51130

Вейвлет-аналіз сигналів

Лабораторная работа

Коммуникация, связь, радиоэлектроника и цифровые приборы

Мета роботи: дослідити відображення властивостей сигналів у вейвлет-скейлограмі; набути навичок реалізації вейвлет-перетворення сигналів у середовищі MatLAB

Украинкский

2014-02-06

914.01 KB

6 чел.

Національний технічний університет України

«Київський політехнічний інститут»

Факультет електроніки

Лабораторна робота № 6

з дисципліни «Теорія сигналів»

«Вейвлет-аналіз сигналів»

Виконав:  студент 3-го курсу

групи ДП-92

 Лонтковський С.А.

Київ – 2011

Мета роботи: дослідити відображення властивостей сигналів у вейвлет-скейлограмі; набути навичок реалізації вейвлет-перетворення сигналів у середовищі MatLAB.

Порядок роботи

      1. Обрати материнські вейвлет-функції за варіантом з таблиці 1. Отримати та уяснити інформацію щодо обраної вейвлет-родини (функція waveinfo).Розрахувати значення вейвлет-функцій та масштабуючих функцій (якщо вони існують) побудувати їх графіки (функція wavefun). Сформувати вектор масштабних коефіцієнтів a=[.01:.02:.11 .2:.2:1 2:2:30].

      2. Сформувати вектор відліків часу тривалістю 5 с для частоти дискретизації 128 Гц. Сформувати сигнали ділянки синусоїди частотою 2, 2.5, 40, 100, 600, 600.5 Гц. З використанням материнських функцій згідно варіанту побудувати графік модулів вейвлет-коефіцієнтів (функція cwt), скейлограмму та тривимірний графік вейвлет-коефіцієнтів. Зробити висновки щодо скейлограми періодичних синусоїдальних функцій.

      3. Сформувати вектор відліків часу тривалістю 5 с для частоти дискретизації 128 Гц. Сформувати сигнали ділянки синусоїди частотою 40 Гц амплітудою 2 В, зашумленої випадковим сигналом з нульовим середнім

значенням, амплітудою 1 В, 2 В, 10 В. Побудувати спектрограми сигналів,зробити висновки щодо можливості визначити наявність синусоїдального сигналу в шумі.

      4. Сформувати вектор відліків часу тривалістю 10 с для частоти дискретизації 128 Гц. Сформувати сигнали ділянки синусоїди частотою 5 Гц амплітудою 3 В (S1) та 30 Гц амплітудою 1 В (S2). Сформувати на їх основі сигнал(тривалістю 5 с), що дорівнює сумі цих двох сигналів, та інший сигнал, який спочатку містить сигнал 2*S1, а потім сигнал 2*S2 (матиме тривалість 10 с). З використанням материнських функцій згідно варіанту побудувати скейлограму.Повторити для частот 15 та 16 Гц. Зробити висновки щодо можливості визначити

момент зміни частоти сигналу за скейлограмою.

      5. Сформувати вектор відліків часу тривалістю 10 с для частоти дискретизації 128 Гц. Сформувати сигнал ділянки синусоїди частотою 20 Гц. Створити розрив (вставити п’ять нульових відліків) в сигналі в момент часу 5 с. З використанням материнських функцій згідно варіанту побудувати скейлограмму. Зробити висновки щодо можливості часової локалізації моменту розриву в сигналі за скейлограмою.

     6*. Сформувати вектор відліків часу тривалістю 10 с для частоти дискретизації 128 Гц. Сформувати сигнал послідовності прямокутних імпульсів. З використанням материнських функцій згідно варіанту побудувати скейлограмму.

     7. Сформувати вектор відліків часу тривалістю 30 с для частоти дискретизації 128 Гц. Сформувати сигнал одиночного прямокутного імпульсу (функція rectpuls) для тривалості імпульсу 0.1, 1, 5 сек. (для величин зсуву

відносно початку відліку часу 0 та 5 с). З використанням материнських функцій згідно варіанту побудувати скейлограму. Зробити висновки.

