主要内容

信号多分辨率分析仪

将信号分解为时间对齐的组件

描述

信号多分辨率分析仪app是一个交互式工具,用于可视化的多电平小波和经验模式分解的实值1-D信号和比较结果。使用该应用程序,您可以:

  • 在MATLAB中访问所有实值1-D信号®工作区。

  • 调整默认参数并使用modwt而且modwtmra(默认)或emd方法。

  • 选择要包含在信号重建中的分解级别。

  • 可视化并比较结果。

  • 获得分解级别的频率范围。(见powerbw以获取更多信息。)

  • 确定信号在不同能级之间的相对能量。

  • 将重构信号和分解导出到您的工作空间。

  • 通过生成MATLAB脚本,在工作空间中重新创建分解。

打开信号多分辨率分析仪应用程序

  • MATLAB工具条:在应用程序选项卡,在信号处理与通信,点击信号多分辨率分析仪

  • MATLAB命令提示符:输入signalMultiresolutionAnalyzer

例子

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加载神户地震数据。数据是地震仪测量(垂直加速度在 纳米 / 证券交易委员会 2 )于1995年1月16日在澳大利亚霍巴特的塔斯马尼亚大学录制,从20:56:51(格林尼治标准时间)开始,每隔一秒持续51分钟。

负载科比

开放信号多分辨率分析仪并点击进口.出现一个窗口,列出应用程序可以处理的所有工作区变量。

在对话框中选择Kobe数据,单击进口.信号出现四级MODWTMRA分解。分解后的信号被命名kobe1分解信号窗格。后缀(MODWT)将分解标识为基于小波的。默认情况下,图是关于样本指数的,频率以每个样本的周期为单位。选择采样率单选按钮。因为数据采样率是1赫兹,所以不需要更改默认值。图和频率更新以使用采样率。

中间的部分分解窗格是信号在每个尺度上的小波分解在原始信号子空间上的投影。原始信号,科比,以及重建,kobe1,均绘在重建窗格。的水平选择窗格显示了信号跨尺度的相对能量,以及频带。

中的复选框显示控件中是否显示该级别分解窗格。中的复选框包括列控制是否在重建中包含该级别的小波分解。中单击图形分解窗格是在信号重建中包含或排除该级别的另一种方法。若要生成新的小波分解,请更改工具条中的一个小波参数,然后单击分解

  • 小波-小波族

  • 数量-小波滤波器数

  • 水平-小波分解级别

更改工具条中的任何设置将启用分解按钮。

加载噪声多普勒信号。该信号是多诺霍和约翰斯通[1]的多普勒测试信号的噪声版本。

负载noisdopp

开放信号多分辨率分析仪并将信号导入到应用程序中。默认情况下,应用程序会对信号创建四级MODWTMRA分解。在分解信号窗格中,对小波分解进行命名noisdopp1.的重建窗格以两种不同的颜色显示原始信号和重建信号。

单击,添加EMD分解添加▼和selectEMD

几分钟后,EMD分解noisdopp2中选择了EMD分解分解信号窗格中,工具条更改为显示与EMD相关的选项,并且残余物现在是中最厚的图重建窗格。

要更容易地查看两个重建之间的差异,请单击noisdopp在情节传说中。文本渐隐,原始信号的情节被隐藏。你可以用图例隐藏任何情节重建窗格。

您可以更改工具条中的参数以生成不同的EMD分解。将光标放在参数上将显示一个工具提示。

  • 插值-围护结构插补方法:样条(默认)|pchip

  • 筛分相对公差- cauchy型收敛准则:0.2(默认)|正标量

  • 最大迭代次数-最大筛选迭代次数:One hundred.(默认值)| 1到10000之间的正整数

  • 最大数目—最大提取个数:1 ~ 10000之间的正整数

  • 最大数值极值-剩余信号的最大极值数:1(默认值)| 1到10000之间的正整数

  • 最大能量比-信号与剩余能量比:20.(默认)|正标量

有关参数和EMD算法的详细信息,请参见emd

这个示例展示了如何更改应用程序默认设置以复制一个分解以进行修改,然后如何生成一个脚本以在您的工作空间中重新创建分解。

将神户地震数据加载到您的工作区中。数据是地震仪测量(垂直加速度在 纳米 / 证券交易委员会 2 )于1995年1月16日在澳大利亚霍巴特的塔斯马尼亚大学录制,从20:56:51(格林尼治标准时间)开始,每隔一秒持续51分钟。

