Giáo trình cơ sở Matlab v5.2-1 - Phần 2 Bài tập ứng dụng II - Ứng dung xử lý tín hiệu số

Tài liệu tham khảo Giáo trình cơ sở Matlab v5.2-1 - Phần 2 Bài tập ứng dụng II - Ứng dung xử lý tín hiệu số
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Giáo trình cơ sở Matlab v5.2-1 - Phần 2 Bài tập ứng dụng II - Ứng dung xử lý tín hiệu sốToolBox - Digital Signal ProcessingPhÇn 2 øng dông vÒ xö lý tÝn hiÖu Sè1. TÝn hiÖu vμ xö lý tÝn hiÖu Kh¸i niÖm vÒ tÝn hiÖu vμ mét kh¸i niÖm réng. Nã ®−îc ®Þnh nghÜa ë Websur(1998) nh− lμ mét “sù ®Õm ®−îc cña l−îng vËt lý hay xung (nh− mét hiÖu ®iÖn thÕ,dßng, hoÆc tõ th«ng ) bëi mét b¶n tin hoÆc th«ng tin mμ cã thÓ truyÒn ®i ®−îc”. VÝ dônh− th«ng tin mong muèn cã thÓ lμ nhiÖt ®é vμ tÝn hiÖu ®iÖn thÕ tØ lÖ víi nhiÖt ®é nμy. NhiÒu s¸ch cho r»ng tÝn hiÖu thay ®æi nh− mét hμm cña thêi gian. Mét sè tÝnhiÖu lμ liªn tôc ; nhiÖt ®é kh«ng khÝ, sãng biÓn t¹i mét ®iÓm... Mét sè tÝn hiÖu kh¸c lμrêi r¹c, vÝ dô nh− c¸c th− truyÒn ®i (göi ®i) theo m· Morse. C¸c tÝn hiÖu cã thÓ rêi r¹cv× chóng nhËn ®−îc bëi sù lÊy mÉu th«ng tin kh«ng liªn tôc, vÝ dô nh− nhiÖt ®é cña khÝquyÓn vμ ¸p suÊt ®−îc truyÒn ®i theo mét kho¶ng thêi gian nhÊt ®Þnh bëi v« tuyÕn.M¸y tÝnh cã thÓ xö lý tÝn hiÖu rêi r¹c th«i. §Ó xö lý b»ng m¸y tÝnh, hÇu hÕt c¸c tÝn hiÖu cã thÓ thÓ hiÖn theo mét chuçi c¸csè 1,0 . TÝn hiÖu ®−îc sinh ra bëi c¶m biÕn (sensor), vÝ dô nh− nhiÖt ®iÖn trë, hay tèc®é kÕ sinh ra. Chuçi sè 1 chiÒu thùc khi ®−îc lÊy mÉu t¹i c¸c kho¶ng kh«ng ®æi. ViÖcsè ho¸ c¸c h×nh ¶nh sinh ra chuçi sè 2 chiÒu. Nh− c¸c chuçi sè vμ c¸c ma trËn ®−îc thÓhiÖn trªn c¸c ®−êng kh¸c nhau. Chóng cã thÓ ®−îc läc khái nhiÔu, cã thÓ ®−îc modulho¸ vμ cã thÓ ®−îc xö lý ®Ó lμm râ h×nh ¶nh, hoÆc nÐn trong mét kho¶ng ®éng. Khi mμc¸c thao t¸c cã thÓ ®−îc thùc hiÖn ë thêi gian hoÆc tÇn sè chñ ®¹o, khi chän tÇn sè chñ®¹o vμ thuËt to¸n ®óng th× th«ng th−êng cã kÕt qu¶ lμ t¨ng hiÖu øng. Matlab dïng ®Ógi¶i thuËt to¸n nhanh vμ chän tÇn sè chñ ®¹o. PhÇn nμy ta xö dông Toolbox xö lý tÝn hiÖu (Signal Processing). Nã gåm h¬n70 hμm sè kh¸c nhau ®Ó ph©n tÝch sè tÝn hiÖu sè vμ x©y dùng bé läc víi nh÷ng ®Æc 140PhÇn 2 - øng dôngToolBox - Digital Signal ProcessingtÝnh cho tr−íc. ë ch−¬ng nμy ta chØ xÐt xÐt mét sè