    8. Побудувати скейлограму для сигналу, який складається з суми одиночного імпульсу та синусоїдального сигналу, а також для суми одиночного імпульсу, синусоїдального сигналу та випадкового сигналу. Зробити висновки.

    9. Сформувати випадкові сигнали з ненульовим та нульовим середніми значеннями тривалістю 10 с. З використанням материнських функцій згідно варіанту побудувати скейлограму.

   10. З використанням материнських функцій згідно варіанту побудувати скейлограму та тривимірний графік вейвлет-коефіцієнтів оцифрованих сигналів електрокардіограми, електроенцефалограми, прочитаної з файлу, а також ЕЕГ здорової та хворої людини, сигналів артеріального та внутрішньочерепного тиску

та плетизмограми.

   11. Побудувати скейлограму та тривимірний графік вейвлет-коефіцієнтів звукових сигналів, які отримані з різною частотою дискретизації.__

close all;

clear all;

clc;

 

%завдання 1-------------------------------------------

waveinfo('mexh');

waveinfo('sym');

[psi,x]=wavefun('mexh');

figure

plot(psi);

title('Материнська функція, Mexican hat')

[phi1,psi1,x]=wavefun('sym5');

figure

subplot(2,1,1);

plot(psi1);

title('Материнська функція, Sym')

subplot(2,1,2);

plot(phi1);

title('Функція масштабування, Sym')

 

%завдання 2-------------------------------------------

a=[.01:.02:.11 .2:.2:1 2:2:30];

T=5;

Fs=128;

t=[0:T/Fs:T-T/Fs];

fs = [2 2.5 40 100 600 600.5];

for i = 1:length(fs)

   s=sin(2*pi*fs(i)*t);

   figure

   c1=CWT(s, a, 'mexh','scal');

   figure

   c2=CWT(s, a, 'sym5','scal');

   figure

   subplot(1,2,1);

   c11=CWT(s, a, 'mexh','abslvl');colorbar

   title('Розклад модулів вейвлет-коефіцієнтів Mexican hat');

   subplot(1,2,2);

   c22=CWT(s, a, 'sym5','abslvl');colorbar

   title('Розклад модулів вейвлет-коефіцієнтів sym');

   figure

   subplot(1,2,1);

   cwt (s,a,'mexh','3Dplot');

   subplot(1,2,2);

   cwt (s,a,'sym5','3Dplot');

end;

 

%завдання 3-------------------------------------------

T=5;

a=[.01:.02:.11 .2:.2:1 2:2:30];

Fs=128;

t=[0:T/Fs:T-T/Fs];

s=2*sin(2*pi*40*t);

A=[1 2 10];

for i=1:length(A)

   N=A(i)*rand(size(s))-0.5;

   sN=s+N;

   figure

   c1=CWT(sN, a, 'mexh','scal');

   figure

   c2=CWT(sN, a, 'sym5','scal');

end;

 

%завдання 4-------------------------------------------

T=10;

a=[.01:.02:.11 .2:.2:1 2:2:30];

Fs=128;

t=[0:T/Fs:T-T/Fs];

F=[5 15 30 16];

for i=1:2

   s1=sin(2*pi*F(i)*t);

   s2=sin(2*pi*F(i+2)*t);

   s3=s1+s2;

   s4=[s1 s2];

   figure

   c1=CWT(s3, a, 'mexh','scal');

   figure

   c2=CWT(s3, a, 'sym5','scal');

   figure

   c11=CWT(s4, a, 'mexh','scal');

   figure

   c22=CWT(s4, a, 'sym5','scal');

end;

 

%завдання 5-------------------------------------------

T=10;

