Нестационарные сигналы в технике - Практическая работа

Нестационарный случайный сигнал - случайный сигнал, у которого плотность вероятности некоторой совокупности мгновенных значений изменяется при некотором сдвиге этой совокупности во времени.Сигнал ЭКГ характеризуется набором зубцов, по временным и амплитудным параметрам которых ставится диагноз. До недавнего времени процедуру нахождения характеристик зубцов выполнял врач-кардиолог, использую при этом только чертежные принадлежности. Такая схема достаточно проста и надежна, но требует много времени, и она работала в течении долгого времени изза отсутствия альтернативных подходов к решению данной задачи. С развитием компьютеров стали появляться специализированные комплексы, позволяющие выявлять сердечные заболевания, на основе автоматизированного анализа временных параметров ЭКГ.В рамках задачи предобработки и вычислении параметров ЭКГ в компьютерном кардиологическом комплексе, необходимо разработать модуль анализа основных характеристик электрокардиограммы человека на базе алгоритма непрерывного вейвлет-преобразования. · провести сравнительный анализ эффективности системы Matlab и разработанного модуляКак правило, такие сигналы состоят из близких по времени, короткоживущих высокочастотных компонент и долговременных, близких по частоте низкочастотных компонент. Для анализа таких сигналов нужен метод, способный обеспечить хорошее разрешение и по частоте, и по времени. Вейвлет преобразование стремительно завоевывает популярность в столь разных областях, как телекоммуникации, компьютерная графика, биология, астрофизика и медицина. Благодаря хорошей приспособленности к анализу нестационарных сигналов оно стало мощной альтернативой преобразованию Фурье в ряде медицинских приложений. Преобразование Фурье представляет сигнал, заданный во временной области, в виде разложения по ортогональным базисным функциям (синусам и косинусам), выделяя таким образом частотные компоненты.Классическим методом частотного анализа сигналов является преобразование Фурье, суть которого можно выразить формулой (1) Результат преобразования Фурье - амплитудно-частотный спектр, по которому можно определить присутствие некоторой частоты в исследуемом сигнале. В случае, когда не встает вопрос о локализации временного положения частот, метод Фурье дает хорошие результаты. Но при необходимости определить временной интервал присутствия частоты приходится применять другие методы. Этот метод состоит из следующих этапов: 1. в исследуемой функции создается “окно” - временной интервал, для которого функция f(x)? 0, и f(x)=0 для остальных значений;Сигнал анализируется путем разложения по базисным функциям, полученным из некоторого прототипа путем сжатий, растяжений и сдвигов (2). Функция-прототип называется анализирующим (материнским) вейвлетом. Вейвлет - функция должна удовлетворять 2-м условиям: 1. Вообще говоря, вейвлетом является любая функция, отвечающая двум вышеуказанным условиям. Наибольшей популярностью пользуются два изображенных на рисунке 1 вейвлета: Сверху изображен вейвлет “сомбреро” (Mexican Hat), названный так благодаря своему внешнему виду.В последние годы количество и сложность радиочастотных устройств возрастает по экспоненте, и скорость внедрения технических новшеств в радиочастотную технику продолжает увеличиваться. В результате цены на радиочастотные компоненты продолжают снижаться, что ведет к появлению новых беспроводных технологий на различных рынках, не принадлежащих к традиционным отраслям военной промышленности и связи. Домашнем хозяйстве используется широкий спектр устройств электроники: от игровых приставок до бытовых приборов, обменивающихся данными по беспроводной связи. На заводах и складах радиочастотные идентификаторы (RFID) начали вытеснять штрих-коды, обычно используемые для слежения за перемещением объектов. автомобилях появились навигационные системы GPS, спутниковые радиоприемники, встроенные мобильные телефоны, бесклавишные устройства дистанционного ввода данных и даже датчики давления в шинах, посылающие радиочастотные сигналы на бортовой компьютер. Устройства, работающие в лицензированном диапазоне частот, например мобильные телефоны, не должны излучать в соседних частотных каналах.При исследовании работы современных радиочастотных устройств необходимо изучать изменение частоты, амплитуды и параметров модуляции на коротких и длительных интервалах времени. В этих случаях обычные приборы, такие как анализаторы спектра с разверткой и векторные анализаторы сигналов позволяют получить снимки сигналов в частотной области и в области модуляции, но часто этой информации недостаточно для надежного описания динамического радиочастотного сигнала, вырабатываемого устройством. Обеспечивая углубленное исследование изменения параметров во времени, анализаторы спектра в реальном масштабе времени добавляют к этим измерениям еще одну важную ось координат. Рассмотрим несколько типичных задач измерения.На первом этапе аппроксимации фиксированный отрезок времени наблюдения сигнала разбивают на локальные интервалы, на каждом локаль

Оглавление

Введение

1. Нестационарные сигналы в медицине

1.1 Постановка задачи

1.2 Подходы к анализу нестационарных сигналов

1.2.1 Методы обработки нестационарных сигналов

1.2.2 Краткий обзор преобразования Фурье

1.2.3 Основные положения вейвлет-анализа

2. Анализ нестационарных радиочастотных сигналов при проведении научно-исследовательских и конструкторских работ

2.1 Проблемы измерения нестационарных радиочастотных сигналов

3. Способ и устройство для спектрально-временного анализа нестационарных сигналов