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

7 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

74332. Характерные значения удельных (погонных) параметров схем замещения и электрических режимов воздушных и кабельных линий электропередачи и соотношения между ними 496 KB
  Волновые параметры реальной линии волновое сопротивление ZB и коэффициент распространения волны γо определяются через ее удельные погонные отнесенные к 1 км параметры: где β0 коэффициент затухания α0 коэффициент изменения фазы фазовый угол. Удобно определять параметры Побразной схемы замещения линии через удельные погонные сопротивления Zo=RojX0 Ом км и проводимости Yo=g0jb0 См км. При этом равномерную распределенность параметров линии по длине учитывают приближенно с помощью поправочных коэффициентов по формулам Z...
74333. Двухобмоточные силовые тр-ры. Виды, условные обозначения, принципиальные сх., сх. замещения. Моделирование трансформаторов и определение параметров сх. замещения 224 KB
  замещения. замещения. Установим связь схемы замещения трансформатора с его реальными схемнорежимными параметрами. Эта схема в которой магнитная связь между обмотками заменена электрической называется схемой замещения трансформатора.
74334. Понятие пропускной способности электропередачи, факторы её определяющие 32 KB
  Второе ограничение связано с риском нарушения синхронной работы генератора при повышении нагрузки на которых возникает условие для выхода из синхронизма. Это ограничение чаще практикуется по статической устойчивости. При некоторой меньшей длине активным ограничение будет являться ограничение по нагреванию. Заметим что ограничение по нагреванию не зависит от длины ЛЭП.
74335. Компактные, компенсированные электропередачи переменного тока 66 KB
  Компактные компенсированные электропередачи переменного тока. В основу конструкций перспективных компактных воздушных линий электропередач разработанных в нашей стране положена простая идея. Образцы таких распорок уже созданы и составлены проекты будущих компактных воздушных линий электропередач рис. В скобках показаны для сравнения расстояния между фазами для обычных воздушных линий электропередач Расчеты показали что при меньших по сравнению с обычными воздушными линиями электропередач размерами компактные воздушные линии электропередач...
74336. Моделирование (представление) эл нагрузок при расчете рабочих режимов эл.передач и эл.сетей 114.5 KB
  Активные элементы схем замещения электрических сетей и систем нагрузки и генераторы представляются в виде линейных или нелинейных источников. Способы задания нагрузок при расчетах режимов: а постоянный по модулю и фазе ток; б постоянная по модулю мощность; вгпостоянные проводимость или сопротивление; дстатические характеристики нагрузки по напряжению; еслучайный ток Нагрузка задается постоянным по модулю и фазе током рис.Такая форма представления нагрузки принимается при всех расчетах распределительных сетей низкого напряжения...
74337. Статические характеристики электрических нагрузок 75 KB
  Зависимости показывающие изменение активной и реактивной мощности и от частоты f и подведенного напряжения U при медленных изменениях менее 1 сек этих параметров называют статическими характеристиками нагрузки СХН. Полученные при этом СХН называются естественными. Примерный состав нагрузки соответствующий типовым СХН Асинхронные двигатели...
74338. Представление генераторов при расчете установившихся режимов эл.передач ЭЭС. 105 KB
  В расчетах установившихся режимов электрических сетей и систем как правило не учитываются и а генератор представляется источником подключенным к шинам генераторного напряжения. Обычно для генерирующих узлов при фиксированных и не известны модуль и фаза напряжения узла и либо активные и реактивные составляющие напряжения и . Постоянные активная мощность и модуль напряжения В этом случае переменными являются как правило реактивная мощность и фаза напряжения. Задание постоянного модуля напряжения при соответствует реальным...
74339. Моделирование (представление) линии эл.передачи 0,38-220 кВ. характерные данные и основные соотношения между параметрами схем замещения ЛЭП 210.5 KB
  Характерные данные и основные соотношения между параметрами схем замещения ЛЭП. Выше приведена характеристика отдельных элементов схем замещения линий. При расчете симметричных установившихся режимов ЭС схему замещения составляют для одной фазы
74340. Особенности моделирования воздушных линий электропередачи со стальными проводами 116.5 KB
  Особенности моделирования воздушных линий электропередачи со стальными проводами. Поэтому стальные провода применяют при выполнении больших переходов через естественные препятствия широкие реки горные ущелья и т.