AR模型功率谱估计的典型算法比较及MATLAB实现

AR模型功率谱估计的典型算法比较及MATLAB实现作者：储彬彬，王琛，漆德宁，ChuBinbin，WangChen，QiDening作者单位：炮兵学院信息工程系,合肥,230031刊名：中国新通信英文刊名：CHINANEWTELECOMMUNICATIONS年，卷(期)：2008，10(9)被引用次数：0次参考文献(4条)1.张旭东离散随机信号处理20052.胡广书数字信号处理理论算法实现20033.傅广操MATLAB在现代功率谱估计中的应用[期刊论文]-电脑学习2003(06)4.姚武川经典谱估计方法的MATLAB分析[期刊论文]-华中理工大学学报2000(04)相似文献(10条)1.期刊论文陈海英.CHENHai-yingAR模型功率谱估计常用算法的性能比较-漳州师范学院学报（自然科学版）2009,22(1)功率谱估计是分析随机信号的一种重要方法.通过分析AR模型功率谱估计,介绍AR模型参数提取的L-D算法、Burg算法和Marple算法,并利用计算机仿真比较三者的性能.2.学位论文覃欢模拟地震平台随机振动信号功率谱估计及再现的研究2002功率谱再现是模拟地震振动台随机振动控制的一个主要研究领域,该文以上海科技城的“模拟地震平台”项目为工程背景,进行了随机振动信号功率谱估计及再现的研究.该文首先分析了随机振动的控制原理,并结合模拟地震平台的实际情况,选择了随机信号功率谱再现作为系统的控制目标.功率谱再现的前提是对功率谱做出正确的估计,因此该文对功率谱估计的经典法--周期图法进行了研究,并根据实验结果指出其在进行功率谱估计时的不足之处.针对周期图法的不足,该文提出采用现代谱估计中的参数模型法作为谱估计的主要方法,并对基于信号建模和线性预测理论的AR模型谱估计法进行了深入的分析和研究.文中还讨论了如何将AR模型谱估计法引入控制系统代替经典的周期图估计法以及功率谱调整问题,并得出了一套基本的控制方法.实验结果表明,AR模型谱估计法较之周期图谱估计法,具有分辨率高,方差小,谱线比较平滑的特点,用这种方法对模拟地震平台的随机振动信号进行的功率谱估计以及功率谱再现实验达到了预期的效果.在实验研究方面,该文介绍了基于虚拟仪器技术的计算机控制系统.该文的研究成果,不仅拓宽了参数模型谱估计的应用领域,而且对于其他的随机控制也具有重要的应用和参考价值.3.学位论文董越SF,6高压断路器在线监测及振动信号的分析2008实践证明，断路器状态监测为实现整个电网的安全运行提供了有力的保障，同时对保证高压断路器的可靠运行、减少因计划检修带来的巨大人力、物力资源的浪费等，具有极大的应用价值。针对目前断路器在线监测系统存在的功能单一、缺乏有效检测手段等问题，本课题组与上海电力公司联合开展了SF6高压断路器综合在线监测系统的开发。根据SF6断路器的结构特点及分/合闸的动作过程，针对动触头行程、机械振动信号，分别设计了滑阻型位移传感器及压电式加速度传感器的安装；根据该类型断路器的具体运行参数，分别给出了求解断路器分/合闸平均速度的修正算法；具体分析了周围环境对SF6气体微水含量的影响，结合SF6断路器气体状态参量的正常工作范围，认为周围环境对SF6断路器中的SF6气体微水含量的影响很小。对现场信号进行小波包频带能量分析发现，反映断路器机械状态变化最为敏感的频带分布比较分散，没有规律地集中在某一或几个频带上，只能选择多组实验结果中出现概率较大的频带作为振动信号的特征频带。根据现场数据及文献的实验结果进行公式推导证实，正常工作状态或状态变化较小的情况下，断路器的振动信号可近似看成一平稳随机过程。采用小波包频带能量分析结合AR模型(Auto-RegressiveModel)功率谱的方法，对断路器振动信号进行状态检测发现，对于现场采集的三组机械状态相近的断路器振动信号，其各自的AR模型功率谱没有呈现相似性，该方法不能作为断路器振动信号状态检测的研究方法。