logo
  1. Главная страница
  2. Рефераты
  3. Общий
  4. Signallarni raqamli qayta ishlash masalalarni yechish. Signallarni tahlili. Signallarni va tasvirlarni qayta ishlash uchun MATLAB vositalari

Signallarni raqamli qayta ishlash masalalarni yechish. Signallarni tahlili. Signallarni va tasvirlarni qayta ishlash uchun MATLAB vositalari

Загружено в:

08.08.2023

Скачано:

0

Размер:

153.568359375 KB
Скачать
Signallarni raqamli qayta ishlash masalalarni yechish. Signallarni tahlili. Signallarni va tasvirlarni qayta ishlash uchun MATLAB vositalari Reja: 1. Raqamli signallarni qayta ishlash tushunchasi(RSQI); 2. RSQI masalalarni yechish uchun MATLAB muhiti; 3. RSQI standart masalalarni yechishga doir misollar. 1.Raqamli signallarni qayta ishlash tushunchasi(RSQI). Zamonaviy dunyoda odamlar har xil ko’rinishdagi signal turlari bilan o’ralgan.Ulardan ayrimlari tabiiy bo’lsa, asosiy qismi insonlar tomonidan hosil qilingan. Ayrimlari zarur signallar(nutq), ayrimlar yoqimli(muzika). Injenerlar nuqtai nazardan signallar axborot tashuvchilardir. Demak, foydali axborotni qarama qarshi axborot “aralashmasi”dan olib tashlash yoki kuchaytirish, signalni qayta ishlashni oddiy ko’rinishi mavjud. Umuman olganda axborotni qayta ishlash deganda axborotni kengaytirish, yaxshilash, saqlash va kerakli ma’lumotni uzatish jarayoni tushiniladi. Quyida SAQI qanday bo’lishini ko’ramiz. Amaliyotda duch keladigan signallarning asosiy qismi analog signallardir. Bu signallar vaqt va amplituda bo’yicha uzluksiz o’zgarib turadi va aktiv - passiv elementli sxema yordamida qayta ishlanadi. Bu munosabat bizga signallarni analog qayta ishlash (SAQI) kabi ma’lum, masalan, radiopriyomnik va televizor. Analog signal Analog signal X a (t) Y a (t) SAQI sxemasi Bu signallarni summator, kuchaytirgich va mantiqiy elementdan iborat bo’lgan raqamli apparat vositalari yoki maxsus vazifalarni bajaruvchi mikroprotsessorlar yordamida qayta ishlanadi. Biroq analog signallar ko’rinishini o’zgartirish raqamli apparat ta’minotiga mos kelish uchun talab qilinadi. Bu signal ko’rinishi raqamli signal deyiladi. Signal vaqtning aniq momentda ularning sonidan oxirgi bitta qiymatni qabul qiladi va haqiqatdan ham ikkilik raqam yoki bitlarda ko’rsatish mumkin. Signallarni analog qayta ishlash Ekvevalent analog signallarni qayta ishlash A Diskret tizimi CHFRAO’KF ARO’ Signallarni raqamli qayta ishlash A SRQI jarayoni blok-sxemasi Bu blok-sxemada: KF-kiruvchi filtr, kerakli signalni ajratib oladi; ARO’- analog raqamli o’zgartirgich, analog signal bitlar oqimini amalga oshiradi; Signallarni raqamli qayta ishlash- SRQI ni “yuragi”, kompyuterning umumiy vazifasini o’zida aks etadi (masalan, ish stoli SHK), maxsus vazifa uchun ishlovchi protsessor, raqamli sxema va boshqalar; RAO’- raqamli-analog o’zgartirgich, ikkilik ketma-ketlikdagi raqamdan zinasimon to’lqinni hosil qiladi; CHF- chiquvchi filtr, istalgan analog signal zinasimon to’lqinni to’g’rilash uchun mo’ljallangan. Yuqorida ko’rsatilgan holda signallarni qayta ishlash shu narsaga olib kelishi mumkinki, SRQI juda murakkab va “oson ko’ringan” SRQI ga solishtirish bo’yicha ko’p komponentlardan tashkil topgan. Yagona savol bilan murojat qilish mumkinki nima uchun SRQI kerak? Savolga javob shu afzallikda yotibdiki, ya’ni SRQI tavsiya qiladi. SAQI ning eng katta kamchiligi signalni murakkab ilovalarda qayta ishlash imkoniyati chegaralangan. Tizimni loyihalashtirishning murakkabligi va “mustahkamligi”ni qayta ishlashda aks etadi. Qisqa qilib aytganda bu yakuniy mahsulot va ilovalarni qimmatlashishiga olib keladi. Boshqa tomondan SRQI dan foydalanib quvvatli signallarni qayta ishlovchi qimmat bo’lmagan SHK ga aylantirsa bo’ladi. SRQI afzalliklari quyidagilar:Ekvevalent analog signallarni qayta ishlash A Diskret tizimi 1. Vazifa umumiy komponentlarda “ishlaydigan” dasturiy ta’minotdan foydalanib ishlab chiqarish mumkin. Shuning uchun SRQI testlash va ishlab chiqarish uchun juda muhim. Shuningdek bunday holda dasturiy ta’minot olib yurishga qulay. 