数字相关和数字卷积毕业论文.docx

1、数字相关和数字卷积毕业论文评分大理大学实验报告课程名称 牛物医学信号处理实验名称 数字相关和数字卷积 专业班级 姓名 学号 实验日期 实验地点 2015 2016学年度第 3 学期实验目的熟悉数字相关的运算，初步在信号处理中应用相关技术。、实验环境1、 硬件配置： 处理器：AMD A10-5750M APU with Radeon（tm） Graphics 2.50GHz安装内存：（RAM）4.00GB系统类型：64位操作系统，基于 x64位处理器2、 软件环境：Matlab R2012b三、实验原理相关可以从时域角度表现信号间的相似（关联）程度，是统计信号处理最基本的 手段之一。设有离散信号

2、x（n）和y（n），线性相关函数定义为cOrxy m A 為 _x n y n mn实际采集的信号总是有限长度，用有限的样本估计相关（自相关）函数1 N皿瓦佃）=一送 xnXn知 m=0,1,2,N心求和项总数不是N而是N-| m|，因为当n=N-| m|-1时，n+|m|=N-1。此时xn+m已 经到了数据边沿。这种估计是渐进无偏估计和一致估计。计算中，只要将其中一个序列反转， 就可以用计算线性卷积的程序计算线性相关rxy m i=x n y -n因此可以用FFT来加速相关运算，即对序列补零后，用循环相关计算线形相关， 然后用循环卷积的快速算法计算循环相关，得到最终结果。四、实验内容已知发射

3、波形，利用相关技术，在有强背景噪声的情况下检测回波的延时和强度。 首先使用已知信号模版及其若干次衰减延迟生成仿真回波波形， 然后与白噪声背景叠加，构造仿真信号。然后计算模版与仿真信号的相关函数，判断回波位置及相对强度。五、实验结果与分析实验程序：%作出八个模版的波形图clear all;clc;np = 1:100;% p = sin(pi/5*np); % 正弦% p = exp(-0.06*np); % 指数衰减% p = si n(pi/5* np).*exp(-0.06* np); % 指数衰减正弦% p = on es(size( np); % 方波% load ecgdata; w

4、 = ecgdata(np);p = w; % 产生 100 个心电信号的数据% load eegdata; w = eegdata (np);p = w; % 产生 100 个脑电信号的数据% load icpdata; w = icpdata (np);p = w; % 产生 100 个颅内压信号的数据%load respdata; w = respdata (np);p = w; % 产生 100 个呼吸信号的数据 figure;subplot(1,1,1); plot(np,p);n = 1:1000; %定义1000点长的随机信号w = randn(size(n); %产生1000点

5、长的随机信号噪声s = zeros(size(n); %产生1000点长的有用信号%通过改变衰减系数对已知信号模版进行若干次衰减，生成仿真回波A = 3; %衰减系数s(100:199) = s(100:199)+A*p;s(500:599) = s(500:599)+(A/3)*p;s(800:899) = s(800:899)+(A/33)*p;x = s+w; %仿真回波与白噪声叠加构造仿真信号figure;subplot(3,1,1); plot( n,w); title(Noise); % 作出噪声信号的图，并添加标题 subplot(3,1,2); plot(n,s); title

6、(Signal); % 作出有用信号的图，并添加标题 subplot(3,1,3); plot(n,x); title(Signal with Noise); % 作出观测信号的图，并添加标题p = p,zeros(1,le ngth(x)-le ngth(p); % 如果要求归一化相关系数(相干系数)，两个序列要同样长 Rps = xcorr(s,p,coeff); %对有用信号做互相干函数Rpw = xcorr(w,p,coeff); %对噪声信号做互相干函数Rpx = xcorr(x,p,coeff); %对观测信号做互相干函数n2 = (n(1)-np(end):(np(end)-n(

7、1); % 线性相关的范围 figure;subplot(3,1,1); plot(Rps); title(Rpw of p(n) and s(n); % 作出有用信号线性相干后的图，并添加标题 subplot(3,1,2); plot(Rpw); title(Rps of p( n) and w( n); % 作出噪声信号线性相干后的图，并添加标题 subplot(3,1,3); plot(Rpx); title(Rpx of p(n) and x(n); % 作出观测信号线性相干后的图，并添加标题实验结果:21.81.61.41.20.80.60.40.2NoiseRpw of p(n)

8、and s(n)(a)(b)-50100 200300400 500000 700 800 0Signal-100.2200 400 000 800 1000 1200 1400Rps of p(n) and w(n)1000 1800 2000200 400 000 800 1000 1尢0 1400 1000 1800 2000100 200 300 400 500 600 70。800 900 1000Signal with Noise(c)-10Rpx of p(n) and x(n)200 400 000 800 1000 1200 1400 1000 1800 2000图1模板为方

