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1、功率譜估計(jì)實(shí)驗(yàn)二數(shù)字信號處理的兩個(gè)主要分支:數(shù)字濾波頻譜分析對隨機(jī)信號的頻譜分析——功率譜估計(jì)對確定信號,可以用傅立葉變換;而隨機(jī)信號無始無終具無限能量,不滿足傅立葉變換絕對可積的條件。功率譜:隨機(jī)信號的功率譜反映的是隨機(jī)信號的頻率成分及各成分的相對強(qiáng)弱。功率譜估計(jì):基于有限的數(shù)據(jù)尋找信號、隨機(jī)過程或系統(tǒng)的頻率成分。兩種基本算法:周期圖法:把功率譜和信號幅頻特性的平方結(jié)合起來。自相關(guān)法:根據(jù)維納-辛欽定理,先估計(jì)相關(guān)函數(shù),再經(jīng)傅立葉變換得功率譜估計(jì)。周期圖法注:1.做傅立葉變換時(shí),為方便計(jì)算機(jī)處理,通常將數(shù)據(jù)補(bǔ)足2
2、^n點(diǎn)2.FFT程序的序號K是歸一頻率序號,轉(zhuǎn)換為實(shí)際頻率為k*Fs/N自相關(guān)法數(shù)據(jù)長度N太大,譜線起伏加劇數(shù)據(jù)長度N太小,譜的分辨率不好功率譜估計(jì)的改進(jìn)平均:對同一過程做多次周期圖估計(jì)再加以平均將數(shù)據(jù)N分為K段(一般無重疊),然后對每段數(shù)據(jù)分別估計(jì)其功率譜,最后求平均值。平滑:用加窗的辦法對單一功率譜估計(jì)加以平滑用于自相關(guān)法求功率譜,對自相關(guān)估計(jì)加窗,然后再求其傅立葉變換。Welch法對長度為N的數(shù)據(jù)x(n)分段時(shí),允許每一段有部分的重疊(一般重疊50%)每一段數(shù)據(jù)用一個(gè)合適的窗函數(shù)來進(jìn)行平滑處理求每段數(shù)據(jù)的DF
3、T,周期圖法求各段功率譜估計(jì)對各段功率譜求平均并歸一化處理功率譜估計(jì)的Matlab實(shí)現(xiàn)周期圖法(periodogram)Eg1.Fs=1000;nfft=1024;%2^nn=0:1/Fs:1;x=sin(2*pi*100*n)+3*sin(2*pi*400*n)+randn(size(n));X=fft(x,nfft);Pxx=abs(X).^2/length(n);%求解PSDt=0:round(nfft/2-1);f=t*Fs/nfft;P=10*log10(Pxx(t+1));%縱坐標(biāo)的單位為dBplot(
4、f,P)自相關(guān)法自己完成注:自相關(guān)求解函數(shù)xcorrWelch法(pwelch)[Pxx,F]=pwelch(x,window,noverlap,nfft,fs)x,為進(jìn)行功率譜估計(jì)的輸入有限長序列window,用于指定采用的窗函數(shù)(boxcar,hamming,blackman)noverlap,重疊點(diǎn)數(shù)nfft,設(shè)定FFT算法的長度fs,采樣頻率Pxx,為輸出的功率譜估計(jì)值F,為得到的頻率點(diǎn)任務(wù)生成一個(gè)包括三個(gè)頻率的噪聲信號x(n)周期圖法進(jìn)行功率譜估計(jì)(periodogram)自相關(guān)法進(jìn)行功率譜估計(jì)Welch
5、法進(jìn)行功率譜估計(jì)對EEG數(shù)據(jù)求功率譜估計(jì)