针对方法失效的问题，分析了现场噪声的影响，认为噪声对功率谱估计的影响不大，不应是导致方法失效的主要原因；功率谱估计的前提是必须假设信号满足线性和高斯分布，断路器振动信号的实际特性与之是否匹配，才是失效的主要原因。首次采用小波包频带能量分析，结合双谱估计的方法，对断路器振动信号进行状态检测。现场实例分析表明，断路器振动信号为非高斯分布、非线性特征的信号，这与双谱方法的前提条件相符，与功率谱方法的假设前提条件相悖；对于几组状态相近的断路器振动信号，采用非参数化方法中的间接法，其结果能呈现基本的相似性，但效果仍无法让人满意；采用参数化模型方法的结果证实，无论采用ARMA模型(Auto-RegressiveMovingAverageModel)或AR模型，其效果都好于间接法，几组信号的特征谱图呈良好的相似性；但短数据(特征频带信号)时，ARMA模型中MA(MovingAverage)部分的估计误差较大，相似的程度没有AR模型的好；而适用于短数据处理的AR模型，则表现出其优越性，得出的几组结果非常相似；同时，对于状态变化较大的信号，其谱图变化也很大，具有明显的可分性，该方法适用于断路器振动信号的状态检测。最后利用功率谱理论上抑制白噪声、双谱理论上完全抑制高斯噪声的特点，对现场噪声进行分析，结果表明现场的断路器振动信号含有较多的非高斯噪声，且在断路器振动信号的特征频带部分(高频部分)，存在较多的非高斯白噪声；振动信号的非线性特征几乎存在于整个频率范围，且主要集中在特征频带部分(高频部分)，这间接说明断路器振动信号的特征频带部分包含了绝大部分反映断路器动作过程中机械状态变化的有用信息，其提取出的特征参量能够表征断路器的机械状态的变化情况。4.期刊论文闫庆华.程兆刚.段云龙AR模型功率谱估计及Matlab实现-计算机与数字工程2010,38(4)功率谱估计是分析随机信号的一种重要方法,是信息学科的研究热点.文章介绍了现代功率谱估计中AR模型参数的几种典型求解算法,并借助MATLAB平台对各种算法的功率谱进行仿真.5.期刊论文孙长国.龚沈光.刘志宏.陶金.SUNChang-guo.GONGShen-guang.LIUZhi-hong.TAOJin基于AR模型功率谱估计的海浪水压场特性研究-哈尔滨工程大学学报2008,29(12)海浪水压场是水压引信的主要干扰源.通过自行研制的高精度海浪水压场自动测量系统进行了海上测量试验,获取了大量的海浪水压场原始数据.采用基于AR模型功率谱估计对实测数据进行了分析,详细研究了不同水深、不同浪级下的海浪水压场特性,得出了海浪水压场在短时间内可视为平稳随即过程,其主要能量集中在0.05～0.2Hz,且随着海况级别的升高,最大能谱频率向低频方向移动等重要结论,为新型水压引信提高抗海浪水压场干扰能力提供了设计依据.6.学位论文黄昱软件频谱仪设计2004进行功率谱估计的方法很多,但主要还是分为现代功率谱估计的参数模型法和经典功率谱估计的快速傅里叶变化两种方法.本文基于这两种方法开发一个软件频谱分析系统.主要内容包括:设计一个友好的交互式图形界面,选择在Windows环境下利用Microsoft公司的VC++进行开发.采用文档——视图结构,视图类从MFC的CFormView类派生而来,使视图不仅能够完成图形文本显示、菜单控制、鼠标键盘响应,而且具备对话框的一些属性.使软件平谱分析仪的面板设计更加灵活、多样.在设计了图形基类CChartObj的基础上,由其派生设计了用于绘制曲线的CCurLine类;用于绘制坐标轴的CAxis类;以及关于文本显示的CText类等.并且通过设计一系列属性对话框和标签页对话框等,对所绘制的曲线、坐标以及文本的属性用多种控制方式进行设置,以实现软件良好的操作性.在功率谱估计这部分,建立CDigitalProc类用来计算信号的功率谱.CDigitalProc类提供了两种功率谱计算的方法:既可以直接对输入抽样信号进行快速傅里叶变换以得到信号的功率谱,也可以通过先计算AR模型的参数再进行快速傅里叶变换来得到频谱.