微弱訊號檢測中四種降噪濾波方法的matlab實現

2021-08-20 09:50:05 字數 2215 閱讀 1003

用matlab實現4種濾波降噪處理演算法,訊號為正弦訊號疊加上白雜訊,引數可自主定製。

%matlab

clear all;clc;

fs=300;

time=128;

t=0:1/fs:time;

f1=1; t1=1/f1;

y1=sin(2*pi*f1*t);

figure;

plot(t,y1);axis([0

4 -3

3]);

title('原始正弦訊號');

y2=y1+randn(1,length(y1));

figure;

plot(t,y2);axis([0

4 -3

3]);

title('加噪訊號');

n=time/t1-3;%累加中引數最大值不能超過訊號序列否則沒有數值,每個tt都要往後推n-1個週期,準備展示4個週期,故n最大為總週期數-3

t2=t1*fs;

%線性累加平均演算法

a1=linspace(0,4*t1*fs,4*t1*fs-1);%建立序列用來儲存結果,由於是序列序號,故還需乘上fs

for tt=0:4*t1*fs

x1=0;

fori=0:n-1

%進行n次累加用以平均

x1=x1+y2(1+tt+i*t2);

enda1(1+tt)=x1/n;

endfigure;

plot(a1);axis([0

1200 -3

3]);grid;

title('線性累加演算法');

%遞推式平均演算法

a2=linspace(0,length(y2),length(y2)-1);

ap1=linspace(0,n,n-1);

for tt=0:4*t1*fs

ap1(1)=y2(1+tt);

for n=2:n

ap1(n)=(n-1)/n*ap1(n-1)+y2(1+tt+(n-1)*t2)/n;

enda2(1+tt)=ap1(n);

endfigure;

plot(a2);axis([0

1200 -3

3]);grid;

title('遞推式平均演算法');

%指數加權平均演算法

a3=linspace(0,length(y2),length(y2)-1);

ap2=linspace(0,n,n-1);

alpha=30;

beta=(alpha-1)/alpha;

for tt=0:4*t1*fs

ap2(1)=y2(1+tt)*(1-beta);

for n=2:n

ap2(n)=beta*ap2(n-1)+y2(1+tt+(n-1)*t2)*(1-beta);

enda3(1+tt)=ap2(n);

endfigure;

plot(a3);axis([0

1200 -3

3]);grid;

title('指數加權平均演算法');

%五點移動平均演算法

a4=linspace(0,length(y2),length(y2)-1);

for tt=0:4*t1*fs

if tt<=t2

a4(1+tt)=(2*y2(1+tt)+y2(1+tt+t2)+y2(1+tt+2*t2))/4;

elseif t22*t2

a4(1+tt)=(y2(1+tt-t2)+2*y2(1+tt)+y2(1+tt+t2)+y2(1+tt+2*t2))/5;

else

a4(1+tt)=(y2(1+tt-2*t2)+y2(1+tt-t2)+2*y2(1+tt)+y2(1+tt+t2)+y2(1+tt+2*t2))/6;

endendfigure;

plot(a4);axis([0

1200 -3

3]);grid;

title('五點移動平均演算法');

執行後即可得到以下影象:

對比處理前後的影象可見不同演算法對應的去噪效果(不同的取樣點演算法表現是不同的)。

注:演算法公式及降噪原理詳見 高晉佔《微弱訊號檢測》,清華大學出版社。

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