2. SRQI da operatsiyalar faqat murakkablik va ko’paytirishga asoslangan. Ya’ni qayta ishlash istisnolikka olib keladiki,masalan haroratga bog’liqmaslik; 3. SRQI operatsiyalarni osongina modifikatsiya qilish mumkin. Real vaqtda registorlarni yuklash yoki dasturni osongina o’zgartirish mumkin; 4. SRQI tizimlari apparat komponenetlarning doimiy arzonligi sababli bahosi past bo’ladi. SRQI ning asosiy kamchiligi harakat va operatsiyalarning tezligi ya’ni asosan katta chastotadan iborat. SRQI ning yuqorida aytib o’tilgan afzalliklari ko’pgina texnologiya va ilovalarni yechishda foydalanuvchiga asoslangan, shuningdek, masalan, maishiy elektronika, kommunikatsiya, mobil aloqa. SRQI ko’p operatsiyalar quyidagi signallarni tahlil qilish yoki filtr masalalari quyidagicha bo’ladi: Raqamli signal O’zgarish Raqamli signal SRQI klassifikatsiya masalalari Signallarni tahlil qilish Raqamli filtr Analiz Signallarni tahlil qilish masalasi signal xossalarini o’zgarishiga bog’liq. Prinsipda bu chastotasi, sohasining operatsiyasidir. Ba’zi ilovalarda bulardan quyidagilar zarur: - Spektral (chastotali yoki ikki fazali) analiz tahlili; - Nutqni tanish; - Maqsadlarni aniqlash. Signallarni filtrlash Signallarni filtrlash masalalar holati kirishda signal-chiqishda signal bilan harakterlanadi. Tizimlar bu masalalarni bajaruvchi, umumiy holda filtrlar deb ataladi. Odatda bu operatsiyalar vaqt sohasidan iborat. Quyidagi filtratsiya ilovalari : 1. Istalmagan fonli shovqinni o’chirish; 2. Halaqitlarni o’chirish; 3. Chastotali polosalarni ajratish; 4. Spektr signallarni formalashtirish. Ba’zi ilovalarda signal avval uning harakteristikasini o’rganish uchun tahlil qilinadi, ya’ni sintetik ovozni amalga oshirish uchun raqamli filtratsiyadan foydalanish mumkin. 2.RSQI masalalarni yechish uchun MATLAB muhit. Matlab yadrosining o’zi RSQI ni amalga oshirish uchun hech qanday maxsus vositaga ega emas. Shuning uchun foydalanuvchilar shunday vositalarga qiziqqanda o’zlari ishlab chiqarish kerak, biroq yuqorida aytilgandek, signal qayta ishlash uchun ikkita kutubxonaga ega: 1.Signal Processing; 2.Wavelet. Ya’ni ularda juda katta zaruriy funksiya bajariladi. Undan tashqari o’zgarishsiz holatda Matlab yadrosi kutubxona bilan birga qo’yilgan bo’ladi. Shuning uchun istalgan foydalanuvchi amaliy jihatdan uni o’rnatish uchun ruxsat olish mumkin. Signal Processing kutubxona vositasiz signallarni qaytish ishlashga mo’ljallangan. Bunda 100 da ortiq funksiya bor. Hamma guruhlar ma’nosi bilan nomlangan. Quyidagi guruhlarga tavsif beramiz: -“ Signallarni amalga oshirish va ularning tasvirini grafik orqali tasvirlash”. Berilgan signal forma signallarni amalga oshirish uchun sinusoidal, doimiy amplitudali, so’nuvchi, funksiyalardan tashkil topgan; -“ Filtrlar tahlil qilish va amalga oshirish”. Bu bo’lim funksiyalari ba’zi standart filtrlashning algoritmlarini amalga oshiradi. Chiquvchi ma’lumot, shuningdek filtr parametrlari funksiya ko’rinishida amalga oshirib, chiqishda funksiyaga o’xshab uzatiladi; -“ Tizmni chiziqli o’zgartirish” . O’zgaruvchan tizimni bajarish funksiya polinom ko’rinishida boshqasidan boshqasiga o’tish tasvirlangan; -“ Cheksiz impulsli harakteristikasining(CHIX) to’g’ri va klasssik filtrni ishlab chiqish”. Bu bo’lim funksiyalari filtrlashning klassik ba’zi filtrlarni- Basseliya, Chabisheva(I va II tiplar), Battervortani ishlab chiqishni bajaradi; -“CHIX bilan filtr tartibini tanlash” -Battervorta, Chabeshiv va elliptic filtrlarni tartibini tanlash funksiyasidan tashkil topgan; -“ Chekli impulsli xarakteristika filtrini ishlab chiqish(CHIX)” -chekli filtrni harakterlash uchun oynalar kichik kvadratlar usuli va ba’zi standart metod funksiyalardan tarkib topgan; -“ O’zgartirish”. Furye o’zgartirish usuli bajarish uchun funksiyadan tashkil topgan; - “Signallarni qayta ishlash statistikasi” -bu bo’lim signallarni qayta ishlashni bajaradi. O’zaro aloqa korrelatsiya aniq spektral energiya zich, ba’zi statistic parametrlarni aniqlash; -“Oyna” -turli oynalar metodini amalga oshiradi(Bartleta, Chebisheva, Kayzer oynasi va b); -“Parametrik modellashtirish” -ma’lumotlar asosida filtrlarni identifikatsiya qilishga ruxsat beradi; -“Maxsuslashtirilgan operatsiyalar” -ma’lumotlar ustida qo’shish operatsiyasini bajarish uchun funksiyalardan tarkib topgan; -“Analogli prototipni ishlab chiqish” -analog prototip klassik filtr ishlab chiqishga ruxsat beradi(Basseliya, Chabisheva(I va II tiplar), Battervorta); -“Chastotani o’zgartirish” -past chastotali analogli signlni boshqasiga o’zgartirish uchun funksiyalardan tashkil topgan; - “Filtrni diskretlash”- analogni raqamli o’zgartirish funksiyasi; - “Interaktiv vositalar”- bu bo’lim sptool signallarni qayta ishlash, spectral tahlil va filtrlash uchun interaktiv visual vositalarni yuklaydi, ya’ni sptool funksiyadan tashkil topgan. 