最后通过CSpectrumDoc,CSpectrumView类等将计算结果和图形显示控制整合起来实现完整的系统.设计了一个简单的信号发生器用以产生频谱分析测试用的抽样信号.对系统性能进行了测试,通过对典型信号测试频谱的分析,结果表明本系统具有良好的准确性和稳定性.7.期刊论文姚文俊.YaoWenjun自相关法和Burg法在AR模型功率谱估计中的仿真研究-计算机与数字工程2007,35(10)介绍功率谱估计和常用的基于AR模型的自相关法和Burg算法,通过仿真比较这两种算法使用和优缺点.8.学位论文李军数字雷达液位仪信号处理方法研究及系统实现2006本论文的任务之一就是完成数字式雷达液位仪信号处理部分的软、硬件设计，充分发挥数字式信号处理系统的优越性。论文的另一个研究重点，是针对连续波雷达液位信号的算法研究，以满足系统对复杂环境下液位信号处理的精度要求。主要工作包括以下的内容：概括介绍了液位测量技术的发展现状，阐述了数字式雷达液位测量技术的优点和适用性。介绍了离散傅立叶变换的原理，功率谱估计(AR模型)的方法，以及快速傅立叶变换(FFT)法和AR模型法在应用上的局限性。提出了一种适用性较强的频率细分方法-相关顺序匹配法(SCM)，并针对真实信号给出了相应的综合改进办法，即FFT法-AR模型法-SCM法的逐级的分析处理方案。系统测试显示基于此方案的液位信号分析获得了较高的测量精度，取得了良好的测试结果。雷达液位仪数字信号处理板的软、硬件设计，安装调试是本论文研究的另一个重点，主CPU采用美国Cygnal公司的系统型MCU芯片C8051F020。软件部分采用C语言编制，包含了算法实现、通信、显示以及监控中心主机测量及整体运行情况界面设计等。液位测量信号经变换处理，液位信息送到监控中心，实现对储灌液位情况的实时监测、调整。综合应用了FFT和AR模型功率谱估计的分析方法，提出的逐级的分析处理方法，在一定程度上解决了分段信号过短和频率漂移条件下，数字信号处理的高精度分析问题。雷达液位仪数字信号处理板的软、硬件设计稳定可靠，运行良好。9.期刊论文何晓卒.刘昌锦.HeXiaozu.LiuChangjin自相关算法的AR功率谱估计-中国新通信2008,(15)研究了现代功率谱估计中AR模型的自相关算法,并用MATLAB实现了功率谱估计.10.学位论文党艳军心脏电活动混沌特性及小波分析2005心脏疾病是当今危害人类健康的主要疾病之一，心电图（ECG）是临床上诊断心脏疾病的重要常规方法。心率变异性（HRV）是连续心搏间期或心率微小的涨落，在临床上有重要意义。新发展起来的混沌理论以及信号处理理论方法为研究心脏电活动提供了新的方法。本文应用混沌理论、小波变换以及AR模型谱估计分析ECG和HRV信号，以提取有价值的信息，为临床提供新的检测手段和诊断依据。本文在如下几个方面进行了较为的深入研究：（1）研究了多导联ECG的混沌特征，对室性早搏和人工起搏器搏动两种典型心电信号的混沌特征量关联维数进行了分析。尽管多导联ECG信号来源于同一个ECG吸引子，但计算结果表明它们的关联维数值仍然有显著性差异。比较了人工起搏器搏动和正常的窦性搏动ECG关联维数值的变化，以及室性早搏ECG与窦性搏动ECG的关联维数改变。结果表明起搏时间与起搏位置改变了的ECG信号，其内在机制有了改变，它们比起原来生理自然搏动的ECG复杂性降低了。（2）对HRV信号进行了AR模型功率谱估计研究。比较了经典谱估计与现代谱估计在心率变异性分析中的应用。采用以自回归模型为代表的现代谱估计对心率变异性信号特别是短时心率变异性信号分析具有优越性，对比了糖尿病患者与正常人之间、正常人不同年龄段的之间的AR模型的频域指标，结果表明严重糖尿病患者HRV的总能量、各频段能量，低频段峰值和高频段峰值都有所下降，正常人随着年龄的增长上述指标也随之下降。另外还对5分钟短时HRV信号进行了AR模型分析，结果表明严重糖尿病患者与正常人在频域指标上具有统计学差