狭义的小波分析仅指多分辨率分析,广义的小波分析则包括多分辨率分析和小波包分析两部分,它们的关系如图3所示.
图3中粗实线部分为多分辨率分解过程,小波包分解是小波变换的多分辨率分解的推广,多分辨率分解只将尺度空间V进行了分解,即
而小波包分解将多分辨率分解中未分解的小波空间Wj进一步分解.因为小波空间划分对应着频带划分,所以小波包分解可获得更高的频率分辨率.通常的频带分析大多是基于小波包分析的,但它在提高频率分辨率的同时,算法的复杂度也加大.作者从实际问题的需要出发,选择了基于多分辨率分析的方法,可以满足要求.
2.1频带分析方法
设信号X(t)的频带宽度为[0,f],分解层数为N,则多分辨率分解后,各空间对应的信号频率范围 对不同频带内的信号分析的方法.通常可以根据感兴趣的信号频率范围,将信号在一定的尺度上分解,从而提取相应频带内的信息.若是对各频带内的信号的能量进行统计分析,形成反映信号能量的特征向量,称之为频带的能量分析.
2.2小波频带与能量积分
小波频带分析技术的理论依据是Parseval能量积分等式,对于离散正交小波变换,Parseval等式为
式中:x(t)为待分析的信号;<x(t),ψm,n(t)>为小波变换系数.式(1)将信号时域的能量和小波展开域的能量对应起来,这样就可以根据各频带内的小波系数变化研究信号x(t)的组成频率的变化.
2.3分析步骤
根据表1中的分析结果,基于多分辨率分析的能带分析实现如下:
①利用系统数学模型的先验知识,确定对象的截止频率ωc,以0~10ωc作为系统带宽;
②确定合适的采样频率,保证电磁干扰信号能被采集到,若采样频率为f,则分析频率
③确定合适的小波分解层数N,使得0~lOωc正好包括在低频空间VN内,并把整个分析空间分成相对的低频空间和高频空间,除系统带宽所在的低频空间VN外,其余空间WN,WN-1,Wl合并为高频空间;
④选择合适的小波函数进行多分辨率分解,将分解所得的小波系数,按照式(1)计算相应空间(频带)内信号的能量,形成表征空间中信号能量的二维向量e=[e1,e2],其中e1表示低频信号的能量,e2表示高频信号的能量;
⑤把表征空间能量的二维向量e=[e1,e2]归一化处理,即 进行特征分析.e01代表低频信号的能量与总能量之比,e02代表高频信号的能量与总能量之比. 专业研发、生产、销售: 测漏机,垫片入盖机, 瓶子装袋机,理瓶机, 码垛机,客服热线:13929416960.
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