9、波，A=3,均值为0,方差为1的结果图(a)(b) (c)图2模板为正弦波，A=3,均值为0，方差为1的结果图Noise50-50.50-0.50 200 400 000 800 1000 1200 1400 1000 1800 2000Rpx of p(n) and x(n)10-10 200 400 000 800 1000 1200 1400 1000 1800 2000Rpw of p(n) and s(n)0 200 400 000 800 1000 1200 1400 1000 1800 2000Rps of p(n) and w(n)50-50 100 200 300 400 5

10、00 000 700 800 900 1000Signal4 _ _ _ _ _ |2 .0 100200 300 400500000 700 00Signal with Noiseb翘下小啪Mu蔺叫叫禅叫警目 I I I lid II0 100 200 300 400 500 000 700 800 900 10000.10-0.1方差为1的结果图(a) (b) (c)图3模板为指数衰减信号，A=3,均值为0,1 . .0.8 , .0.0， -0.40.2 -0 -0.2 -0.4 -0.0 -0.8 1 1 1 1 1 1 0 10 20 30 40 50 00 70 80 90 100

11、Noise讨材汕“严闷、*曲书打”峠七50-50 100 200 300 400 500 000 700 800 900 1000Signal-5 I | | | | | | | | I0 100 200 300 400 500 000 700 800 900 1000Signal with Noisek川-H *帆畑吐桃MM駅出i*-50-50 100 200 300 400 500 000 700 800 900 1000Rpw of p(n) and s(n)10-10 200 400 000 800 1000 1200 1400 1000 1800 20000.20-0.2 0 200

12、 400 000 800 1000 1200 1400 1000 1800 20000.50-0.50 200 400 000 800 1000 1200 1400 1000 1800 2000Rps of p(n) and w(n)Rpx of p(n) and x(n)(a) (b)图4模板为指数衰减正弦信号,(C)A=3,均值为0,方差为1的结果图1-50-50Noise0.5Rpw of p(n) and s(n)100 200 300 400500 600 700 0Signal00 200 3)00 40 500 600 70 800 900 丨0Signal with Noise

13、100-50100 200 300 400 500 600 700 800 900 1000(a) (b) (c)图5模板为100个心电信号数据，A=3,均值为0，Noise00-200 400 600 800 1000 1200 1400 1600 1800 2000Rps of p(n) and w(n)方差为1的结果图Rpw of p(n) and s(n)310100 200 300 400 500 600 700 800 900 1000100-100 100 200 300 400 500 600 700 800 900 1000SignalSignal with Noise-10

14、0200 300 400 500 600 700 800 9001000-100.2(a)(b)(c)图6模板为100个脑电信号数据，A=3,均值为0,200 400 600 800 1000 1200 1400 1600 1800 2000Rps of p(n) and w(n)0-0.20 200 400 600 800 1000 1200 1400 1600 1800 2000Rpx of p(n) and x(n)1方差为1的结果图543210 10 20 30 40 50 60 70 80 90 1000(a)Noise_50 100 200 300 400 500 600 700

15、800 900 100020Signal100 100 200 300 400 500 600 700 800 900 100002000.1Rpw of p(n) and s(n)0.5Rps of p(n) and w(n)0 200 400 600 800 1000 1200 1400 1600 1800 2000-0 10 200 400 600 800 1000 1200 1400 1600 1800 2000一開亠0-1Signal with NoiseRpx of p(n) and x(n)00 200 400 600 800 1000 1200 1400 1600 1800 2

16、0000 100 200 300 400 500 600 700 800 900 1000-20(b)(c)图7模板为100个颅内压信号数据,A=3,均值为0,方差为1的结果图1000Rpw of p(n) and s(n)Noise900800100 200400 500 600 700 800 900 1000700Signal6004000500400)003005000200100-502000500Signal with Noise0.50.2-0.20200 400fi1000 1200 1400 1600 1800 2000Rps of p(n) and w(n)200 400

17、600 800 1曲0 1刃0 100 Io00 1800 2000Rpx of p(n) and x(n)00-50000 0-1)01(a)(b)(c)图8模板为100个呼吸信号数据,A=3,均值为0,方差为1的结果图1.81.61.41.210.80.60.40.2 50沖出叫钏时幽航片审机d打闷旳-50100 200 300 400 500 600 700 800 900 10000Signal- - a 7-2-40100200300400500 60700800900100010Signal with Noise0n 1 n n 1 1 h-10n n 1 1 h 1 1 1Noi

18、se0 100 200 300 400 500 600 700 800 900 1000Rpw of p(n) and s(n)200 400 600 800 1000 1200 1400 1600 1800 20000.1Rpx of p(n) and x(n)0-10 200 400 600 800 1000 1200 1400 1600 1800 2000(a) (b) (c)图9模板为方波，A=-3，均值为0，方差为1的结果图(a) (b) (c)图10模板为正弦波，A=-3，均值为0，方差为1的结果图Rpw of p(n) and s(n)0 200 400 600 800 1000

