Алгоритм параллельного вычисления быстрого преобразования Фурье для сигнальных процессоров
Изучение параллельных алгоритмов вычисления двумерного быстрого преобразования Фурье. Обзор алгоритмов спектрального анализа частотно-временной корреляционной функции. Разработка и интеграция библиотеки в программное обеспечение течепоискового комплекса.
| Рубрика | Программирование, компьютеры и кибернетика |
| Вид | дипломная работа |
| Язык | русский |
| Дата добавления | 09.04.2022 |
| Размер файла | 3,2 M |
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
|
Signal III |
|||||||
|
?? |
Time-frequency CF (500 Hz) |
Time-frequency CF (1500 Hz) |
Classical CF |
||||
|
?????? |
maximum position |
?????? |
maximum position |
?? |
maximum position |
||
|
1 |
9,681 |
25,986 ms 8330..8820 Hz |
7,955 |
25,805 ms 7350..8820 Hz |
2,084 |
-13,946 |
|
|
3 |
16,268 |
25,986 ms 8330..8820 Hz |
13,422 |
26,100 ms 7350..8820 Hz |
3,520 |
25,578 |
|
|
5 |
21,097 |
25,986 ms 8330..8820 Hz |
17,299 |
26,100 ms 7350..8820 Hz |
4,533 |
25,578 |
|
|
10 |
29,810 |
25,986 ms 8330..8820 Hz |
24,495 |
26,100 ms 7350..8820 Hz |
6,479 |
26,395 |
|
|
20 |
41,662 |
25,986 ms 8330..8820 Hz |
34,268 |
26,100 ms 7350..8820 Hz |
9,173 |
26,395 |
From the results given in table 2, the conclusion about the greater information value of the time-frequency correlation function in comparison with the classical one can be drawn. Moreover, a greater obviousness of the correlation function peak on the surface must be taken into account - the peak of the time-frequency correlation function is not several dots on the plane but a three-dimensional figure (usually cone- shaped one), which is more visible. In addition, even at low ??-values the use of the time-frequency correlation function permits not only to define the frequency band of the useful signal localization but also gives the information about the delay value.
G.4 The study of signals received during the leakage survey
In the given section the study of the real signals received during the water pipe survey is described. Measuring of the signal during the pipeline survey to detect leak location was performed by the «Tomskvodokanal» in the field environment. The pipe with the diameter of 273 mm (wall thickness is 6 mm) is located in Gertsena street in the residential area (at the cross roads with Komsomolskiy avenue). The sensors were assembled through the collector wells on the pipeline at the depth of 3 m. The distance between the sensors comprised 55 m. The collector well which was the source of the intense noise was located at a distance of about 7 m from the first sensor. The measurements were taken with the sampling rate ???? = 44100 Hz. When the pipeline was opened it was determined that the leak turned out to be the down- oriented blowhole with the diameter of about 1 cm. The real distance between the leak and the first sensor comprised 3 m.
As a result of a high signal level, registered by the first sensor, and a low signal level, registered by the second sensor, the first channel signal was directed at the second one in the amplification path. Thus, the correlation peak was situated strictly in the middle and there were not any visible peaks which could match the real leak location. The correlation function of the signal is presented in figure 4 (All the samples were used for the calculation (wav-file duration is 10 seconds)).
Fig. 4 - Real signal correlation function
As the correlation function in figure 1 is not informative, the future study presupposes the detection of the leak signal band limit and the filtration in the given frequency range. The log amplitude cross-spectrum is presented in figure 5.
Fig. 5 -Log amplitude cross-spectrum of the signals
From figure 5 the interval of high values, where the presence of the useful signal - from 8 kHz to 21 kHz is possible, can be singled out. The given data is insufficient for filtration. In connection with it the time-frequency correlation analysis is performed. The calculation and the representation of the time-frequency correlation functions were performed with ??0 = 500Hz, ?? = 16384. Concurrently, different window functions such as the rectangular window of high resolution as well as Blackman-Harris window of low resolution were used. The surface view of the time- frequency correlation function for Blackman-Harris window is presented in figure 2.
As it was mentioned above, the basic task of the time-frequency correlation function use is the definition of the frequency band of the useful signal localization. Moreover, using the surface of time-frequency correlation function, the approximate location of the peak, produced by the leak signal correlation, can be defined. In figure 3 the surface of the time-frequency correlation function is presented in some other angles.
Fig. 6 - Time-frequency correlation function (Blackman-Harris window)
Fig. 7 - Time-frequency correlation function (Blackman-Harris window)
The most visual time-frequency correlation function is presented with its level lines in figure 8. In figure 8 the band 12-17 kHz, in which the noise and multiply peaks are presented distinctly, stands out. Also, the separately situated peak on the frequency of 18-21 kHz should be noted. It corresponds to the leak signal.
Fig. 8 - Level lines of the time-frequency correlation function
For the delay value specification theband-pass filtration on a frequency range of 19..21 kHz is performed. The graphs of the correspondent correlation functions of the filtered signals are presented in figure 9. The desired value of delay is ??0 =-34,036 ms, which corresponds to the distance of 3 m at the speed of 1450 m/s.
Fig. 9 -Correlation function of signals filtered in the band on a frequency range of 19..21 kHz
A time-frequency correlation analysis is an efficient approach for signal analysis while leak survey problem is solved. The given fact is explained by the greater obviousness of time-frequency correlation functions in comparison with the classical ones and, also, by the ability of the simultaneous representation of both temporal and spectral data.
Размещено на allbest.ru
...Подобные документы
Сигнал как некоторое средство для передачи информации. Знакомство с параллельными алгоритмами двумерного быстрого преобразования Фурье, анализ способов вычисления. Общая характеристика процессора Power5 64-bit RISC. Рассмотрение функций библиотеки MPI.
