第4章测量和特征提取Measurementandfeatureextraction

测量和特征提取“测量信号的常见不同特征包括定位信号波峰并确定其高度、宽度和与邻点的距离；测量时域特征，如峰间幅值和信号包络；测量脉冲指标，如过冲和占空比。在频域中，测量基频、均值频率、中位数频率和谐波频率、通道带宽和频带功率。通过测量无乱真动态范围、信噪比、总谐波失真、信号与噪声失真比和三阶截断能够有效地表征系统。在本部分中，将介绍基于MWORKS的测量和特征提取实例，包括描述性统计量、脉冲和跃迁指标两部分。

测量和特征提取描述性统计量例：测量信号相似性比较具有不同采样率的信号假设有一个音频信号数据库和一个模式匹配应用程序，您需要在歌曲播放时识别该歌曲。数据通常以低采样率存储，以占用较少的内存。子图一和子图二显示来自数据库的模板信号。子图三显示要在数据库中搜索的信号。仅观察时间序列，该信号似乎与两个模板信号都不匹配。经仔细检查发现，这些信号实际上具有不同的长度和采样率。图3-14不同采样率的信号

测量和特征提取在数字信号处理技术中，峰值特征的精确分析对于理解和优化信号的质量至关重要。本案例提供了如何在MWORKS中通过Julia语言实现确定峰宽。findpeaks是MATLAB中一个非常有用的函数，它用于寻找一维数据中的局部最大值（峰值）。此函数不仅可以找到峰值，还可以返回有关这些峰值的详细信息，例如它们的宽度、高度和相对于其他特征的重要性。在Syslab函数库TySignalProcessing中也对应提供了函数findpeaks，用于返回包含输入信号向量data的局部极大值（峰值）的向量。例：确定峰宽

测量和特征提取例：确定峰宽（1）语法：findpeaks查找局部极大值。（2）找到向量的峰值：定义一个有三个峰值的向量。接下来找到局部极大值。峰值按出现顺序输出。第一个样本不包括在内，尽管是最大值。对于平峰，函数返回索引最低的全部点。图3-15标记峰值

测量和特征提取例：周期波形的RMS值此示例说明如何使用rms求方波和矩形脉冲序列的均方根(RMS)值。此示例中的波形是连续时间对应波形的离散时间版本。创建一个周期为0.1秒的周期方波。方波值在?2和2之间振荡。图3-16周期方波计算RMS值：y=rms(x)运行结果为2.0，实际值与理论值一致。

测量和特征提取例：周期波形的RMS值用以下参数创建一个以1kHz采样的矩形脉冲序列：脉冲开启或等于1，持续0.025秒；关闭或等于0，持续0.075秒；间隔0.1秒。这意味着脉冲周期为0.1秒，脉冲开启时间为该间隔的1/4。这被称为占空比。使用pulstran创建矩形脉冲序列。图3-17周期矩形脉冲波计算RMS值：y=rms(x)运行结果为0.5007。

测量和特征提取脉冲和跃迁指标生成矩形脉冲波形并计算其占空比。可以将矩形脉冲波形视为一连串的开启和关闭状态。一个脉冲周期涵盖了开启和关闭状态的总时长。脉冲宽度指的是开启状态的持续时间。占空比即为脉冲宽度与脉冲周期的比例。矩形脉冲的占空比量化了一个脉冲周期内脉冲处于开启状态的时间比例。例：矩形脉冲波形的占空比

测量和特征提取例：矩形脉冲波形的占空比创建一个采样频率为1千兆赫的矩形脉冲。当脉冲处于开启状态（数值为1）时，其持续时间为1微秒。当脉冲处于关闭状态（即数值为0）时，其持续时间为3微秒。图3-18创建矩形脉冲波形图3-19绘制矩形脉冲波形并计算占空比使用相同的采样率和脉冲周期，以循环方式将脉冲开启时间（脉宽）从1微秒更改到3微秒，计算占空比。绘制循环中每步的脉冲波形。占空比随着脉冲宽度的增加从0.25增加到0.75。