Fs=128;

t=[0:1/Fs:T-1/Fs];

f=[0:1/T:Fs-1/T];

s=sin(2*pi*20*t);

a=[.01:.02:.11 .2:.2:1 2:2:30];

figure

cwt(s,a,'sym5','plot'); colorbar

figure

cwt(s,a,'mexh','plot'); colorbar

for i=2:length(t)

   t(i)=t(i-1)+1/Fs;

   if(fix(t(i))==5)

       for k=i:i+5

       s(k)=0;

       end;

        break;

   end;

end;

figure

cwt(s,a,'sym5','plot'); colorbar

figure

cwt(s,a,'mexh','plot'); colorbar

 

%завдання 7-------------------------------------------

Fs=128;

T=30;

t=[0:1/Fs:T-1/Fs];

F=[0.1 1 10 ];

a=[.01:.02:.11 .2:.2:1 2:2:30];

ts=0;

for i=1:length(F)

   s=rectpuls(t-ts,F(i));

   figure;

   cwt(double(s), a, 'sym5', 'plot'); colorbar

   figure;

   cwt(double(s), a, 'mexh', 'plot'); colorbar

end;

 

%завдання 8-------------------------------------------

Fs=128;

a=[.01:.02:.11 .2:.2:1 2:2:30];

T=30;

t=[0:1/Fs:T-1/Fs];

s1=sin(2*pi*t*20);

s2=rectpuls(t,5);

s3=randn(1,length(t));

s4=s1+s2;

s5=s1+s2+s3;

figure

cwt(s4,a,'sym5','plot'); colorbar

figure

cwt(s5,a,'sym5','plot'); colorbar

figure

cwt(s4,a,'mexh','plot'); colorbar

figure

cwt(s5,a,'mexh','plot'); colorbar

 

%завдання 9-------------------------------------------

Fs=128;

a=[.01:.02:.11 .2:.2:1 2:2:30];

T=10;

t=[0:1/Fs:T-1/Fs];

s1=randn(1,length(t));

s2=rand(size(t))-0.5;

figure

cwt(s1,a,'sym5','plot'); colorbar

figure

cwt(s2,a,'sym5','plot'); colorbar

figure

cwt(s1,a,'mexh','plot'); colorbar

figure

cwt(s2,a,'mexh','plot'); colorbar

 

%завдання 10------------------------------------------

fs=128;

T=10;

a=[.01:.02:.11 .2:.2:1 2:2:30];

%--------------------------------------------------

EKG=fopen('vavreschuk','r');

R1=fread(EKG,'int16');

figure

cwt(R1,a,'sym5','plot'); colorbar

figure

cwt(R1,a,'sym5','3Dplot');

%--------------------------------------------------

load eeg_healthy_10

figure

cwt(sig,a,'sym5','plot'); colorbar

figure

cwt(sig,a,'sym5','3Dplot');

%--------------------------------------------------

load eeg_sick_10

figure

cwt(sig,a,'sym5','plot'); colorbar

figure

cwt(sig,a,'sym5','3Dplot');

%--------------------------------------------------

EKG=fopen('rec_20110922_162251_7_Walenko.bin','r');

R=fread(EKG,[9,inf],'int16');

figure

cwt(R,a,'sym5','plot'); colorbar

figure

cwt(R,a,'sym5','3Dplot');

 

%завдання 11------------------------------------------

a=[.01:.02:.11 .2:.2:1 2:2:30];

[zapz1,fs1,bits1]=wavread('44.1kHz.wav');

[zapz2,fs2,bits2]=wavread('8kHz.wav');

figure

cwt(zapz1,a,'sym5','plot'); colorbar

figure

cwt(zapz1,a,'sym5','3Dplot');

figure

cwt(zapz2,a,'sym5','plot'); colorbar

figure

cwt(zapz2,a,'sym5','3Dplot');

 