3.RSQI standart masalalarni yechishga doir misollar. RSQI standart masalalardan birini ko’ramiz. Spektr signalni aniqlash uchun Furye o’zgaruvchisidan foydalaniladi. Bu masalalarni yechish yo’lini ko’ramiz. Buning uchun spektr signal tushunchasini aniqlashimiz kerak. Agar qandaydir tebranish jarayoni turli chastotalarni garmonik tebranishlari summa ko’rinishida ifodalansa, unda spektr tebranish jarayoni funksiya deyiladi, ya’ni u turli chastota bo’yicha amplitude taqsimoti tushuntiriladi. Spektr shuni ko’rsatadiki, qaysi turdagi tebranish jarayoniga ega bo’ladi va uning ichki strukturasi nimadan iborat. Spektr signal aniqlash Furye o’zgaruvchi funksiyadan foydalaniladi, ya’ni chastotali sohada signalni tavsiflash uchun qo’llaniladi. Spektr sifatida X a (jω) analog signal X a (t) to’g’ri Furye o’zgaruvchi deb ataladi: Xa(jω)=∫0 ∞ X a(t)e−jωtdt (1) Furye o’zgaruvchisini teskari Furye o’zgaruvchisi yordamida spektr orqali signalni aniqlab oladi. Xa(t)= 1 2π∫−∞ ∞ X a(jω)ejax dω (2) Xa(jωT) spektr diskret signal uchun x(nT) to’g’ri Furye o’zgaruvchi deb ataladi: X( e j ω T )=Ф{x(nT)}= ∑n=0 ∞ x(nT )e−jωnT (3) Signal x(nT) spektr qaytuvchi Furye o’zgaruvchi orqali aniqlanadi. X(nT)= Ф −¿{X(ejωT)}=1T2π∫−π/T π/TX(ejωT)dω¿ (4) O’zgarmas funksiya uchun Furye o’zgaruvchini aniqlashda topish mumkin. Furye diskret o’zgaruvchi (1)-orqali aniqlanadi: x(nT) oralig’I ketma- ketligining davri –NT bo’lsin, x(nT)=x(nT+mNT), m-butun. Furye diskret o’zgaruvchisini bir xil qiymatli o’zgaruvchilar guruhi deb nomlanadi. X(k)=X(kΩ)= ∑ n = 0N − 1 x ( nT ) e − jkn Ω T , k=0,1,…,N-1 (5) X(n)=X(nT)= 1 N ∑ k = 0N − 1 X ( kΩ ) e jkn Ω T , n=0,1,…,N-1 (6) (5) tenglik o’zgaruvchi diskret Furye o’zgaruvchini aniqlaydi. (6) qaytuvchini aniqlaydi. Ω= 2 π NT bu o’zgaruvchilarda asosiy chastota o’zgaruvchisi burchak qayrilishi e−jΩT= e−j2π/N=W N , Furye diskret o’garuvchisi qaytuvchi o’zgaruvchini quyidagicha yozish mumkin: X(k)= ∑ n = 0N − 1 x ( n ) W Nkn , k=0,1,…,N-1 (7) X(n)=1 N ∑k=0 N−1 x(k)W N−kn , n=0,1,…,N-1 (8) Diskret Furye o’zgaruvchi X(k) x(n) ketma-ketligi o’zi n oralig’i k argument bo’yicha davr funksiyasi W Nkn = W N( k + mN ) n m-butun. Diskret Furye o’zgaruvchisi x(nT) ketma-ketlikda ko’rsatish foydalanish uchun N chekli uzunlik uchu n=0,1,2,3,…,N-1 da aniqlash [0;N- 1] intervaldan tashqari 0 ga teng. Haqiqatdan ham bunday ketma-ketlik bitta davr ketma-ketligiga muvofiqligi ko’rib chiqiladi (7) va (8) o’zgaruvchilardan foydalanish [o; N-1] intervaldan tashqari shunday hisob kitob qilinadiki X(k) va x(n) o gat eng bo’ladi. Spektrni solishtirishda chekli diskret signal (3) formula bilan aniqlanib o’zgaruvchi diskret Furye o’zgaruvchiki FDO’ bu N spektrning hisobiki chastota bo’yicha diskretlash intervali davridan olingan Ω=2π/NT. Signal Processing kutubxonasi FDO’ni bajarish uchun ikkita funksiyaga ega: y=fft(x,N)-FDO’ ning aniq N ni hisoblaydi. Agar x vektor uzunligi kichik bo’lsa, N ga nisbatan x 0 ga to’ldiriladi. Agar N argument qoldirilgan bo’lsa, FDO’ uzunligi x vector uzunligiga teng. Agar x matritsa N FDO’ ning aniqligi x har bir qator uchun bajariladi. y=ifft(x,N)-qaytaruvchi FDO’ Nni hisoblaydi. Bu funksiya parametrlari analogli parametrlari funksiyalar (x,N) bu funksiya farqli qismi mashina tilida yozilganda, bundan tashqari maxsus algoritmlarni amalga oshiradi. Furye o’zgaruvchilarni tez algoritmlar deb ataladi, ya’ni FDO’ ni bajarilishini qisman kamaytiradi. Barcha bu summalar juda yuqori FDO’ bajarish uchun yuqori tezlikdagi fft va ifft funksiyalardan foydalaniladi. fft() funksiyada foydalanuvchi quyidagi misolni ko’ramiz: Misol: s=3.5cos(0.3πt) ifoda signalni tavsiflaydi. Diskretlash vaqti T_s=0.3 sek, M=30 hisoblar miqdori berilgan vaqt kesmasida signal grafigini quramiz. Furye o’zgaruvchini signal ustida bajaradi. Absolut qiymat grafigi va signal o’zgaruvchisini quramiz. Bu faylning natijalari quyidagi rasmlarda ko’rsatilgan: Berilgan vaqt kesmasida signal grafigi Chastota sohasidagi signal amplituda grafigi

