processing Сигналом будем называть данные, упорядоченные относительно некоторого аргумента (например, времени, частоты, пространственной координаты). Если в качестве аргумента выбрано время, то эквивалентными понятиями будут временной процесс, временная реализация. Для генерации сигналов используются функции среды Matlab, в том числе функции пакета Signal Processing. В пакете Signal Processing реализованы следующие функции генерации сигналов:
Подробное описание функций и их параметров можно получить из справочной системы Matlab или используя команду help <�имя функции>. Рассмотрим примеры генерации сигналов. 1. Требуется получить сигнал синусоидальный сигнал с заданной частотой f=0,2 Гц и различными частотами дискретизации fд=1 Гц, 3 Гц, 10 Гц. Длина сигнала 20 с. Т.к. работа среды Matlab ориентирована на матричное представление сигналов, то зададим сначала три вектора времени t, которые будет соответствовать различным частотам снятия данных (частотам дискретизации).
Для генерации синусоидального сигнала (вычисления функции sin в заданных вектором ti точках используется функция Matlab – sin. Уточним, требуемые данной функцией, аргументы:
Далее зададим вектор сигналов:
Для визуализации сигналов воспользуемся функцией plot:
Результат работы изображен на рис.1
Все вышеизложенные операции могут быть оформлены в виде m-файла в редакторе m-файлов (рис 2).
2. Требуется получить функцию MATLAB генерирующую сигнал длительностью 10 с, снятый с шагом 1/f и представляющий собой параметр f есть аргумент функции. Функция объявляется зарезервированным словом function, после которого следует выражение [выходное_значение_функции] = имя_функции[(аргументы_функции)] Один возможных вариантов решения данной задачи приведен ниже
Данная функция может быть вызвана из других функций или запущена из Command Window: >> example1_2(128); Результат выполнения функции приведен ниже
3. Свертка Свертка играет очень важную роль в теории ЦОС (см лекции). Дискретной сверткой двух сигналов g и h называют одномерный массив Ниже приведена иллюстрация процесса вычисления свертки.
В среде MATLAB свертка реализуется следующей функцией conv(А,B). В результате получается вектор длиной LENGTH(A)+LENGTH(B)-1. Задание для самостоятельной работы 1. Выполнить генерацию сигналов
2. Написать программу, вычисляющую свертку двух сигналов, оформить ее в виде функции Z=myCONV(A,B). Сравнить результаты работы программы с функцией conv(A,B). 3. Для сигналов найти свертки (используя совою программу) в соответствии с заданием. Объяснить полученные результаты аналитически. A={…0,1,1,1,1,1,0,…} B={…,0,1,2,3,0,…} C={…,0,2,1,0.5,0,…} D={…,0,1,2,3,4,5,0,…} E={…,0,5,4,5,3,1,0,…} F=sin(2*pi*t)+0.1*randn(1,length(t)); t=0:1/125:10; G={…,0,2,1,2,0,…}
Требования к отчету Отчет должен содержать следующие разделы:
Отчет может быть выполнен с использованием текстовых редакторов MS Word или LaTeX. Контрольные вопросы
Литература
1 Это обозначение является стандартным в MATLAB и будет постоянно использоваться. |
Планы семинарских занятий семинар Древнерусская политико-правовая... Общая характеристика истории политико-правовых учений как науки и учебной дисциплины |
Общая характеристика правовой терминологии, используемой в педагогических научных исследованиях |
||
1. Общая характеристика журналистики последней четверти XVIII века в именах и цифрах Общая характеристика журналистики последней четверти XVIII века в именах и цифрах |
Публичный отчет моу «сш №1» Общая характеристика общеобразовательного учреждения и условий его функционирования |
||
Согласованоутвержда ю Общая характеристика специальности 351200 налоги и налогообложение и уровня подготовки специалиста |
Совет старшеклассников, общешкольная родительская конференция Общая характеристика муниципального бюджетного общеобразовательного учреждения |
||
И вычислительной техники специализированные пакеты для математической обработки данных Минск Указываются их достоинства, интерфейсы, структура. Дается более подробная характеристика, нацеленная на последующую фактическую работу... |
Общая характеристика западноевропейского романтизма Особенности романтического двоемирия в романе Гофмана «Житейские воззрения кота Мурра» |
||
Министерство образования российской федерации утверждаю Общая характеристика направления подготовки дипло-мированного специалиста – “технологии геологической разведки” |
Общая характеристика учреждения Лицензия на образовательную деятельность серия а №304675 выдана икинсо воронежской области 16. 03. 2012 года бессрочно |
Поиск на сайте Главная страница Литература Доклады Рефераты Курсовая работа Лекции |