负载科比

开放信号多分辨率分析仪并将地震数据导入到应用程序中。默认情况下,应用程序会创建一个四级MODWTMRA分解信号kobe1使用4阶Symletsym4.单击采样率单选按钮,使图是相对于时间。

使用顺序4 Coiflet创建一个新的六级分解。点击重复的在工具条中。自kobe1当前选择的项目是否在分解信号,将创建第一个分解的副本。副本被称为kobe1Copy.里面的情节重建更新以包含新的分解。除了颜色之外,副本将与第一次分解相同。中名称的右键单击可以更改副本的名称分解信号

将工具条中的设置更改为以下值,然后单击分解

  • 小波头巾

  • 数量: 4

  • 水平: 6

水平选择,注意分解的哪些组件包含在重建中:近似值和第5级和第6级细节。

4级大约占总能量的60%。从重建中删除5级和6级,而是包括4级。中仅显示近似和第4级详细信息分解窗格。若要将分解与重构大致对齐,请拖动分解下方的窗格重建窗格。

您有三个导出选项。您可以将重构或整个分解导出到您的工作区,或者您可以创建一个MATLAB™脚本。单击,生成脚本出口>生成MATLAB脚本

在编辑器中打开一个未命名的脚本,并包含以下可执行代码:

用于选择重构元素的逻辑数组levelForReconstruction = [false, false, false, true, false, false, true];使用modwt执行分解Wt = modwt(神户,“coif4”6);使用modwtmra构建MRA矩阵Mra = modwtmra(wt,“coif4”);所选多分辨率信号的总和kobe1Copy = sum(mra(levelForReconstruction,:),1);

中的true-false值levelForReconstruction对应于包括签入方框水平选择.您可以按原样保存脚本,或者修改脚本,将相同的分解设置应用于其他信号。运行脚本并绘制原始信号和重建。除了可能的颜色,情节将匹配kobe1Copy重建显示在应用程序。

T = 0:数字(神户)-1;情节(t,科比)网格持有情节(t, kobe1Copy“线宽”(2)包含“秒”)标题(“重建”)传说(“原始”“重建”“位置”“西北”)轴

图中包含一个轴对象。标题为Reconstruction的axes对象包含2个类型为line的对象。这些物件代表原始、重建。

参数

正交小波族用于生成多分辨率分析(默认),指定为:

  • 信谊——Symlets

  • 头巾——Coiflets

  • db- Daubechies小波

  • - Fejér-Korovkin小波

小波参数仅适用于生成多分辨率分析。

有关小波的更多信息,请使用waveinfo函数。例如,要了解更多关于Daubechies小波的知识,请输入waveinfo (db)

在经验模态分解中用于包络线构造的插值方法,指定为以下之一:

  • 样条-三次样条插值

  • pchip-分段三次Hermite多项式插值法

插值参数仅适用于生成经验模态分解。在创建经验模式分解时,您可以使用应用程序更改其他选项。有关更多信息,请参见emd

编程使用

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signalMultiresolutionAnalyzer打开信号多分辨率分析仪app初始化后,通过点击导入信号进行分析进口

signalMultiresolutionAnalyzer (团体打开信号多分辨率分析仪应用程序,并导入,分解,并绘图的多分辨率分析团体使用modwtmra而且modwtsym4小波和默认设置。

团体工作区中的变量。团体可以是:

  • 1 -NN-by-1实值向量。

  • 单或双精度。

默认情况下,应用程序将分解级别绘制为样本索引的函数。要绘制关于时间的图,您可以使用应用程序设置采样率或采样周期。

提示

类的多个实例可同时分解多个信号信号多分辨率分析仪应用程序。

算法

信号多分辨率分析仪使用modwt而且modwtmra生成多分辨率分析和emd生成经验模态分解。

参考文献

[1]珀西瓦尔,唐纳德·B和安德鲁·t·沃顿。时间序列分析的小波方法.剑桥统计与概率数学系列。剑桥 ;纽约:剑桥大学出版社,2000年。

在R2018b中引入