Графіки

1)Пункт

2)Пункт

3)Пункт

4)Пункт

5)Пункт

7)Пункт

8)Пункт

9)Пункт

10)Пункт

11)Пункт


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

28886. Социально-экономическое и политическое развитие страны в пореформенный период (60–80 гг. XIX в.) 33 KB
  В пореформенный период в России был начат масштабный переход к индустриальному обществу в целом того же типа который сложился в странах Западной Европы. Основная черта пореформенной эволюции сельского хозяйства в России проявлялась в том что оно принимало все более торговый предпринимательский характер. Огромное значение в индустриализации России имело развитие транспорт главным образом железнодорожного. Быстрое развитие капитализма приводило к тому что для возникновения привилегированных прослоек типа рабочей аристократии Запада в...
28887. Во внешней политике России второй половины XIX века выделяют два этапа 26 KB
  Это означало что Россия должна использовать возникающие между европейскими государствами противоречия в свою пользу. После поражения Франции в 1870 году во франкоавстрийской войне Россия освободила себя от решений Парижского конгресса и начала активно вмешиваться в европейские дела. В 1873 году Россия заключила союз с Германией и Австрией но этот союз не удержал Германию от новой войны с Францией. С 1875 года Россия начинает сближаться с Францией и в 1891 году был заключен союзный договор.
28888. Место XX века во всемирно-иторическом процессе 25 KB
  В целом можно сказать что в результате первой мировой войны западная цивилизация попала в ситуацию глубокого кризиса. В период этого кризиса мировое производство товаров упало на 44 разорилось тысячи банков более 100 тыс. В США в период пика кризиса насчитывалось 17 млн. В капиталистических странах Европы и США были выработаны различные модели выхода из кризиса.
28890. Общественно-политические силы на рубеже 19-20вв. Революция 1905-1907 гг. в России и ее особенности 68 KB
  в России и ее особенности. Задачи революции: свержение самодержавия; созыв Учредительного собрания для установления демократического строя; ликвидация сословного неравноправия; введение свободы слова собраний партий и объединений; уничтожение помещичьего землевладения и наделение крестьян землей; сокращение продолжительности рабочего дня до 8 часов; признание права рабочих на стачки и создание профсоюзов; достижение равноправия народов России. В январе 1905г в России началась революция. Характеризуется ослаблением борьбы началом...
28891. Образование политических партий в России (конец XIX—начало XX в.) 48.5 KB
  Канун первой российской революции явился тем историческим моментом когда политические партии в России проходили 1й или 2й этапы своего становления. В зависимости от социальноклассовой основы программных и тактических установок все политические партии образовавшиеся до и в годы революции можно разделить на 4 большие группы: пролетарские большевики; революционнодемократические социалдемократического и левонароднического направлений; буржуазные с выделением двух разновидностей: либеральных и консервативных;...
28892. Предмет и задачи вузовского курса Отечественной истории 22 KB
  Предмет и задачи вузовского курса Отечественной истории. Содержанием истории как науки является исторический процесс. Предметом курса отечественной истории является российский исторический процесс от древности до современности. В процессе изучения истории у человека формируется историческое сознание в содержание которого входит ряд элементов: знание фактов истории; способность рассматривать реальную действительность во всех трех временных измерениях: в прошлом настоящем будущем; обобщенный исторический опыт и вытекающие из него уроки...
28893. Первобытная эпоха человечества 24 KB
  Лет назад до образования классовых обществ в различных регионах планеты примерно в IV тыс. В соответствии с ней в древнейшей эпохе выделяются три периода: каменный век от возникновения человека до III тыс. бронзовый век с конца IV до начала 1 тыс. железный век с 1 тыс.
28894. Древние народы на территории России. Ранние башкиры 22 KB
  С востока из-за Дона устремилась новая волна кочевников – сарматов. В 3-7 вв. н.э. в эпоху Великого Переселения народов на территории Северного Причерноморья, а позднее – между Волгой и Дунаем, хлынули гуннские племена или гунны, вышедшие из степей Забайкалья и Монголии.