位置: IT常识 - 正文

浅谈VMD---变分模态分解(变分模态分解gnss)

编辑:rootadmin
浅谈VMD---变分模态分解

推荐整理分享浅谈VMD---变分模态分解(变分模态分解gnss),希望有所帮助,仅作参考,欢迎阅读内容。

文章相关热门搜索词:vmd分解思路,变分模态分解参数优化,vmd分解思路,vmd比emd模态分解优点,变分模态分解详解,变分模态分解gnss,vmd分解思路,变分模态分解详解,内容如对您有帮助,希望把文章链接给更多的朋友!

很多场景下,我们需要将信号进行分解,为我们下一步操作提供方便,常用的分解方法可以有EMD族类,例如EMD、EEMD、FEEMD、CEEMDAN、ICEEMDAN等,当然也有小波分解、经验小波分解等,总之分解方式多种多样,根据样本的特点,选用不同的分解方式。这里简要介绍VMD分解。

     Konstantin等人在2014年提出了一个完全非递归的变分模态分解(VMD)它可以实现分解模态的同时提取。该模型寻找一组模态和它们各自的中心频率,以便这些模态共同再现输入信号,同时每个模态在解调到基带后都是平滑的。算法的本质是将经典的维纳滤波器推广到多个自适应波段,使得其具有坚实的理论基础,并且容易理解。采用交替方向乘子法对变分模型进行有效优化,使得模型对采样噪声的鲁棒性更强。

VMD分解的具体过程可以理解为变分问题的最优解,可以相应转化为变分问题的构造和求解。

 

 

浅谈VMD---变分模态分解(变分模态分解gnss)

以上就是VMD(变分模态分解)的理论部分,大家不一定全弄明白,因为本人看了原文,也不能完全弄懂里面的数学关系。大体知道分解的过程包含哪几个步骤即可,知网上面关于这类分解的文章也很多,大家可以参考浏览学习下。

