时间序列文件( Y 文件)是一个二进制文件, 包含一个时间序列块资料。 每一块是一段时间序列的记录, 前面的头包含了该块详细信息。 该文件由2整形字节、 低字节一高字节字组成, 并且文件中的每一块都以下列次序包含信息:D e c im a tio ne x l∞n e n t抽样指数( 4 或O )S eg m en tn u m b er : . e沁u n tf o r th ec u r r e n tbaIldw heretheinitialco岫间段数目: 当前频段的数目, 初始值eⅪum - - 0tra in—f iltersettin greg ister; u n sig n ed 增益一滤波设计寄存器: 无符号整形X len g th : x d ip o le le n g mill c m 以厘米为单位的x 偶极的长度ll职依韶嚣韶傣船姒瞄瞄嘶瞄啪啪:;;:,￡:=:蓝0“Z叠0挂IhZ矗= 桂林理工大学硕士学位论文Y len g th : Yd ip o le len g thin 啪以厘米为单位的Y 偶极的长度L en g th : n o o f p o in tsin d a ta ,( n u m b ero f ch a n n el* n u m b ero f tim es)长度: ( 信道数’ 时间数)N u m b e ro f ch a n n els信道数l—c h a n n e l’ Sd a ta ,l_ tim e第一个时间点的第一个信道的资料2一ch a n n el’ sd a ta ,l咀tim e第一个时间点的第二个信道的资料3一ch a n n el’ sd a 饥1曩tim e第一个时间点的第三个信道的资料4血cha nnel’ sd a ta ,lttim e第一个时间点的第四个信道的资料l- ch a n n el’ sd a ta ,2埘tim e第二个时间点的第一个信道的资料2耐ch a n n el’ Sd a ta ,2一tim e第二个时间点的第二个信道的资料3一ch a n n el'sd a ta ,2胡tim e第二个时间点的第三个信道的资料铲ch a nnel’ sd a ta ,2耐tim e第二个时间点的第四个信道的资料4 tbch a n n el’ sdata,length/num bero f ch a n n els第长度, 信道数的时间点第四个信道的数据功率谱文件( X 文件)是一个A S C II文件, 包含了自功率谱和互功率谱密度的计算结果, 它是通过具有同名的时间序列Y 文件数据计算得到的。 互功率谱有19 列宽, 每列有11个字符长, 每一行与每一单一频率相对应。 对于不能计算得到互功率谱的频率,“# o f a v era g es” 值是0 , C H i* C H j符号代表信道i和信道j之间的谱密度。 表2. 1中以列的数目列举了具体的数据格式及其对应的值:表2. 1功率谱文件存储格式C o lu m n sI- 3C o lu n m s4 - 7C o lu m n s8. 1 lC o lu m n s 12. 15C o lu m n s 16. 19F r eq ( H z )频率C H l・C H lR e ( C H 2・C H1)R e ( C H 3幸C HI)R e ( C H 4 }C H I)B a n d w id th ( H z )Im ( C H 1・C H 2)C H 2 宰C H 2R e ( C H 3宰C H 2)R e ( C H 4 宰C H 2)# o fa v e r a g e sIm ( C H1・C H 3)Im ( C H 3・C H 2)C H 3 ・C H 3R e( C H 3木C H 4 )Im ( C Hl宰C H 4 )Im ( C H 2・C H 4 )Im ( C H 3枣C H 4 )C H 4 幸C H 4阻抗文件( z 文件)也是一个A S C II文件, 它包含所有X 文件和Y 文件转化的阻抗计算结果。 这些结果是按频率排序, 每一频率由两行组成, 每一列由长度是11个字符串, 共有15个值。 某一频率的数据具体格式如下表2. 2:表2. 2阻抗文件存储格式C o lu m nl2345678E l。 HyE x 。 ⅣYE z 。 11YE Y . Ⅳ,E y 。 HxE y 。 