дипломная работа [1,6 M], добавлен 09.10.2013Анализ проблем, возникающих при совмещении изображений в корреляционно-экстремальных навигационных системах. Использование двумерного дискретного преобразования Фурье. Нахождение корреляционной функции радиолокационного и моделируемого изображений.
дипломная работа [3,6 M], добавлен 07.07.2012Разработка функции вычисления дискретного преобразования Фурье от входного вектора. Исследование свойств симметрии ДПФ при мнимых, четных и нечетных входных сигналах. Применение обратного преобразования Фурье для генерации периодической функции косинуса.
лабораторная работа [228,8 K], добавлен 13.11.2010Разработка и анализ алгоритмов с использованием электронных таблиц и прикладных программ Smath Studio, Microsoft Excel. Проверка алгоритма ветвления или выбора. Реализация циклов на примере вычисления определённого интеграла с заданной точностью.
контрольная работа [1,0 M], добавлен 19.03.2016Методы и алгоритмы вычисления определенных интегралов: метод трапеций и метод Симпсона (метод парабол). Оформление функции вычисления заданного определённого интеграла на Visual Basic 6.0. Программный код функции. Создание приложения для вычисления.
курсовая работа [483,6 K], добавлен 25.06.2014Разработка вычислительного комплекса для преобразования параллельного десятичного кода в двоичный; вычисления суммы или разности; преобразования результата обратно в десятичный код и отображения на дисплее. Схемы логических элементов программы Minecraft.
курсовая работа [2,5 M], добавлен 25.01.2013Принципы разработки математических моделей, алгоритмов и программ. Составление программы вычисления функции с использованием нестандартных функций. Нахождение значения корней нелинейного уравнения по методу касательных. Программа для вычисления интеграла.
курсовая работа [568,3 K], добавлен 07.03.2015Использование нестандартных функций и подпрограмм (процедур) для составления алгоритмов вычислений. Программы для вычисления значение корней нелинейного уравнения по методу половинного деления. Составление алгоритма операций над матрицами и интегралами.
курсовая работа [580,0 K], добавлен 23.08.2015Создание схем алгоритмов и составление программы на языке Pascal для вычисления значений заданных функций. Сущность и порядок нахождения значения определенного интеграла. Анализ работы подпрограмм. Разработка тестов для проверки правильности алгоритмов.
контрольная работа [831,0 K], добавлен 24.11.2013Состав и принцип работы аппаратуры. Выбор параметров корреляционного анализа и Фурье-анализа. Разработка и применение алгоритма корреляционного анализа. Реализация алгоритма Фурье-анализа на языке С++ и алгоритма корреляционного анализа на языке С#.
дипломная работа [4,6 M], добавлен 30.11.2016Математический процессор для вычисления элементарных функций. Расчет разрядности представления данных и числа итераций. Разработка алгоритмов вычисления функции в математическом пакете. Обоснование достаточности аппаратных средств, программных ресурсов.
курсовая работа [615,9 K], добавлен 19.12.2010Основные особенности эволюционных алгоритмов. Описание алгоритмов селекции, мутации, скрещивания, применяемых для реализации генетических алгоритмов. Вычисление функции приспособленности. Программная реализация. Тестирование и руководство пользователя.
курсовая работа [1,3 M], добавлен 11.03.2014Особенности вычисления по формулам в Microsoft Visual Basic с использованием функции If. Применение циклов и разветвлений. Визуальные объекты, составление алгоритмов задачи, блок-схемы и программного кода. Введение переменных, определение типа данных.
лабораторная работа [558,5 K], добавлен 23.05.2014Анализ методов реализации интеллектуальных игр в системе человек-робот. Разработка архитектуры программного комплекса, выбор языка программирования. Алгоритм преобразования данных. Тестирование программного комплекса, редактирование и исправление ошибок.
дипломная работа [2,6 M], добавлен 27.10.2017Понятие алгоритма и анализ теоретических оценок временной сложности алгоритмов умножения матриц. Сравнительный анализ оценки временной сложности некоторых классов алгоритмов обычным программированием и программированием с помощью технологии Open MP.
дипломная работа [1,6 M], добавлен 12.08.2017Описание особенностей программирования циклических алгоритмов на С/С++. Использование операторов цикла для организации повтора в программе определенных действий. Создание и реализация программы приближенного вычисления интеграла методом трапеций.
лабораторная работа [86,3 K], добавлен 25.03.2019Техническое обеспечение, расчет информационно-измерительного канала системы автоматического управления. Методическое обеспечение: описание модели АЦП, спектральный анализ на основе преобразования Фурье. Разработка прикладного программного обеспечения.
курсовая работа [501,2 K], добавлен 21.05.2010Основные понятия квантовой механики, понятия и принципы квантовых вычислений. Возможность построения квантового компьютера, и его преимущества перед "классическим". Алгоритм Гровера - квантовый алгоритм быстрого поиска в неупорядоченной базе данных.
реферат [241,0 K], добавлен 07.05.2009Создание программ в Borland C++ Builder 6.0. Разработка программы для построения графика временной функции, работающей, как в машинном, так и в реальном времени. Использование алгоритма Горнера для вычисления корня квадратного и нелинейного уравнений.
контрольная работа [925,2 K], добавлен 05.01.2016Создание программы для вычисления значения функции на основе определённой формулы. Уточнение структуры входных и выходных данных и определение ассемблерного формата их представления. Разработка алгоритмов для реализации работы программного обеспечения.
курсовая работа [240,6 K], добавлен 17.06.2013