Signallarni raqamli qayta ishlash masalalarni yechish. Signallarni tahlili. Signallarni va tasvirlarni qayta ishlash uchun MATLAB vositalari Reja: 1. Raqamli signallarni qayta ishlash tushunchasi(RSQI); 2. RSQI masalalarni yechish uchun MATLAB muhiti; 3. RSQI standart masalalarni yechishga doir misollar.

1.Raqamli signallarni qayta ishlash tushunchasi(RSQI). Zamonaviy dunyoda odamlar har xil ko’rinishdagi signal turlari bilan o’ralgan.Ulardan ayrimlari tabiiy bo’lsa, asosiy qismi insonlar tomonidan hosil qilingan. Ayrimlari zarur signallar(nutq), ayrimlar yoqimli(muzika). Injenerlar nuqtai nazardan signallar axborot tashuvchilardir. Demak, foydali axborotni qarama qarshi axborot “aralashmasi”dan olib tashlash yoki kuchaytirish, signalni qayta ishlashni oddiy ko’rinishi mavjud. Umuman olganda axborotni qayta ishlash deganda axborotni kengaytirish, yaxshilash, saqlash va kerakli ma’lumotni uzatish jarayoni tushiniladi. Quyida SAQI qanday bo’lishini ko’ramiz. Amaliyotda duch keladigan signallarning asosiy qismi analog signallardir. Bu signallar vaqt va amplituda bo’yicha uzluksiz o’zgarib turadi va aktiv - passiv elementli sxema yordamida qayta ishlanadi. Bu munosabat bizga signallarni analog qayta ishlash (SAQI) kabi ma’lum, masalan, radiopriyomnik va televizor. Analog signal Analog signal X a (t) Y a (t) SAQI sxemasi Bu signallarni summator, kuchaytirgich va mantiqiy elementdan iborat bo’lgan raqamli apparat vositalari yoki maxsus vazifalarni bajaruvchi mikroprotsessorlar yordamida qayta ishlanadi. Biroq analog signallar ko’rinishini o’zgartirish raqamli apparat ta’minotiga mos kelish uchun talab qilinadi. Bu signal ko’rinishi raqamli signal deyiladi. Signal vaqtning aniq momentda ularning sonidan oxirgi bitta qiymatni qabul qiladi va haqiqatdan ham ikkilik raqam yoki bitlarda ko’rsatish mumkin. Signallarni analog qayta ishlash Ekvevalent analog signallarni qayta ishlash A Diskret tizimi CHFRAO’KF ARO’ Signallarni raqamli qayta ishlash

