​​点击获取Prony工具箱下载链接​​。具体如何使用,请自己在下载工具箱后,去查看内部的英文帮助文档,内容并不多,自己慢慢摸索吧。

Prony分析用于对均匀采样的信号进行建模,并假设该信号可以由多个复指数信号线性组合构成。Prony方法不仅是一种信号分析技术,也是一种系统辨识方法,广泛应用于电力系统机电振荡、生物医学监测、放射性衰变、雷达、声纳、地球物理传感和语音处理等领域。

本文中PA指的是Prony Analysis

在matlab命令行窗口输入​​pronytool​​后的界面为:

MATLAB中的Prony Toolbox工具箱简介_toolbox


Prony工具箱的GUI共有以下四种。

1 Prepare Prony Data GUI(用于数据预处理)

点击上图右下的start或者在matlab命令行窗口输入​​pronyanalysistool​​后的界面为(下图导入了​​用于分析的数据​​中的puretone_demo.mat):

MATLAB中的Prony Toolbox工具箱简介_Data_02


Data Preprocessing(数据预处理):Prony工具箱可以对原始数据范围或者该数据的特定某个范围进行预处理,共有三种预处理选项:

1、Remove Mean(移除平均值):它从每个样本中减去信号样本平均值。此选项也会改变信号的时间范围:在移除平均值操作期间,负值的时间范围被丢弃,而正值被选取。(我不理解接下来的语句:它缩放PCR信号,而所有其他信号幅度不变;脉冲电压信号和脉冲电流信号分别被缩放242000和710倍。)
2、Detrend(去趋势化):从信号中去除线性趋势。计算直线(或分段线性趋势的复合线)对数据的最小二乘拟合,并从数据中减去结果函数。
3、No change(不进行改变):不对数据进行任何预处理操作。

在预处理完成后,通过点击“Perform Prony Analysis”,预处理后的数据就将被发送到“Perform PA GUI”图形用户界面。

2 Perform PA GUI(用于执行Prony分析)

在进行完上一步预处理后,点击最后的“Perform Prony Analysis”后出现的界面为:

MATLAB中的Prony Toolbox工具箱简介_Prony_03


model order即模型的阶数。一个好的经验法则是:最初假设模型阶数大约是样本数据长度的三分之一。

Graphic Mode:指时域或频域中PA拟合的图形显示。Prony拟合的频域描述是通过在样本或时域中计算Prony估计信号的快速傅立叶变换(FFT)来获得的。

Number of Residues(余项的数量):在结果中保留的余项数量必须指定。该数字用于根据选择标准来仅选择特定的余项,注意此值不能大于先前指定的模型阶数model order。对于特定数量的余项,GUI还会检查最后一个余项的共轭是否总是包含在PA中,如果它确实存在的话。如果用户没有选择共轭模式,工具箱会自动将余项数量增加1,并选择共轭模式。

Mode Selection Options:根据以下选项选择余项:

  • All Modes:全部的Prony分析结果都将考虑在内
  • Selected Modes Only:只考虑用户已选的模式,并且用户可以通过按住ctrl键及鼠标左键来选择多个模式
  • All But Selected Modes:此选项是一种针对于“Selected modes only”的补充选项。在此选项下,除去已选模式外其他模式均被考虑在内。

3 Compare PA Sessions GUI(用于比较不同Prony分析结果的优劣)

在进行完上一步后,先点击左上角的“Session”中的“save”后,再点击左下的“Compare Sessions”后出现的界面为:

MATLAB中的Prony Toolbox工具箱简介_工具箱_04


本界面可以同时比较多个已保存的PA会话(会话,session)

4 Export Data GUI(用于导出Prony分析过程中产生的数据)

在上一界面的左上菜单中找到第3个“Data”中的“Export”,点击后出现的界面为:

MATLAB中的Prony Toolbox工具箱简介_工具箱_05


当用户选择将数据保存为文件时,Prony工具箱会将数据存储在一个名为Exported_Data的数据结构中,该结构可以用户指定的文件名命名。可通过以下MATLAB命令,在matlab的workspace中扩展数据结构:

load filename; %Loads the data in the base workspace of MATLAB.

mmv2struct(Exported_Data); %Unpacks the Exported_Data Structure.

5 参考文献

1、​​官方的Prony Toolbox网站描述​

2、​​Prony Toolbox工具包下载​​。

3、​​中文教程​​。


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