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基于WL的TS-MFSD优化算法

时间:2023-07-01 理论教育 版权反馈
【摘要】:基于小波系数的多重分形谱分布估计算法存在一定的缺陷。同时,虽然基于小波系数的多重分形算法对尖峰奇异点的特征提取有效,但当分析的信号含有振荡奇异性时,该方法严重失效。而基于WTMM的TS-MFSD算法,存在计算量大以及确定缺乏严格的数学理论证明等问题,WLMFSD算法可在一定程度上弥补上述不足。针对MFSD在实际应用中算法的稳定性和计算量的问题,本节提出了一种基于WL的时间-奇异性多重分形谱分布估计方法。

基于WL的TS-MFSD优化算法

基于小波系数的多重分形谱分布估计算法存在一定的缺陷。根据定义,小波分解必然产生大量接近于0的系数,这意味着对于q<0,Sd(j,q)的计算在数值上是不稳定的。在理想的随机分形框架中,小波系数须在原点处具有严格正的概率密度函数的随机变量,因此在q<-1任意阶矩下均有意义。在这种情况下,基于结构函数的算法无法正常使用,也无法通过Legendre变换获得D(h)的右侧谱线。同时,虽然基于小波系数的多重分形算法对尖峰奇异点(cusp-type)的特征提取有效,但当分析的信号含有振荡(chirp-type)奇异性时,该方法严重失效。而基于WTMM的TS-MFSD算法,存在计算量大以及确定缺乏严格的数学理论证明等问题,WLMFSD算法可在一定程度上弥补上述不足。

针对MFSD在实际应用中算法的稳定性和计算量的问题,本节提出了一种基于WL的时间-奇异性多重分形谱分布估计方法。首先,与基于WTMM的MFSD算法相比,WL-MFSD方法可获得整个时间-奇异性指数平面的多重分形谱分布;其次,WL-MFSD算法对于包含chirp-type或cusp-type奇异类型的信号/过程,具有更好的适应性,最后WL-MFSD算法比WTMM-MFSD算法计算成本低、算法速度快,且可用于任意长度信号的分析;最后,通过对多重分形随机过程BMC信号[4]、RWS[5]和实际海杂波[6]数据的分析表明,基于WL的MFSD算法具有良好的理论和实际应用效果。(www.xing528.com)

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