基于SOPC的EMD算法實(shí)現(xiàn)的中期報告

基于SOPC的EMD算法實(shí)現(xiàn)的中期報告介紹EMD，即經(jīng)驗?zāi)B(tài)分解，是一種將信號分解為一組本地化模式的方法，主要應(yīng)用于信號處理和振動分析領(lǐng)域。由于在許多實(shí)際應(yīng)用中，信號往往是非線性和非平穩(wěn)的，傳統(tǒng)的信號分析方法無法準(zhǔn)確描述和分析這些信號。EMD方法利用自適應(yīng)分解方法將信號分解成一組本地代表模式（IMF），這些本地IMF具有不同頻率和振幅調(diào)制的特性，并且可以完全描述輸入信號的非線性和非平穩(wěn)特性。在本文中，我們將介紹基于SOPC的EMD算法實(shí)現(xiàn)的中期報告。我們將給出EMD算法的實(shí)現(xiàn)細(xì)節(jié)，并討論一些初步結(jié)果。EMD算法實(shí)現(xiàn)EMD算法的主要步驟如下：1.對于輸入信號f(t)，構(gòu)建上下包絡(luò)（分別為f+和f-）。2.計算平均值m=(f++f-)/2。3.將平均值從信號中減去，得到h0=f-m。4.判斷h0是否為一終止條件，如果不是，則將h0重復(fù)1-3步驟直到滿足終止條件。5.計算分解成的h0的均方差s。6.對h0計算一最大極大值和一最小極小值h1和h2。7.如果h1和h2不是一單調(diào)函數(shù)，則將分解的h0重復(fù)1-7步驟直到滿足成為單調(diào)函數(shù)的條件。8.將h1和h2相加，得到c1=h1+h2，然后計算c1的均方差s1。9.將c1和h0相減得到c0=h0-c1。10.判斷c0是否滿足終止條件，如果不滿足，則對c0重復(fù)1-9步驟直到滿足終止條件。11.對c1和c0重復(fù)1-10步驟，直到分解出的全部模態(tài)函數(shù)均為單調(diào)函數(shù)。上述步驟在SOPC平臺上的實(shí)現(xiàn)主要分為兩部分：硬件和軟件實(shí)現(xiàn)。硬件實(shí)現(xiàn)包括使用FPGA作為主要處理器，并為每個步驟定義一個適當(dāng)?shù)哪K進(jìn)行計算，而軟件實(shí)現(xiàn)則包括將輸入數(shù)據(jù)傳輸?shù)紽PGA上并從FPGA上獲取輸出的過程。硬件實(shí)現(xiàn)1.上下包絡(luò)計算模塊：由兩個模塊組成，分別用來計算上包絡(luò)和下包絡(luò)。每個模塊代表一個濾波器，可通過設(shè)定適當(dāng)?shù)膮?shù)調(diào)整其工作范圍。2.均值計算模塊：該模塊用于計算輸入信號的平均值。3.終止條件判斷模塊：該模塊用于判斷是否滿足終止條件。4.分解模式計算模塊：該模塊用于計算分解模式，即h1、h2和c1。此模塊還包括計算IMF的均方差和判斷IMF是否單調(diào)的操作。5.信號傳輸模塊：該模塊用于將數(shù)據(jù)傳輸?shù)紽PGA中，并從FPGA中獲取結(jié)果數(shù)據(jù)。軟件實(shí)現(xiàn)1.將輸入信號傳輸?shù)紽PGA上。2.設(shè)置模塊參數(shù)，以指定要執(zhí)行的特定EMD步驟。3.執(zhí)行EMD算法，并將結(jié)果數(shù)據(jù)傳輸回PC端。初步結(jié)果使用基于SOPC的EMD算法進(jìn)行信號處理已經(jīng)成功地在實(shí)驗室中得到了驗證。在初步結(jié)果中，我們已使用EMD算法成功地將復(fù)雜非線性和非平穩(wěn)信號分解為一組局部化模式