A SRQI jarayoni blok-sxemasi Bu blok-sxemada: KF-kiruvchi filtr, kerakli signalni ajratib oladi; ARO’- analog raqamli o’zgartirgich, analog signal bitlar oqimini amalga oshiradi; Signallarni raqamli qayta ishlash- SRQI ni “yuragi”, kompyuterning umumiy vazifasini o’zida aks etadi (masalan, ish stoli SHK), maxsus vazifa uchun ishlovchi protsessor, raqamli sxema va boshqalar; RAO’- raqamli-analog o’zgartirgich, ikkilik ketma-ketlikdagi raqamdan zinasimon to’lqinni hosil qiladi; CHF- chiquvchi filtr, istalgan analog signal zinasimon to’lqinni to’g’rilash uchun mo’ljallangan. Yuqorida ko’rsatilgan holda signallarni qayta ishlash shu narsaga olib kelishi mumkinki, SRQI juda murakkab va “oson ko’ringan” SRQI ga solishtirish bo’yicha ko’p komponentlardan tashkil topgan. Yagona savol bilan murojat qilish mumkinki nima uchun SRQI kerak? Savolga javob shu afzallikda yotibdiki, ya’ni SRQI tavsiya qiladi. SAQI ning eng katta kamchiligi signalni murakkab ilovalarda qayta ishlash imkoniyati chegaralangan. Tizimni loyihalashtirishning murakkabligi va “mustahkamligi”ni qayta ishlashda aks etadi. Qisqa qilib aytganda bu yakuniy mahsulot va ilovalarni qimmatlashishiga olib keladi. Boshqa tomondan SRQI dan foydalanib quvvatli signallarni qayta ishlovchi qimmat bo’lmagan SHK ga aylantirsa bo’ladi. SRQI afzalliklari quyidagilar:Ekvevalent analog signallarni qayta ishlash A Diskret tizimi

