微弱信號處理&小波課程報告--小波方法在微弱信號處理中的應(yīng)用

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1、課程報告（論文）題目小波方法在微弱信號處理中的應(yīng)用專業(yè)學(xué)　　號學(xué)生年月日哈爾濱工業(yè)大學(xué)課程報告摘要在分析了微弱信號處理的必要性的基礎(chǔ)上，通過對當(dāng)前傳統(tǒng)的微弱信號檢測處理技術(shù)的制約微弱信號發(fā)展的分析，研究了使用小波的方法對微弱信號進行處理的過程。并通過Matlab實驗，驗證了使用小波的方法可以很好的從微弱信號中提取出原信息，并且比傳統(tǒng)的方法更適用，更具有普遍性。同時文章同從不同小波選擇的的角度及閾值選擇的角度，分別討論了不同小波基對最后處理結(jié)果的影響以及不同的閾值選擇方式對信號處理結(jié)果的作用。關(guān)鍵詞：小波分析；微弱信號-II-哈爾濱工業(yè)大學(xué)課程報告目錄摘要I第1章緒論11.1

2、背景11.2常用的微弱信號處理方法11.3小波分析的相關(guān)簡介31.3.1小波變換31.3.2多分辨分析5第2章小波去噪52.1小波去噪的原理52.2閾值選擇和閾值量化62.2.1軟閾值和硬閾值62.2.2閾值的幾種形式62.3評價標(biāo)準(zhǔn)7第3章不同小波基及閾值對微弱信號的處理結(jié)果和分析83.1不同小波基對微弱信號的處理83.2不同閾值對微弱信號的處理153.3總結(jié)18參考文獻19-II-哈爾濱工業(yè)大學(xué)課程報告第1章緒論[1,2,3]1.1背景當(dāng)今社會是信息時代，社會各個方面的發(fā)展無不建立在信息的獲取和處理的基礎(chǔ)之上，但是直接獲取到的信號中無不伴隨著噪聲等干擾信號的存在，干擾的

3、噪聲使信息的準(zhǔn)確性受到影響，特別是在一些惡劣環(huán)境下，噪聲的存在常常使有用信息完全被淹沒，而對惡劣環(huán)境的研究又是特別有意義的，所以非常有必要研究從微弱信號中提取有用信息的方法。微弱信號不僅僅是指信號幅度小的信號，更多的時候指的是淹沒于大噪聲背景中的目標(biāo)信號。這種夾雜有大量干擾信號的信號往往不能被生產(chǎn)、研究等直接使用，需要對這種含有大量噪聲的微弱信號進行有效的處理，將信號的信噪比提高到某種程度，使其信噪比達到可識別范圍，這也就是微弱信號檢測技術(shù)。微弱信號檢測技術(shù)廣泛應(yīng)用于光譜學(xué)、物理、化學(xué)、光通信、雷達、天文學(xué)等領(lǐng)域，為現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的發(fā)展以及工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)提供了強有力的技術(shù)支持，各

4、種基于微弱信號檢測的測試儀已成為現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)生產(chǎn)必備的設(shè)備。微弱信號的檢測不僅僅包括對信號的放大，更關(guān)鍵的是對噪聲的抑制，在盡量不摻雜新的噪聲情況下盡可能濾除信號中的噪聲是信號的信噪比達到可識別的范圍，因為簡單的對信號放大，同時也會相應(yīng)的放大噪聲。因此微弱信號的首要任務(wù)的實質(zhì)是提高信號的信噪比，它涉及到電子學(xué)、物理學(xué)、信息論、計算機技術(shù)等，不同于一般的信號檢測技術(shù)，它注重的是對已采集到的含噪信號的噪聲抑制。1.2常用的微弱信號處理方法隨著信息技術(shù)的發(fā)展以及其在各個領(lǐng)域中的應(yīng)用，對于信號質(zhì)量的需求不斷提高，微弱信號檢測的研究也受到社會各界的普遍重視。常見的微弱信號檢測方法主要

5、是基于時域和頻域兩方面，常見的微弱信號檢測儀器包括低噪聲放大器，鎖相放大器，取樣積分器等。實際應(yīng)用中，往往要根據(jù)實際情況將不同的信號從噪聲中提取出來，因而要-19-哈爾濱工業(yè)大學(xué)課程報告根據(jù)不同的信號采取不同的微弱信號檢測方法。主要有一下幾種常見的信號檢測方法。（1）雙路消噪法由于信號跟噪聲的性能完全不同，信號的變化一般是有規(guī)律的，有一定相關(guān)性的，而噪聲則是隨機的完全沒有規(guī)律的，根據(jù)信號和噪聲在變化規(guī)律上體現(xiàn)出來的不同性質(zhì)，可以考慮設(shè)計雙路消噪系統(tǒng)，引出兩路信號，這兩路信號都經(jīng)過相同的簡單的處理最后同時達到加法器進行疊加，顯然，兩路信號中的有用信號會在相加后得到增強，而噪聲

6、信號卻很可能在到達加法器的時候正好極性相反而被削弱，所以經(jīng)過加法器的信號的信噪比必定會得到一定的提高。然而這種方法只能在一定程度上提高信噪比，檢測到信號的存在，而不能從噪聲中恢復(fù)出有用的信號來。（2）窄帶濾波法針對要提取的信號頻帶設(shè)計出帶寬盡量窄的濾波器，這樣當(dāng)信號通過窄帶濾波器時只有目標(biāo)信號和極少量的噪聲可以通過從而達到檢測信號的目的。這種方法在理論上是可行的，但在實際中，窄帶濾波器的設(shè)計極大地限制了這種方法的應(yīng)用，首先是窄帶濾波器不容易獲得極窄的濾波帶寬以提高信噪比，其次濾波器的中心頻率的穩(wěn)定性得不到嚴(yán)格的保障。（3）相關(guān)檢測法相關(guān)檢測法充分利用信號與噪聲的特性差異，信

7、號一般是按照一定周期有規(guī)律的變化，而噪聲是完全隨機的，只能用統(tǒng)計規(guī)律描述，噪聲的平均功率一定為零，而且與信號時相互獨立的，根據(jù)相關(guān)函數(shù)的定義，信號僅與其自身相關(guān)，噪聲與其自身不相關(guān)。設(shè)信號，其中為目標(biāo)信號，為噪聲，那么經(jīng)過自相關(guān)系統(tǒng)后其輸出為由互相關(guān)函數(shù)的性質(zhì)可以知道，信號與互相獨立，所以它們不相關(guān)，可得，等于零，且當(dāng)增大時，，所以有當(dāng)足夠大時顯然在這種情況下，最終結(jié)果僅決定于有用信號，它包含了攜帶的所有信息，那么由此便可恢復(fù)出目標(biāo)信號。近年來，一些新的方法也被廣泛的研究，使微弱信號的檢測方法更上一步，得到巨大的提