下面直接上代码。

function [u, u_hat, omega] = VMD(signal, alpha, tau, K, DC, init, tol)% Variational Mode Decomposition% Authors: Konstantin Dragomiretskiy and Dominique Zosso% zosso@math.ucla.edu --- http://www.math.ucla.edu/~zosso% Initial release 2013-12-12 (c) 2013%% Input and Parameters:% ---------------------% signal - the time domain signal (1D) to be decomposed% alpha - the balancing parameter of the data-fidelity constraint% tau - time-step of the dual ascent ( pick 0 for noise-slack )% K - the number of modes to be recovered% DC - true if the first mode is put and kept at DC (0-freq)% init - 0 = all omegas start at 0% 1 = all omegas start uniformly distributed% 2 = all omegas initialized randomly% tol - tolerance of convergence criterion; typically around 1e-6%% Output:% -------% u - the collection of decomposed modes% u_hat - spectra of the modes% omega - estimated mode center-frequencies%% When using this code, please do cite our paper:% -----------------------------------------------% K. Dragomiretskiy, D. Zosso, Variational Mode Decomposition, IEEE Trans.% on Signal Processing (in press)% please check here for update reference: % http://dx.doi.org/10.1109/TSP.2013.2288675%---------- Preparations% Period and sampling frequency of input signalsave_T = length(signal);fs = 1/save_T;% extend the signal by mirroringT = save_T;f_mirror(1:T/2) = signal(T/2:-1:1);f_mirror(T/2+1:3*T/2) = signal;f_mirror(3*T/2+1:2*T) = signal(T:-1:T/2+1);f = f_mirror;% Time Domain 0 to T (of mirrored signal)T = length(f);t = (1:T)/T;% Spectral Domain discretizationfreqs = t-0.5-1/T;% Maximum number of iterations (if not converged yet, then it won't anyway)N = 500;% For future generalizations: individual alpha for each modeAlpha = alpha*ones(1,K);% Construct and center f_hatf_hat = fftshift((fft(f)));f_hat_plus = f_hat;f_hat_plus(1:T/2) = 0;% matrix keeping track of every iterant // could be discarded for memu_hat_plus = zeros(N, length(freqs), K);% Initialization of omega_komega_plus = zeros(N, K);switch init case 1 for i = 1:K omega_plus(1,i) = (0.5/K)*(i-1); end case 2 omega_plus(1,:) = sort(exp(log(fs) + (log(0.5)-log(fs))*rand(1,K))); otherwise omega_plus(1,:) = 0;end% if DC mode imposed, set its omega to 0if DC omega_plus(1,1) = 0;end% start with empty dual variableslambda_hat = zeros(N, length(freqs));% other initsuDiff = tol+eps; % update stepn = 1; % loop countersum_uk = 0; % accumulator% ----------- Main loop for iterative updateswhile ( uDiff > tol && n < N ) % not converged and below iterations limit % update first mode accumulator k = 1; sum_uk = u_hat_plus(n,:,K) + sum_uk - u_hat_plus(n,:,1); % update spectrum of first mode through Wiener filter of residuals u_hat_plus(n+1,:,k) = (f_hat_plus - sum_uk - lambda_hat(n,:)/2)./(1+Alpha(1,k)*(freqs - omega_plus(n,k)).^2); % update first omega if not held at 0 if ~DC omega_plus(n+1,k) = (freqs(T/2+1:T)*(abs(u_hat_plus(n+1, T/2+1:T, k)).^2)')/sum(abs(u_hat_plus(n+1,T/2+1:T,k)).^2); end % update of any other mode for k=2:K % accumulator sum_uk = u_hat_plus(n+1,:,k-1) + sum_uk - u_hat_plus(n,:,k); % mode spectrum u_hat_plus(n+1,:,k) = (f_hat_plus - sum_uk - lambda_hat(n,:)/2)./(1+Alpha(1,k)*(freqs - omega_plus(n,k)).^2); % center frequencies omega_plus(n+1,k) = (freqs(T/2+1:T)*(abs(u_hat_plus(n+1, T/2+1:T, k)).^2)')/sum(abs(u_hat_plus(n+1,T/2+1:T,k)).^2); end % Dual ascent lambda_hat(n+1,:) = lambda_hat(n,:) + tau*(sum(u_hat_plus(n+1,:,:),3) - f_hat_plus); % loop counter n = n+1; % converged yet? uDiff = eps; for i=1:K uDiff = uDiff + 1/T*(u_hat_plus(n,:,i)-u_hat_plus(n-1,:,i))*conj((u_hat_plus(n,:,i)-u_hat_plus(n-1,:,i)))'; end uDiff = abs(uDiff);end%------ Postprocessing and cleanup% discard empty space if converged earlyN = min(N,n);omega = omega_plus(1:N,:);% Signal reconstructionu_hat = zeros(T, K);u_hat((T/2+1):T,:) = squeeze(u_hat_plus(N,(T/2+1):T,:));u_hat((T/2+1):-1:2,:) = squeeze(conj(u_hat_plus(N,(T/2+1):T,:)));u_hat(1,:) = conj(u_hat(end,:));u = zeros(K,length(t));for k = 1:K u(k,:)=real(ifft(ifftshift(u_hat(:,k))));end% remove mirror partu = u(:,T/4+1:3*T/4);% recompute spectrumclear u_hat;for k = 1:K u_hat(:,k)=fftshift(fft(u(k,:)))';endend

代码很长,尽量看,能看懂多少看懂多少。这里不再讲解,因为这里都是对数学原理的复现,如果要弄懂原理,建议比照原文和代码相结合,逐行去看。如果只是利用这种分解方式,关心得出的结果,那么就没有必要大费周章了。

function [u, u_hat, omega] = VMD(signal, alpha, tau, K, DC, init, tol)

函数的输入输出,这里要解释一下。

函数的输入部分:signal代表输入信号,alpha表示数据保真度约束的平衡参数  ,tau表示时间步长,K表示分解层数,DC表示如果将第一模式置于DC(0频率),则为true。  init表示信号的初始化,tol表示收敛容错准则。通常除了K,也就是分解模态数之外,其他参数都有相应的经验值。绝大部分文献对VMD的探索也是对分解模态数的确定,顶多再加上tau的讨论。(博主后面的文章中也会进行相应的讨论。)