vÝ dô sö dông nh÷ng hμm chÝnh haydïng, cßn nh÷ng hμm kh¸c th× b¹n ®äc cã thÓ tù tham kh¶o trong s¸ch h−íng dÉn södông.2. Hμm läc. Mét trong nh÷ng hμm sè hay dïng ®Ó xö lý chuçi lμ hμm filter (hμm läc). Läcsè cã ë mäi n¬i trong qu¸ tr×nh xö lý tÝn hiÖu. Tr−êng hîp ®¬n gi¶n khi 1 tÝn hiÖu x cãthªm nhiÔu (noise). Chóng ta cã thÓ lo¹i bá chóng b»ng c¸ch sö dông läc. H·y xem xÐt tr−êng hîp tÝn hiÖu hiÖn thÞ trong mét thiÕt bÞ ®o ®−îc do ng−êi tù®äc. ViÖc ®äc sÏ rÊt khã kh¨n v× sè lμ thay ®æi sè lμ thay ®æi theo thêi gian, khi cãnhiÔu cña c¶m biÕn, nh−ng ®iÒu nμy cã thÓ ®−îc c¶i thiÖn nÕu chóng ta chän hiÓn thÞt¹i mét kho¶ng nhÊt ®Þnh, kh«ng ph¶i gi¸ trÞ thùc x mμ lμ mét tæng c¸c träng sè trungb×nh vμ gi¸ trÞ cuèi cïng hiÖn thÞ vμ ®Çu vμo míi, cã nghÜa lμ yn = k1.yn-1 + k2.xn Trong ®ã yn-1 lμ gi¸ trÞ hiÖn thÞ cuèi, vμ xn lμ ®Çu vμo míi. VÝ dô: nÕu ta chän k = 0.9 vμ k2 = 0.1 » t = linspace (0, 10, 100) ; thêi gian c¬ b¶n » s = sin (2*pi/5*t) ; tÝn hiÖu » [t,c] = size(t) ; n = 0.1 * rand(r, c) ; nhiÔu »x=s+n ; ®Çu vμo cã nhiÔu » y(1) = x(1) ; ®iÒu kiÖn ®Çu » for i = 2 : 100 » y(i) = 0.9* Y(i-1) + 0.1 * x(i) yn = 0.9.yn-1 + 0.1.xn Mèi quan hÖ nμy ®−îc x¸c ®Þnh víi yn mμ n > 1. Ta kh«ng quan t©m ®Õn viÖc lμgi¸ trÞ y1 ®−îc x¸c ®Þnh nh− thÕ nμo ( ta sÏ xem xÐt ®iÒu kiÖn sau) . Chän y1 = x7 → södông Matlab B¹n cã thÓ so s¸nh x vμ y b»ng lÖnh chÊm ®iÓm plot » plot(t, x, t, y) KÕt qu¶ nh− h×nh vÏ (I.1) 141PhÇn 2 - øng dôngToolBox - Digital Signal Processing H×nh 1.1 Lμm th¼ng tÝn hiÖu nhiÔu- VÝ dô 1 Ta cã thÓ tÝnh theo 2 gi¸ trÞ b−íc tr−íc yn = 0.9.yn-1 + 0.05.xn + 0.05.xn-1 Trong tr−êng hîp nμy 2 gi¸ trÞ tù do y1 , vμ y2. khi ®ã th× y ®−îc sinh ra nh− sau: » t = linspace (0, 10, 100) ; thêi gian c¬ b¶n » s = sin (2*pi/5*t) ; tÝn hiÖu » [t,c] = size(t) ; n = 0.1 * rand(r, c) ; nhiÔu »x=s+n ; ®Çu vμo cã nhiÔu » y(1) = x(1) ; ®iÒu kiÖn ®Çu » for i = 3 : 100 » y(i) = 0.9* Y(i-1) + 0.05 * x(i) + 0.05*x(i-1): » End Còng nh− tr−êng hîp tr−íc chóng ta còng lμm » plot(t, x, t, y) * Läc sè cã thÓ giíi thiÖu ®¬n gi¶n b¾t ®Çu tõ läc t−¬ng tù ®¬n gi¶n läc RC -th«ng thÊp theo vÝ dô 142PhÇn 2 - øng dôngToolBox - Digital Signal Processing H×nh 1.2 Lμm th¼ng tÝn hiÖu nhiÔu- VÝ dô 2 M¹ch xoay chi ...