Frequency estimation of sinusoidal signals
Sinuzoidal sıklık kestirimi
- Tez No: 50479
- Danışmanlar: PROF.DR. BÜLENT SANKUR
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği, Electrical and Electronics Engineering
- Anahtar Kelimeler: Fourier dönüşümü, Gürültü, Parametre tahmini, Sayısal işaret işleme, Fourier transformation, Noise, Parameter estimation, Digital signal processing
- Yıl: 1996
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Boğaziçi Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
Özet
Toplanır gürültü ortamında kısa bir veri kaydından ton tipindeki sinyallerin parametrelerinin kestirimi problemi, sayısal sinyal işlemenin kuramında ve uygulamasında hala güncelliğini sürdürmektedir. Bu doktora tezinde başlıca üç problem ele alınmıştır. Önce, toplanır beyaz Gauss gürültü ortamında ton sinyalleri önsüzgeçlendiğinde modele dayalı sıklık kestiricilerinin başarmamın arttığı, diğer bir deyişle ton 3iklığınm (sıklıklarının) değişintisinin azaldığı gösterilmiştir. Bu bağlamda gürültünün etkisini azaltmak üzere ton sinyallerinin sıklık yerleri ile ilgili bilgi Ayrık Fourier Dönüşümü yardımıyla kazanılmaktadır. Benzetim sonuçları önsüzgeçlemenin çeşitli düşük kerteli gürültü ya da sinyal alt uzayı sıklık kestirimi tekniklerinin başarımını önemli ölçüde artırdığını göstermektedir. Sıklık kestiricilerinin sinyal gürültü oranı eşikleri önsüzgeçleme ile alçalmaktadır. Ayrıca önsüzgeçlemenin sağladığı kazançla, alt uzay süzgeçlemesinin sağladığı kazançların benzerlik gösterdikleri gözlemlenmiştir. Sinüzoidal sıklık kestiriminde toplanır gürültü Gauss-olmayan bir dağılıma, özellikle de dürtün (impulsive) bir karaktere sahipse verinin bölütlere ayrılması ve her bir bölütteki parametre kestirimlerinin doğrusal-olmayan ortalamalarının kullanılmasıyla parametre kestirimlerinin iyileşebileceği gösterilmiştir. Bu amaçla ortalama işleminin farklı parametreler üzerinde alınmasının, kullanılan ortalama yönteminin, bölüt sayı sının, gürültü tipinin dürtünlüğünün kestirim başaranına etkisi araştırılmıştır. Kullanılan ortalama, tekniklerinden sıra (rank) süzgeçlemesi genel olarak diğer tekniklere üstünlük sağlamaktadır. Toplanır gürültü a-kararlı bir süreç olarak modellenebildiğinde başarılı sıklıkvıı kestirimleri elde etmenin diğer bir yolu, sinyal parametrelerini kestirmek için verinin kesirli düşük kerteli momentlerinin kullanılmasıdır. Böylece verinin kesirli düşük kerteli momentlerini kullanan alt uzay tekniklerinin başarmaları araştırılmıştır. İncelenen her iki sıklık kestiricisi de, bir gürültü alt uzayı tekniği olan gürbüz özdeğişkeye (co variation) dayalı Çoklu Sinyal Sınıflandırması (ROC-MUSIC) yöntemi ve bir sinyal alt uzayı tekniği olan gürbüz özdeğişkeye dayalı Yule Walker (ROC-YW) yöntemi kendi ikinci kerte istatistiğe dayalı eşleniklerine kıyasla çok daha üstün bir başarım sergilemişlerdir. Dürtün (impulsive) gürültü etkinliğini yitirdiğinde de önerilen kestiricilerin ikinci kerte istatistiğe dayalı yöntemlere kıyasla başarım azalmasına yol açmamaları bu yöntemlerin gürbüzlüğünü doğrulamaktadır.
Özet (Çeviri)
Estimation of the frequency parameter of sinusoidal signals in the presense of additive noise is still a current problem encountered in the theory and application of signal processing. Three main problems are considered in the dissertation. First, the performance improvement due to prefiltering of model-based fre quency estimators is investigated based on simulation experiments. Initial estimates about the tone frequency locations obtained via DFT peak picking type preanalysis are used to design a prefilter to remove noise and interference. The simulations indi cate that prefiltering can improve the accuracy of various utilized signal subspace and noise subspace based frequency estimators with low subspace order significantly. The SNR thresholds of these frequency estimators are lowered by prefiltering. Addition ally, interesting trade-offs between prefiltering gain and the gain due to subspace noise filtering have been investigated. In many cases the additive noise has a non-Gaussian distribution. In such noise environments the model-based parameter estimators which are based on Gaussian noise assumption may become ineffective. In order to render the parameter estimators robust against non-Gaussian noise distributions, data is segmented and the effect of outliers are decreased via non-linear averaging techniques applied to the parameters obtained from the segments. In this respect, the effective averaging tecniques against outliers, the parameters upon which these averaging techniques should be applied, the tradeoffs between the number of segments and time-bandwidth product, effects of degree of non-Gaussianity and the nature of impulsiveness on the performance of the proposed segment averaged parameter estimation technique are investigated. Among the variousaveraging techniques, rank order filtering shows the best performance. If the additive noise can be modeled as an alpha-stable process, another possible way to find better estimates is to use the fractional lower order statistics of data to estimate the signal parameters. So, the performances of subspace techniques which use fractional lower order statistics of data are investigated. Both of the investigated frequency estimators, the noise subspace technique Robust Covariation-Based Multi ple Signal Classification (ROC-MUSIC) method and the new proposed noise subspace technique ROC- Yule- Walker (ROC-YW) method show superior performance with re spect to their second order statistics based counterparts MUSIC and YW methods, respectively. When the impulsive noise becomes ineffective, fractional lower order mo ments based subspace techniques do not introduce any significant degradation hence validating their robustness.
Benzer Tezler
- Tek frekanslı işaretlerin tayini
Estimating single frequency signals
TANER OCAK
Yüksek Lisans
Türkçe
1998
Elektrik ve Elektronik MühendisliğiUludağ ÜniversitesiElektrik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
YRD. DOÇ. DR. ERDOĞAN DİLAVEROĞLU
- Güç sistem harmoniklerinin bilgisayarlı simülasyonu ve ölçümü
Computerized simulation and measurment of power system harmonics
VEYSEL ÖZBULUR
Yüksek Lisans
Türkçe
1991
Elektrik ve Elektronik Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiPROF. DR. R. NEJAT TUNÇAY
- Geliştirilmiş bir ultrasonik darbeli doppler kan akış ölçme düzeninde hata kaynaklarının analizi
The Analysis of error sources at a developed pulsed doppler blood flowmeter
İNAN GÜLER
Doktora
Türkçe
1990
Elektrik ve Elektronik Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiPROF.DR. ERTUĞRUL YAZGAN
- Fırçasız doğru akım makinelerinde konum algılayıcısız hız denetimi
Sensorless speed control of brushless DC machines
NAMIK YILMAZ
Yüksek Lisans
Türkçe
2000
Elektrik ve Elektronik Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiPROF.DR. M. EMİN TACER
- Güç sistemleri için digital frekans ölçme algoritmaları
Başlık çevirisi yok
KARABET ŞENYAN
Yüksek Lisans
Türkçe
1998
Elektrik ve Elektronik Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiElektrik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. ÖMER USTA