19、 1200 1400 1600 1800 2000Signal with Noise枫u，也出山“卅邸亦叫r屮;屮j1 I 0.9 ，0.8 ,0.7 , .0.6 -0.5， -0.40.3 |0.2 -0.1 -0 I I I I I I I I I0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100Noise50-50 100 200 300 400 500 600 700 800 900 1000Signal0 . . . -2 -0 100 200 300 400 500 600 700 800 900 100050-50 100 200 300 400 500 600

20、700 800 900 1000Rpx of p(n) and x(n)0.2 1 1 0 严匕*小-0 2 0 200 400 600 800 1000 1200 1400 1600 1800 2000(a) (b) (c)图11模板为指数衰减信号，A=-3，均值为0，方差为1的结果图NoiseRpw of p(n) and s(n)0.80.60.40.20-0.2-0.4-0.6-0.80-50-5(100 200500 600 70800 900 1000-1200 4001000 1200 1400 1600 1800 2000Signal0.2Rps of p(n) and w(n

21、)10 20 30 40 50 60 70 80 90 100丨00 20 300 400 500 600 700 80 900 丨0Signal with Noise)00-0.200.2200 400 600 800 1曲0 1刃0 100 丨扌00 100 2000Rpx of p(n) and x(n)-50100 200 300400 500 600 700 800 900 1000-0.20-200 400 600 800 1000 1200 1400 1600 1800 2000(a) (b)图12模板为指数衰减正弦信号(c)A=-3，均值为0,方差为1的结果图Noise0.55

22、0-50 100 200 300 400 500 600 700 800 900 1000SignalRpw of p(n) and s(n)0 200 400 600 80010002001400160080C2000Rps of p(n) and w(n)0.FI|lllPll|0 松儿坤沪Q 1 I I 1 I I I I II0.0-0.0 200 400 600 80010002001400160080(2000Signal with Noise5-0.5 I , , 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 1000卄申桝曾问山辆峠屛榊z屮-5L , , . , ,

23、0 100 200 300 400 500 600 700 800 900 1000Rpx of p(n) and x(n)0 200 400 600 80010002001400160080(2000 (a) (b) (c)图13模板为100个心电信号数据，A=-3,均值为50-50 100 200 300 400 500 600 700 800 900 1000100-10100-100 100 200 300 400 500 600 700 800 900 10000.20-0.20 200 400 600 800 1000 1200 1400 1600 1800 2000(a) (b)

24、图14模板为100个脑电信号数据,(c)A=-3,均值为0,方差为1的结果图Rpw of p(n) and s(n)Signal10-10 200 400 600 800 1000 1200 1400 1600 1800 2000Rpx of p(n) and x(n)Noise5 1 1 1 1 0 1 胪磔申榊士1狀鹹帰*0拓 1 1 1 1 1 1 1 1 0 100 200 300 400 500 600 700 800 900 10001000图15模板为100个颅内压信号数据,A=-3,均值为0,方差为1的结果图Noise900800500 600 700 800 900 1070

25、0Signal60050040030050002000100-5000t G此d. * *刖 怜艸小I计艸k0 10u2 300400500 600 700800 0)00Signal with Noise(b) (c)图16模板为100个呼吸信号数据，A=-3,均值为(a)-100.1-10Noise01.81.61.41.210.80.60.40.20 10 20 30 40 50 60 70 80 90 10020-20Rpw of p(n) and s(n)200 400 600 800 1曲0 1勿0 100 丨6?00 丨800 2000Rps of p(n) and w(n)20

26、0 400 600 800 1000 1200 1400 1600 1800 2000Rpx of p(n) and x(n)200 400 600 800 1000 1200 1400 1600 18000,方差为1的结果图2000100 200 300 400 500 600 700 800 900 1000Rpw of p(n) and s(n)100.1400 600 800 1000 1200 1400 1600 1800 20000 而护%0 100 210 300 400 500 600 700 800 900 10-0.1000 200 400 600 800 1000 120

27、0 1400 1600 1800 21SignalRps of p(n) and w(n)20Signal with NoiseRpx of p(n) and x(n)200.5-20 J III L J 110 100 200 300 400 500 600 700 800 900 1000-0.500 200 400 600 800 1000 1200 1400 1600 1800 2000(a)(b)(c)图17模板为方波，A=3均值为0，方差为3的结果图Noise-20Signal with Noise200-200100 200 300 400 500 600 700 800 900 1000100 200 300 400 500 600 700 800 900 1000-50 100 200 300 400 500 600 700 800 900 1000(r!曲 Il; 1 1 ,SignalRpw of p(n) and s(n)0.1-0.10.5400 600 800 1000 1200 1400 1600 1800 2000彳 n n 1 ii 0 200 400 600 800 1000 1200 1400 1600 1800 2000Rps of p(n) and w(n)4400 600 800 1000 1200