函数的输出部分:u表示分解模式的集合,u_hat表示模式的光谱范围,omega 表示估计模态的中心频率。

下面是调用VMD分解的主程序。主要步骤就是输入信号值,确定VMD的分解参数,画图。

ticclcclear allload('IMF1_7.mat')x=IMF1_7;t=1:length(IMF1_7);%--------- 对于VMD参数进行设置---------------alpha = 2000; % moderate bandwidth constraint:适度的带宽约束/惩罚因子tau = 0.0244; % noise-tolerance (no strict fidelity enforcement):噪声容限(没有严格的保真度执行)K = 7; % modes:分解的模态数DC = 0; % no DC part imposed:无直流部分init = 1; % initialize omegas uniformly :omegas的均匀初始化tol = 1e-6 ; %--------------- Run actual VMD code:数据进行vmd分解---------------------------[u, u_hat, omega] = VMD(x, alpha, tau, K, DC, init, tol);figure;imfn=u;n=size(imfn,1); %size(X,1),返回矩阵X的行数;size(X,2),返回矩阵X的列数;N=size(X,2),就是把矩阵X的列数赋值给Nfor n1=1:n subplot(n,1,n1); plot(t,u(n1,:));%输出IMF分量,a(:,n)则表示矩阵a的第n列元素,u(n1,:)表示矩阵u的n1行元素 ylabel(['IMF' ,int2str(n1)],'fontsize',11);%int2str(i)是将数值i四舍五入后转变成字符,y轴命名end xlabel('样本序列','fontsize',14,'fontname','宋体');%时间\itt/s toc;

下图记为分解的结果。

 以上就是对VMD分解的简单描述,下面的博文中将探讨如何对分解层数进行相应固定。

本文链接地址:https://www.jiuchutong.com/zhishi/288805.html 转载请保留说明!

上一篇:武侯祠内红墙和竹林掩映下的小巷,中国成都 (© Eastimages/Getty Images)(武侯祠红墙在哪个门)

下一篇:阿尔伯塔的日出,加拿大 (© Ambre Haller/Moment/Getty Images)(我想看阿尔伯塔)

  • 十五个推广方法的成本、引流、效果评估(18种最有效推广的方式)

    十五个推广方法的成本、引流、效果评估(18种最有效推广的方式)

  • 华为云备份能恢复微信聊天记录吗(华为云备份能恢复什么)

    华为云备份能恢复微信聊天记录吗(华为云备份能恢复什么)

  • gpu使用率99会坏吗(gpu使用率99 是不是散热不好)

    gpu使用率99会坏吗(gpu使用率99 是不是散热不好)

  • 手机出现蓝色斑点并且不断扩大(手机出现蓝色斑点,并且不断扩大怎么办)

    手机出现蓝色斑点并且不断扩大(手机出现蓝色斑点,并且不断扩大怎么办)

  • 华为p40pro可以贴钢化膜吗(华为P40pro可以贴膜吗)

    华为p40pro可以贴钢化膜吗(华为P40pro可以贴膜吗)

  • 打印机机盖未关怎么解决(打印机机盖未关怎么弄)

    打印机机盖未关怎么解决(打印机机盖未关怎么弄)

  • 微信登录环境异常(微信登录环境异常怎么解封)

    微信登录环境异常(微信登录环境异常怎么解封)

  • window键是什么意思(windows键是)

    window键是什么意思(windows键是)

  • 对方拒收消息是拉黑了还是删除了(对方拒收消息是拉黑吗但是可以看见朋友圈)

    对方拒收消息是拉黑了还是删除了(对方拒收消息是拉黑吗但是可以看见朋友圈)

  • airpods更换一只耳机怎么重新配对(airpods更换一只新的要多少钱)

    airpods更换一只耳机怎么重新配对(airpods更换一只新的要多少钱)

  • 苹果播放视频没有声音(苹果播放视频没有进度条)

    苹果播放视频没有声音(苹果播放视频没有进度条)

  • 华为nova5和6的区别(华为nova5与6的区别)

    华为nova5和6的区别(华为nova5与6的区别)

  • 平板电脑有windows系统的吗(平板电脑有哪些功能?)

    平板电脑有windows系统的吗(平板电脑有哪些功能?)

  • qq回收站照片删了怎么找回(qq回收站的照片删除)

    qq回收站照片删了怎么找回(qq回收站的照片删除)

  • 滴滴出行怎么改目的地(滴滴出行怎么改地址)

    滴滴出行怎么改目的地(滴滴出行怎么改地址)

  • 手机中的空格怎么打(手机中的空格怎么删除)

    手机中的空格怎么打(手机中的空格怎么删除)

  • 荣耀20i如何快充(华为荣耀20快充怎么开启)

    荣耀20i如何快充(华为荣耀20快充怎么开启)

  • 华为一碰传能传文件吗(华为一碰传能传电影吗)

    华为一碰传能传文件吗(华为一碰传能传电影吗)

  • 支付管理在哪里(苹果手机微信支付管理在哪里)

    支付管理在哪里(苹果手机微信支付管理在哪里)

  • 探探里的黑名单在哪儿(探探移出黑名单)

    探探里的黑名单在哪儿(探探移出黑名单)

