Модель тракта прослушивания гидроакустических сигналов
Дипломная работа - Компьютеры, программирование
Другие дипломы по предмету Компьютеры, программирование
интервала должна быть достаточной для формирования оценки спектральной плотности мощности процесса с требуемым частотным разрешением. Длина такой реализации в программе определяется автоматически с учетом необходимого количества точек перекрытия и количества точек.
5 Результаты расчетов
Чтобы сформировать сигнал на элементах АР нужно рассчитать задержки на каждом элементе и сымитировать их.
Исходя из заданных нами параметров, система формирует приходящий на АР сигнал под определенным углом.
Рис.22 Приход сигнала под углом на элементы АР
Обработка в канале прослушивания
Блок основных вычислительных операций подробно будет рассмотрен далее.
Вывод графических и аудио результатов
После обработки мы можем прослушать и наглядно увидеть графики сигналов, изначально пришедших на элементы АР, и вычисляем спектры восстановленных сигналов с высоким частотным разрешением, частное разрешение системы определяется длительностью реализации взятой в обработку.
По сформированным входным воздействиям реализуется обработка в канале прослушивания .
Сформированный сигнал на элементах АР
Исходя из заданных нами параметров, система формирует приходящий на АР сигнал под определенным углом.
БПФ с перекрытием
Выполняется БПФ с перекрытием, перекрытие задается произвольным, либо кратно числу точек БПФ (как и выяснилось в результате моделирования), но задать перекрытие мы можем произвольно. Выполняется перекрытие на каждом приемном элементе АР.
Умножение на фазирующие коэффициенты
Этап процедуры формирования. внесение задержек в частотной области
Суммирование по элементам АР
Вырезание полосы
Поскольку у нас частотное окно имеет спады на краях диапазона, мы расширяем полосу сигнала, чтобы не сильно зарезать энергетику сигнала.
Сдвиг
В первом частотном диапазоне полоса частот 1-2,5 кГц это соответствует спектральным отсчетам: К нижнее =21, К верхнее =53. В соответствии с такой закономерностью сдвигать при выбранной величине перекрытия мы можем только порциями по 4?f значит первый спектральный отсчет ,для того чтобы попасть в полосу 3-3.5 кГц должен быть сдвинут на 4 отсчетов . Соответственно для второго диапазона 2-5 кГц : К нижнее =42, К верхнее =107 , 32 отсчетов. Для третьего 4-8 Кгц: К нижнее =85, К верхнее =171, 76 отсчетов.
Рассчитывать коэффициент сдвига будем проводить по формуле
Где нижнее значение частотного диапазона,
= коэффициент фильтра,- число сдвига спектральных отсчетов.
7 коэффициент минимальной частоты переноса спектра = 300 ГЦ
Умножение на спектральное окно
Для каждого из трех диапазонов мы выбираем свои параметры фильтра . В данной случае будем менять лишь параметры фильтра Ханна (53 81 99). Полученные по формуле:
K=kB-kH+2*kl+1
ОБПФ
Обратное преобразование Фурье с количеством точек равным в БПФ
Отбрасывание некорректных отсчетов
Формирование делалось таким образом, чтобы некорректные отчеты равномерно распределялись вначале и в конце реализации поэтому половину отчетов мы убираем из начала реализации и из конца.
Стыковка реализаций
В результате получаем реализацию большой длительности, которая подвергается преобразованию Фурье.
MATLAB - это интерактивная система, в которой основным элементом данных является массив. Это позволяет решать различные задачи, связанные с техническими вычислениями, особенно в которых используются матрицы и вектора, в несколько раз быстрее, чем при написании программ с использованием "скалярных" языков программирования, таких как Си или Фортран.
В результате работы программы мы получаем следующие результаты :
Для первого частотного диапазона (1-2.5) Khz
Каждый частотный диапазон соответствует спектральным отсчетам k1=[21] k2=[53]
Угол прихода сигнала берем равный Pi/4
Сдвиг полосы в область от 0.3 , 4?f = 187 Гц
Умножение на спектральное окно K=53
Частота сигнала 2000 Гц
Спектр исходного сигнала Спектр восстановленного сигнала
со сдвигом
Исходный сигнал во временной области Восстановленный сигнал во
временной области
Для второго частотного диапазона (2-5) Khz
Каждый частотный диапазон соответствует спектральным отсчетам k2=[42] k2=[107]
Угол прихода сигнала берем равный Pi/4
Сдвиг полосы в область от 0.3 , 32?f = 1500 Гц
Умножение на спектральное окно K=81
Частота сигнала 3500 Гц
Спектр исходного сигнала Спектр восстановленного
сигнала со сдвигом
Исходный сигнал во Восстановленный сигнал
временной области во временной области
Для третьего частотного диапазона (4-8) Khz
Каждый частотный диапазон соответствует спектральным отсчетам k2=[85] k2=[171]
Угол прихода сигнала берем равный Pi/4
Сдвиг полосы в область от 0.3 , 76?f = 3570 Гц
Умножение на спектральное окно K=99
Частота сигнала 5000 Гц
Спектр исходного сигнала Спектр восстановленного
сигнала со сдвигом
Исходный сигнал во временной Восстановленный сигнал
области во временной области
Виды частотных окон Ханна ИПХ фильтров Ханна
для трех диапазонов для трех диапазонов
Для первого диапазона (1-2.5) кГц
Для второго диапазона (2-5) кГц
Для третьего диапазона (4-8) кГц.