华工信号与系统实验-实验二 基于Matlab的信号处理实例

实验二基于Matlab的信号处理实例

一．实验内容

1.读取给定的3D加速度信号文件，绘出信号波形

2.将该3D加速度信号分解为偶及奇序列，绘出波形；并绘出其和、差及积信号波形

3. 画出M点滑动平均滤波器的波形（M分别取4和10）

4. 用上述滑动平均滤波器对输入3D加速度信号进行滤波，绘出输入及输出信号波形二．实验仪器

计算机

三．实验步骤

（1）读取3D加速度信号文件，绘出信号波形

有加速度传感器采集的三维加速度数据，利用Matlab文件处理

代码如下：

function [x,y,z]=fenxi()

fid = fopen('run100m.txt','r'); %读取数据文件

a=fscanf(fid,'%d,%d,%d\n'); %从文件中输入

fclose(fid); %关闭文件

len=1000;

k= 1;

for i=1:len %将x，y，z各轴数据分开

x(i)=a(k);

y(i)=a(k+1);

z(i)=a(k+2);

k=k+3;

end

subplot(3,1,1);plot(x);

subplot(3,1,2);plot(y);

subplot(3,1,3);plot(z);

数据采集，绘图如下：

结果分析：

以上三图，分别为x，y，z 方向上的加速度分量

（2）将该3D加速度信号分解为偶及奇序列，绘出波形；并绘出其和、差及积信号波形

由

2

) (

)(

)}

(

{

t x

t

x

t

x

Od

--

=

2

) (

)(

)}

(

{

t x

t

x

t

x

Ev

-+

=

求出各个函数的奇偶序列，再分别进行和差积的运算。

代码如下：

function Odd()

[x,y,z]=fenxi();

x1=fliplr(x); %分别取函数的反相

y1=fliplr(y);

z1=fliplr(z);

x_Odd=(x-x1)/2; %求函数的奇序列

y_Odd=(y-y1)/2;

z_Odd=(z-z1)/2;

x_Even=(x+x1)/2; %求函数的偶序列

y_Even=(y+y1)/2;

z_Even=(z+z1)/2;

subplot(3,2,1);plot(x_Odd); %画出各自的奇偶序列图像

subplot(3,2,3);plot(y_Odd);

subplot(3,2,5);plot(z_Odd);

subplot(3,2,2);plot(x_Even);

subplot(3,2,4);plot(y_Even);

subplot(3,2,6);plot(z_Even);

x_Sum=x_Even+x_Odd; %求和差积函数

x_Sub=x_Even-x_Odd;

x_Mul=x_Even.*x_Odd;

y_Sum=y_Even+y_Odd;

y_Sub=y_Even-y_Odd;

y_Mul=y_Even.*y_Odd;

z_Sum=z_Even+z_Odd;

z_Sub=z_Even-z_Odd;

z_Mul=z_Even.*z_Odd;

Figure %新打开窗口画和差积函数

subplot(3,3,1);plot(x_Sum);

subplot(3,3,2);plot(x_Sub);

subplot(3,3,3);plot(x_Mul);

subplot(3,3,4);plot(y_Sum);

subplot(3,3,5);plot(y_Sub);

subplot(3,3,6);plot(y_Mul);

subplot(3,3,7);plot(z_Sum);

subplot(3,3,8);plot(z_Sub);

subplot(3,3,9);plot(z_Mul);

结果如下图：

结果分析：

以上分别为x，y，z方向上的加速度的奇偶序列。

结果分析：

以上分别为x ，y ，z 方向上的 加速度的奇偶序列的和差积。

（3） 画出M 点滑动平均滤波器的波形（M 分别取4和10）

代码如下：

for i=1:M

myFilter(i)=1/M;

end

figure

stem(myFilter); title('myFilter');

结果如下：

M=10

∑-=-=10]

[1][M k k n x M n y

M=4

（4）用上述滑动平均滤波器对输入3D加速度信号进行滤波，绘出输入及输出信号波形利用（3）的滤波器对x，y，z函数进行滤波

代码如下：

function FliterS(M)

[x1,y1,z1]=fenxi();

len=length(x1);

for i=M:len

x(i)=0;

for j= 0:M-1;

x(i)=x(i)+ x1(i-j);

end

x(i)=x(i)./M;

end

for i=M:len

y(i)=0;

for j= 0:M-1;

y(i)=y(i)+ y1(i-j);

end

y(i)=y(i)./M;

end

for i=M:len

z(i)=0;

for j= 0:M-1;

z(i)=z(i)+ z1(i-j);

end

z(i)=z(i)./M;

end

subplot(3,1,1);plot(x);

subplot(3,1,2);plot(y);

subplot(3,1,3);plot(z);

结果如下图：

M=10

M=4

结果分析：

经过滤波器的滤波，与初始函数对比，函数明显平滑。

四．实验总结

通过这次试验，我学会了如果处理传感器接受的数据的处理，学会了在Matlab中打开文件，读取数据并处理数据。对于通过计算机进行信号的读取与处理有了进一步的了解与认识。通过几个小实验，锻炼了我进行信号处理的能力，掌握了关于信号处理的几个常用的函数，得到了一定的经验，并且复习了以前学习的函数。