1. Vazifa umumiy komponentlarda “ishlaydigan” dasturiy ta’minotdan foydalanib ishlab chiqarish mumkin. Shuning uchun SRQI testlash va ishlab chiqarish uchun juda muhim. Shuningdek bunday holda dasturiy ta’minot olib yurishga qulay. 2. SRQI da operatsiyalar faqat murakkablik va ko’paytirishga asoslangan. Ya’ni qayta ishlash istisnolikka olib keladiki,masalan haroratga bog’liqmaslik; 3. SRQI operatsiyalarni osongina modifikatsiya qilish mumkin. Real vaqtda registorlarni yuklash yoki dasturni osongina o’zgartirish mumkin; 4. SRQI tizimlari apparat komponenetlarning doimiy arzonligi sababli bahosi past bo’ladi. SRQI ning asosiy kamchiligi harakat va operatsiyalarning tezligi ya’ni asosan katta chastotadan iborat. SRQI ning yuqorida aytib o’tilgan afzalliklari ko’pgina texnologiya va ilovalarni yechishda foydalanuvchiga asoslangan, shuningdek, masalan, maishiy elektronika, kommunikatsiya, mobil aloqa. SRQI ko’p operatsiyalar quyidagi signallarni tahlil qilish yoki filtr masalalari quyidagicha bo’ladi: Raqamli signal O’zgarish Raqamli signal SRQI klassifikatsiya masalalari Signallarni tahlil qilish Raqamli filtr Analiz

Signallarni tahlil qilish masalasi signal xossalarini o’zgarishiga bog’liq. Prinsipda bu chastotasi, sohasining operatsiyasidir. Ba’zi ilovalarda bulardan quyidagilar zarur: - Spektral (chastotali yoki ikki fazali) analiz tahlili; - Nutqni tanish; - Maqsadlarni aniqlash. Signallarni filtrlash Signallarni filtrlash masalalar holati kirishda signal-chiqishda signal bilan harakterlanadi. Tizimlar bu masalalarni bajaruvchi, umumiy holda filtrlar deb ataladi. Odatda bu operatsiyalar vaqt sohasidan iborat. Quyidagi filtratsiya ilovalari : 1. Istalmagan fonli shovqinni o’chirish; 2. Halaqitlarni o’chirish; 3. Chastotali polosalarni ajratish; 4. Spektr signallarni formalashtirish. Ba’zi ilovalarda signal avval uning harakteristikasini o’rganish uchun tahlil qilinadi, ya’ni sintetik ovozni amalga oshirish uchun raqamli filtratsiyadan foydalanish mumkin. 2.RSQI masalalarni yechish uchun MATLAB muhit. Matlab yadrosining o’zi RSQI ni amalga oshirish uchun hech qanday maxsus vositaga ega emas. Shuning uchun foydalanuvchilar shunday vositalarga qiziqqanda o’zlari ishlab chiqarish kerak, biroq yuqorida aytilgandek, signal qayta ishlash uchun ikkita kutubxonaga ega: 1.Signal Processing; 2.Wavelet.

Похожие

Adobe PhotoShop rastrli tasvirlarni qayta ishlash tizimi
Kuzatish natijalarini birlamchi qayta ishlash. Strukturali va paramеtrik idеntifikatsiya usullari. Ma'lumotlar statistik qayta ishlash uchun MATLAB funksiyalari.
Axborotlarni qayta ishlash texnologiyalari
Satrlarni qayta ishlash algoritmlari
1-mavzu (1)