微弱信號(hào)處理小波課程報(bào)告-小波方法在微弱信號(hào)處理中的應(yīng)用.docx

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1、課程報(bào)告（論文）題目小波方法在微弱信號(hào)處理中的應(yīng)用專業(yè)學(xué)　　號(hào)學(xué)生年月日摘要在分析了微弱信號(hào)處理的必要性的基礎(chǔ)上，通過(guò)對(duì)當(dāng)前傳統(tǒng)的微弱信號(hào)檢測(cè)處理技術(shù)的制約微弱信號(hào)發(fā)展的分析，研究了使用小波的方法對(duì)微弱信號(hào)進(jìn)行處理的過(guò)程。并通過(guò)Matlab實(shí)驗(yàn)，驗(yàn)證了使用小波的方法可以很好的從微弱信號(hào)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(shí)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(duì)最后處理結(jié)果的影響以及不同的閾值選擇方式對(duì)信號(hào)處理結(jié)果的作用。關(guān)鍵詞：小波分析；微弱信號(hào)目錄摘要I第1章緒論11.1背景1

2、1.2常用的微弱信號(hào)處理方法11.3小波分析的相關(guān)簡(jiǎn)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(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)7第3章不同小波基及閾值對(duì)微弱信號(hào)的處理結(jié)果和分析83.1不同小波基對(duì)微弱信號(hào)的處理83.2不同閾值對(duì)微弱信號(hào)的處理153.3總結(jié)18參考文獻(xiàn)19第1章緒論[1,2,3]1.1背景當(dāng)今社會(huì)是信息時(shí)代，社會(huì)各個(gè)方面的發(fā)展無(wú)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(hào)中無(wú)不伴隨著噪聲等干擾信號(hào)的存

3、在，干擾的噪聲使信息的準(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(méi)，而對(duì)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(hào)中提取有用信息的方法。微弱信號(hào)不僅僅是指信號(hào)幅度小的信號(hào)，更多的時(shí)候指的是淹沒(méi)于大噪聲背景中的目標(biāo)信號(hào)。這種夾雜有大量干擾信號(hào)的信號(hào)往往不能被生產(chǎn)、研究等直接使用，需要對(duì)這種含有大量噪聲的微弱信號(hào)進(jìn)行有效的處理，將信號(hào)的信噪比提高到某種程度，使其信噪比達(dá)到可識(shí)別范圍，這也就是微弱信號(hào)檢測(cè)技術(shù)。微弱信號(hào)檢測(cè)技術(shù)廣泛應(yīng)用于光譜學(xué)、物理、化學(xué)、光通信、雷達(dá)、天文學(xué)等領(lǐng)域，為現(xiàn)

4、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(qiáng)有力的技術(shù)支持，各種基于微弱信號(hào)檢測(cè)的測(cè)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(hào)的檢測(cè)不僅僅包括對(duì)信號(hào)的放大，更關(guān)鍵的是對(duì)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(hào)中的噪聲是信號(hào)的信噪比達(dá)到可識(shí)別的范圍，因?yàn)楹?jiǎn)單的對(duì)信號(hào)放大，同時(shí)也會(huì)相應(yīng)的放大噪聲。因此微弱信號(hào)的首要任務(wù)的實(shí)質(zhì)是提高信號(hào)的信噪比，它涉及到電子學(xué)、物理學(xué)、信息論、計(jì)算機(jī)技術(shù)等，不同于一般的信號(hào)檢測(cè)技術(shù)，它注重的是對(duì)已采集到的含噪信號(hào)的噪聲抑制。1.2常用的微弱信號(hào)處理方法隨著信息技術(shù)的發(fā)展以及其在各個(gè)領(lǐng)域中的應(yīng)

5、用，對(duì)于信號(hào)質(zhì)量的需求不斷提高，微弱信號(hào)檢測(cè)的研究也受到社會(huì)各界的普遍重視。常見(jiàn)的微弱信號(hào)檢測(cè)方法主要是基于時(shí)域和頻域兩方面，常見(jiàn)的微弱信號(hào)檢測(cè)儀器包括低噪聲放大器，鎖相放大器，取樣積分器等。實(shí)際應(yīng)用中，往往要根據(jù)實(shí)際情況將不同的信號(hào)從噪聲中提取出來(lái)，因而要根據(jù)不同的信號(hào)采取不同的微弱信號(hào)檢測(cè)方法。主要有一下幾種常見(jiàn)的信號(hào)檢測(cè)方法。（1）雙路消噪法由于信號(hào)跟噪聲的性能完全不同，信號(hào)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(jī)的完全沒(méi)有規(guī)律的，根據(jù)信號(hào)和噪聲在變化規(guī)律上體現(xiàn)出來(lái)的不同性質(zhì)，可以考慮設(shè)計(jì)雙路消噪系統(tǒng)，引出兩路

6、信號(hào)，這兩路信號(hào)都經(jīng)過(guò)相同的簡(jiǎn)單的處理最后同時(shí)達(dá)到加法器進(jìn)行疊加，顯然，兩路信號(hào)中的有用信號(hào)會(huì)在相加后得到增強(qiáng)，而噪聲信號(hào)卻很可能在到達(dá)加法器的時(shí)候正好極性相反而被削弱，所以經(jīng)過(guò)加法器的信號(hào)的信噪比必定會(huì)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(cè)到信號(hào)的存在，而不能從噪聲中恢復(fù)出有用的信號(hào)來(lái)。（2）窄帶濾波法針對(duì)要提取的信號(hào)頻帶設(shè)計(jì)出帶寬盡量窄的濾波器，這樣當(dāng)信號(hào)通過(guò)窄帶濾波器時(shí)只有目標(biāo)信號(hào)和極少量的噪聲可以通過(guò)從而達(dá)到檢測(cè)信號(hào)的目的。這種方法在理論上是可行的，但在實(shí)際中，窄帶濾波器的設(shè)計(jì)極大地限制了這種方法的

7、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(cè)法相關(guān)檢測(cè)法充分利用信號(hào)與噪聲的特性差異，信號(hào)一般是按照一定周期有規(guī)律的變化，而噪聲是完全隨機(jī)的，只能用統(tǒng)計(jì)規(guī)律描述，噪聲的平均功率一定為零，而且與信號(hào)時(shí)相互獨(dú)立的，根據(jù)相關(guān)函數(shù)的定義，信號(hào)僅與其自身相關(guān)，噪聲與其自身不相關(guān)。設(shè)信號(hào)，其中為目標(biāo)信號(hào)，為噪聲，那么經(jīng)過(guò)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(hào)與互相獨(dú)立，所以它們不相關(guān)，可得，等于零，且當(dāng)增大時(shí)，，所以有當(dāng)足夠大時(shí)顯然在這種情況下，最終結(jié)

8、果僅決定于有用信號(hào)，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(hào)。近年來(lái)，一些新的方法也被廣泛的研究，使微弱信號(hào)的檢測(cè)方法更上一步，得到巨大的提高，例如基于噪聲和混沌振子的微弱信號(hào)檢測(cè)法，通過(guò)混沌振子對(duì)于信號(hào)和目標(biāo)信號(hào)的不同反應(yīng)來(lái)檢測(cè)目標(biāo)信號(hào)，該方法具有巨