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使用复杂数据 - Marple的测试用例的频谱估计

这个例子展示了如何对时间序列数据进行谱估计。我们使用Marple的测试用例(The complex data in L. Marple: S.L. Marple, Jr, Digital Spectral Analysis with Applications, Prentice-Hall, Englewood Cliffs, NJ 1987.)。

测试数据

让我们首先加载测试数据:

加载mar

系统识别工具箱™中的大多数例程都支持复杂数据。金宝app然而,对于策划,我们将分别检查数据的实数和虚部。

首先,看看数据:

子图(211),绘图(真实(Marple)),标题(“数据的真实部分”。)子图(212),plot(imag(marple)),标题('虚部的数据。'

图包含2个轴。带有标题的轴1的数据。包含类型线的对象。轴2带有数据的标题虚部。包含类型线的对象。

作为初步的分析步骤,让我们检查数据的周期图:

per = etfe(marple);W =每。频率;clf h = spectrumplot(每,w);选择= getOptions(h);opt.freqscale ='线性';opt.FreqUnits =“赫兹”;setoption (h,选择)

图中包含一个坐标轴。具有标题的轴:e @ y1至:y1包含类型线的对象。此对象表示每个。

由于数据记录仅为64个样本,并且计算为128个频率的周期图,从而清楚地看到窄频窗口的振荡。因此,我们将一些平滑的顺序相对于周期图(对应于1/32 Hz的频率分辨率):

马普尔sp = etfe (32);spectrumplot(每sp w);

图中包含一个坐标轴。标题为From: e@y1 To: y1的轴包含2个类型为line的对象。这些对象代表每,sp。

让我们现在尝试Blackman-Tukey方法来频谱估计:

ssm = spa(marple);%函数spa执行频谱估计Spectrumplot(SP,'B',SSM,'G',W,选择);传奇({'平滑一期间''Blackman-Tukey估计'});

图中包含一个坐标轴。标题为From: e@y1 To: y1的轴包含2个类型为line的对象。这些对象代表了平滑的一期间,Blackman-Tukey估计。

默认窗口长度为此少量数据提供了一个非常窄的LAG窗口。我们可以选择一个更大的滞后窗口:

SS20 = SPA(Marple,20);Spectrumplot(SP,'B',ss20,'G',W,选择);传奇({'平滑一期间''Blackman-Tukey估计'});

图中包含一个坐标轴。标题为From: e@y1 To: y1的轴包含2个类型为line的对象。这些对象代表了平滑的一期间,Blackman-Tukey估计。

估算自回归(AR)模型

参数5阶AR模型由以下计算:

T5 = AR(Marple,5);

与期限评论估计进行比较:

Spectrumplot(SP,'B',t5,'G',W,选择);传奇({'平滑一期间''第五阶AR估计'});

图中包含一个坐标轴。标题为From: e@y1 To: y1的轴包含2个类型为line的对象。这些对象代表平滑周期图,5阶AR估计。

ar命令实际上涵盖了20种不同的频谱估计方法。上面这个就是马普尔书中所谓的“修正协方差估计”。

有一些其他众所周知的人是:

TB5 = AR(Marple,5,“城”);%Burg的方法Ty5 = AR(Marple,5,'yw');圣诞老人沃克法Spectrumplot(T5,TB5,TY5,W,OPT);传奇({'修改协方差''Burg'“Yule-Walker”})

图中包含一个坐标轴。具有标题的轴:E @ Y1至:Y1包含3个类型线的对象。这些对象代表修改的协方差,Burg,Yule-Walker。

利用工具变量法估计AR模型

AR建模也可以使用乐器可变方法完成。为此,我们使用该功能Ivar.

马普尔ti = ivar (4);spectrumplot (t5、钛,钨,选择);传奇({'修改协方差''ofternal变量'})

图中包含一个坐标轴。标题为From: e@y1 To: y1的轴包含2个类型为line的对象。这些对象表示修改的协方差,乐器变量。

自回归移动平均(ARMA)光谱模型

此外,系统识别工具箱涵盖光谱的ARMA建模:

Ta44 = armax(marple,[4 4]);% 4 ar参数和4 ma参数Spectrumplot(T5,Ta44,W,OPT);传奇({'修改协方差''arma'})

图中包含一个坐标轴。标题为From: e@y1 To: y1的轴包含2个类型为line的对象。这些对象代表修改的协方差,ARMA。