  • qq最近常听多久更新(qq最近常听多久更新一次)

    qq最近常听多久更新(qq最近常听多久更新一次)

  • 笔记本打字光标乱跑(笔记本打字光标会跳到前面去)

    笔记本打字光标乱跑(笔记本打字光标会跳到前面去)

  • 强制关闭Mac系统应用程序的Power Nap功能的方法介绍(强制关闭mac系统的快捷键)

    强制关闭Mac系统应用程序的Power Nap功能的方法介绍(强制关闭mac系统的快捷键)

  • 莱辛巴赫瀑布,瑞士伯尔尼高地 (© Chris Milne/Alamy)(莱辛巴赫瀑布在瑞士哪里)

    莱辛巴赫瀑布,瑞士伯尔尼高地 (© Chris Milne/Alamy)(莱辛巴赫瀑布在瑞士哪里)

  • java方法的返回值介绍(java方法的返回值类型有哪些)

    java方法的返回值介绍(java方法的返回值类型有哪些)

  • 员工交通费可以税前扣除吗
  • 什么是库存现金的盘亏
  • 当月红冲发票账务怎么处理
  • 企业所得税营业收入和增值税销售收入
  • 一般纳税人开普票和专票有什么区别
  • 购买原材料记账凭证怎么写
  • 存货期末结存量的公式
  • 房地产开发企业预缴增值税
  • 购货发票属于什么科目
  • 准予扣除的工会经费怎么算
  • 防洪费计税基础
  • 发票已经开但是没有收到发票怎么做
  • 代扣代缴税种有几个
  • 自建仓库转让如何计算增值税
  • 小微企业必须给员工缴纳哪些保险
  • 一般纳税人企业所得税政策最新2023
  • 房屋租赁公司和公寓管理公司区别是什么
  • 拆迁的支出费用包括哪些
  • 已计提月份的公式
  • 如何结转销售收入
  • Win11怎么设置开机跳过密码
  • PHP:oci_new_descriptor()的用法_Oracle函数
  • 提示语是什么意思?
  • abm文件怎么打开
  • 企业并购的基本方法有
  • 会计凭证出现的问题
  • 企业新录用并签订
  • 土地增值税清算扣除项目
  • 精灵烟囱的形态判断
  • python的复制命令
  • 库存商品盘亏计入哪个科目
  • 息税前利润为什么不减利息
  • 一般纳税人好不好
  • 租赁业务成本
  • 老板出差餐费费用怎么处理
  • sqlyog提示
  • 房地产企业买地
  • 沙子产量表格
  • 出口退税转内销还是转免税好
  • 财务报表的作用包括?
  • 政府补贴需要还吗
  • 框架合同的印花税
  • 个人所得税税率怎么算
  • 收据报销的注意点有哪些
  • 撤回或减少投资所得税处理
  • 什么叫做固定资本
  • 私车公用发票去哪个税务局开
  • 工程造价不能超出多少预算
  • 建筑业异地预缴企业所得税怎么算
  • 车辆买的商业险全险,车辆出了事故,保险公司怎么赔
  • 专票不报销公司查得到吗
  • 预付账款用途
  • 财务专用章的效力
  • 给职工发放的米面油记入什么
  • 房地产 监控
  • mysql 5.6 从陌生到熟练之_数据库备份恢复的实现方法
  • mac 的 safari 浏览器
  • mac怎么管理字体大小
  • centos7如何进入命令行
  • Win10 UWP红石版应用商店迎来更新:查找更新再换位置
  • windows7hosts文件
  • linux内核怎么使用
  • javascript 浏览器
  • Unity3D游戏开发培训课程大纲
  • 了不起的女孩
  • 支持向量机
  • 整理出来
  • linux怎么使用c语言
  • shell 循环 for
  • jquery动态添加样式
  • Android自定义控件开发入门与实战 百度网盘
  • js跨域的几种方法
  • Python中遍历字典
  • android退出程序代码
  • jquery页面关闭事件
  • 使用jquery实现的项目
  • 小规模纳税人购买车辆如何入账
  • 四川纳税互动平台app
  • 异地可以打印银行清单吗?
  • 监理费合同按什么计算
  • 免责声明:网站部分图片文字素材来源于网络,如有侵权,请及时告知,我们会第一时间删除,谢谢! 邮箱:opceo@qq.com

    鄂ICP备2023003026号

    网站地图: 企业信息 工商信息 财税知识 网络常识 编程技术

    友情链接: 武汉网站建设