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,用于可视化一维实值信号的多电平小波和经验模态分解并比较结果。有了这款应用,你可以:

  • 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生成多个分解modwt而且modwtmra(默认)或emd方法。

  • 选择要包含在信号重构中的分解级别。

  • 想象并比较结果。

  • 获得分解级别的频率范围。(见powerbw更多信息。)

  • 确定信号在不同能级间的相对能量。

  • 导出重构信号和分解到您的工作空间。

  • 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App

  • 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

全部展开

加载神户地震数据。这些数据是地震仪测量的(垂直加速度) 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时56:51分(格林尼治时间)开始,以一秒为间隔持续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。

从对话框中选择Kobe数据,然后单击进口.信号出现了四级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,图是关于样本索引的,频率以每个样本的周期为单位。选择采样率单选按钮。因为数据采样速率是1赫兹,所以不需要更改默认值。图和频率更新以使用抽样速率。

中间的地块分解窗格是信号在各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,在重建窗格。的水平选择窗格显示信号的相对能量跨尺度,以及频带。

控件中的复选框显示控件中是否显示该级别分解窗格。控件中的复选框包括列控制是否在重构中包含该级别的小波分解。中的图单击分解窗格是在信号重构中包含或排除该级别的另一种方法。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-小波滤波器个数

  • 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。该信号是多普勒多普勒测试信号的多诺霍和约翰斯通[1]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app中。默认情况下,app会创建信号的四级MODWTMRA分解。在分解信号窗格,小波分解命名noisdopp1.的重建窗格显示原始和重建信号以两种不同的颜色绘制。

单击,添加EMD分解添加▼和选择EMD

几分钟后EMD分解noisdopp2,因为EMD分解是在分解信号窗格中,工具条更改为显示与EMD相关的选项,剩余部分现在是重建窗格。

要更容易地查看两个重构之间的差异,请单击noisdopp在情节传奇中。文字消失了,原始信号的情节被隐藏了。您可以使用图例隐藏任何情节在重建窗格。

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-包络结构插补方法:样条(默认)|pchip

  • 筛分相对公差- cauchy型收敛准则:0.2(默认)|阳性标量

  • Sift Max迭代-筛选迭代的最大次数:One hundred.(默认)| 1到10,000之间的正整数

  • 最大数目—最大提取imf个数:1 ~ 10000之间的正整数

  • 最大数极值-剩余信号中极值的最大个数:1(默认)| 1到10,000之间的正整数

  • 最大能量比-信号剩余能量比:20.(默认)|阳性标量

要了解有关参数和EMD算法的更多信息,请参见emd

这个例子展示了如何更改应用程序的默认设置来复制一个分解进行修改,然后如何生成一个脚本来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。这些数据是地震仪测量的(垂直加速度) 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时56:51分(格林尼治时间)开始,以一秒为间隔持续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应用程序。默认情况下,应用程序创建一个四级MODWTMRA分解信号称为kobe1使用顺序为4的Symletsym4.单击采样率单选按钮,以便绘图与时间相关。

使用4 Coiflet创建一个新的六层分解。点击重复的在工具条中。自kobe1当前选中的项目是否在分解信号,创建第一个分解的副本。副本称为kobe1Copy.里面的情节重建更新以包括新的分解。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构中:近似和第5级和第6级细节。

第4级的能量约占总能量的60%。从重构中删除级别5和6,取而代之的是包含级别4。中只显示近似和第4级细节分解窗格。若要将分解与重构近似对齐,请拖动分解位于重建窗格。

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无标题脚本,其中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, true];使用modwt执行分解Wt = modwt(kobe,“coif4”6);使用modwtmra构建MRA矩阵Mra = modwtmra(wt,“coif4”);%选定多分辨率信号的和kobe1Copy = sum(mra(levelForReconstruction,:),1);

的真假值levelForReconstruction对应于包括方框已检入水平选择.您可以按原样保存脚本,或者修改它以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图。除了可能的颜色,情节将匹配kobe1Copy重建显示在应用程序。

T = 0:numel(kobe)-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axes对象。标题为Reconstruction的axis对象包含两个类型为line的对象。这些物件代表原始、重建。

参数

用于生成多分辨率分析的正交小波族(默认),指定为:

  • 信谊——Symlets

  • 头巾——Coiflets

  • db- Daubechies小波

  • - Fejér-Korovkin wavelet

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,请进入waveinfo (db)

经验模态分解中用于包络结构的插值方法,具体为以下之一:

  • 样条-三次样条插值

  • pchip-分段三次Hermite插值多项式法

插值参数仅适用于产生经验模态分解。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

全部展开

signalMultiresolutionAnalyzer打开信号多分辨率分析仪一旦app初始化,通过点击导入一个信号进行分析进口

signalMultiresolutionAnalyzer (团体打开信号多分辨率分析仪App,导入、分解、绘制多分辨率分析团体使用modwtmra而且modwtsym4小波和默认设置。

团体是工作区中的一个变量。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。要绘制与时间相关的图形,您可以使用该应用程序设置采样率或采样周期。

提示

类的多个实例可以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·瓦尔登。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。

在R2018b中介绍