ⅣzL in e l频率空白相关度电阻率相位相关度电阻率相位L in e 2R e( zx x )Im ( z默)R ezx y )Im ( zo,y)R e( 研)Im ( 矽yx )R e( 劲)Im ( zy y )12 桂林理工大学硕士学位论文第三章小波分析与M a lla t算法传统傅里叶变换( F o u rierT ra n sf o rm , F T )只能分别对信号的时域或者频域分别分析、处理, 并不能将二者有机地结合起来; 为了解决这个问题人们引入了短时傅里叶变换( S h o rt. tim e F o u r ierT ra n sf o rm , S T F T ), 该变换能够给出信号的时域和频域的二维分布,但该变换的窗口宽度却是一个恒定的值, 不能根据信号局部特征调整窗口宽度, 同时受“测不准原理, , 的限制使得它不能兼顾频率与时间分辨率的要求【26][ 2rl; 小波变换是一种信号的时间—- 尺度( 时间一频率)分析方法, 具有多分辨率分析( M u lti. R eso lu tio nA n a ly sis,M R A )的特点, 它的窗口大小( 即窗口面积)固定但其形状可改变、 时间窗和频率窗都可改变的时频局部分析方法, 即在低频成分具有较高的频率分辨率和较低的时间分辨率, 对高频成分具有较高的时间分辨率和较低的频率分辨率, 所以它被誉为“数学显微镜” 。 它能够对非平稳信号进行有效的分析处理, 且在时间域和频率域同时具有良好的局部化性质, 对于时变信号它可以非常方便而有效地进行时间域和频率域之间的往返变换【281。3. 1小波分析基本理论【29】假设y ( f )∈ L 2( R )( L 2( R )表示平方可积的实数空间, 即能量有限的信号空间), 其傅里叶变换为、 王, ( 缈)。 当、 壬, ( 缈)满足允许条件:C ∥ =, 哗牛国< o O( 4. 1)时, 我们称5f , ( r)为一个基本小波或母小波。 将母函数少( f )经过伸缩或平移后便可以得到一个小波序列。 对于连续的情况, 小波序列为:jf, 4'6( f): { jIf, ( 坐)口, 6∈ R ; 口≠0( 4. 2)’√口a其中, a 为伸缩因子; b 为平移因子。 伸缩因子a 越小表示小波越窄, 度量的是信号的细节变化即表示信号的高频系数; 缩放因子a 越大表示小波越宽, 度量的是信号的粗糙程度即表示信号的低频系数。 在实际计算机上的应用中, 连续小波必须加以离散化, 在连续小波中, 考虑函数%j( t)= lal- 1尼矿—竺), 在离散化中总是限制a只取正值, 允许条口件即变为巳: f鞲∞<∞。 通常把连续小波变换中尺度参数a和平移参数b的离散化公式分别取作口= 《, b= 吲60, 于是对应的离散小波函数5c, 似( , )便可以写作:13’椰俐 桂林理工大学硕士学位论文呲M 妒y( 半M j/2弘/( 础一蛾)( 4. 3)在每个可能的缩放因子和平移参数下计算小波系数, 其计算量相当大而且会产生许多无用的数据。 如果缩放因子和平移参数都选择为2j( j> 0 且为整数)的倍数来进行计算,就会使分析的数据量大大减少, 即最常用的二进小波:; f, . , , t( f)= 2- J/2y( 2一, t- k )/, k ∈ Z( 4. 4)3. 2多分辨分析与M a lla t算法【30】S. M allat在1988年构造了正交小波基的同时提出了多分辨分析( 枞)的概念, 从空间的概念上形象地说明了小波的多分辨特性, 给出了正交小波的构造方法以及正交小波变换的快速算法, 即M a lla t算法。 对于多分辨分析的理解, 在这里以一个三层分解结构为例进行说明, 其小波M a lla t分解算法图如图4 . 1所示。 从图中可以明显看出, 多分辨分析的原理是根据频率成分的高、 低将信号进行多层次地分解, 它只是对信号的低频系数进行进一步分解, 而高频系数则得以分离出来, 信号与分解成分有如下关系:S = c a 3+ c d 3+ c d 2 + c d 1。图4. 1M a lla t分解算法示意图为了说明小波变换M a lla t算法的具体过程, 在此构造一个简单的模拟信号, 该信号的解析表达式为:y= sin( 2rtx 50×t)+ sin( 2n'x 350x t)信号由一个50 H z 频率和一个350 H z 频率的正弦波叠加而成, 对该信号进行小波多尺度分解, 模拟信号按照其频率的高低被逐级分层分解, 此处利用小波变换对模拟信号进行5层多尺度分解, 得到如图4 . 2模拟信号各层分解信号重构图( 横坐标表示采样点14 桂林理工大学硕士学位论文数: 纵坐标表示振幅值)。