经典功率谱估计分解76页PPT
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功率谱估计功率谱估计就是通过信号的相关性估计出接受到信号的功率随频率的变化关系,实际用途有滤波,信号识别(分析出信号的频率),信号分离,系统辨识等。
谱估计技术是现代信号处理的一个重要部分,还包括空间谱估计,高阶谱估计等。
维纳滤波、卡尔曼滤波,可用于自适应滤波,信号波形预测等(火控系统中的飞机航迹预判)。
如果我在噪声中加入一个信号波形。
要完全滤波出我加入的信号波形,能够做到吗?如果知道一些信息,利用一个参考信号波形,可利用自适应滤波做到(信号的初始部分稍有失真)。
功率谱估计是数字信号处理的主要内容之一,主要研究信号在频域中的各种特征,目的是根据有限数据在频域内提取被淹没在噪声中的有用信号。
下面对谱估计的发展过程做简要回顾:英国科学家牛顿最早给出了“谱”的概念。
后来,1822年,法国工程师傅立叶提出了著名的傅立叶谐波分析理论。
该理论至今依然是进行信号分析和信号处理的理论基础。
傅立叶级数提出后,首先在人们观测自然界中的周期现象时得到应用。
19世纪末,Schuster提出用傅立叶级数的幅度平方作为函数中功率的度量,并将其命名为“周期图”(periodogram)。
这是经典谱估计的最早提法,这种提法至今仍然被沿用,只不过现在是用快速傅立叶变换(FFT)来计算离散傅立叶变换(DFT),用DFT的幅度平方作为信号中功率的度量。
周期图较差的方差性能促使人们研究另外的分析方法。
1927年,Yule提出用线性回归方程来模拟一个时间序列。
Yule的工作实际上成了现代谱估计中最重要的方法——参数模型法谱估计的基础。
Walker利用Yule的分析方法研究了衰减正弦时间序列,得出Yule-Walker方程,可以说,Yule和Walker都是开拓自回归模型的先锋。
1930年,著名控制理论专家Wiener在他的著作中首次精确定义了一个随机过程的自相关函数及功率谱密度,并把谱分析建立在随机过程统计特征的基础上,即,“功率谱密度是随机过程二阶统计量自相关函数的傅立叶变换”,这就是Wiener—Khintchine定理。