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河川径流信息密码解读:随机序列交叉谱分析

时间:2026-01-26 理论教育 对我是小斗 版权反馈
【摘要】:展开式可得交叉谱的实部P12(ω)称为余谱或协谱,虚部Q12(ω)称为求积谱或四分谱。因此,两个序列的交叉谱分析,可以得到五种不同的谱估计:余谱、求积谱、波幅谱、相位谱和凝聚谱。余谱反映着两序列谱的同向变化成分,而求积谱则是谱的反向变化成分。随机序列交叉谱的计算也有直接法和间接法两种。

计算一个时间序列的谱分析方法可以推广到两个不同序列f1(t)和f2(t)的联合谱分析上,这时的波谱反映了不同序列在频域变化上的相互关系,所以称为交叉(功率)谱或互(功率)谱。

与自相关函数的定义相类似,定义两个函数f1(t)和f2(t)的互相关函数为

同样可以证明,互相关函数与交叉谱组成傅里叶变换对

式中:E12(ω)称为f1(t)和f2(t)的交叉谱,因此得到

互相关函数的具有如下性质

式 (8-31)表明,互相关函数虽然在形式上类似于自相关函数,但不具备自相关函数的偶对对称性。

展开式(8-30)可得

交叉谱的实部P12(ω)称为余谱或协谱,虚部Q12(ω)称为求积谱或四分谱。应用式(8-31),余谱可化为

同样可化求积谱为

由余谱和求积谱可得两序列的波幅谱、相位谱和凝聚谱(https://www.xing528.com)

式中:E1(ω)和E2(ω)分别为函数f1(t)和f2(t)的功率谱;P1(ω)和P2(ω)为它们各自的余谱。

因此,两个序列的交叉谱分析,可以得到五种不同的谱估计:余谱、求积谱、波幅谱、相位谱和凝聚谱。余谱反映着两序列谱的同向变化成分,而求积谱则是谱的反向变化成分。波幅谱是这两种成分的矢量合成。位相谱反映两序列谱分量的相角差,其值在-π~π之间变化。当位相谱为±π时,表明两个谱分量完全反向变化,这时余谱为零而求积谱达极大;当位相谱为零时,则两分量完全同向变化,这时求积谱为零而余谱达极大。凝聚谱取值于0~1之间,它类似于两序列的相关系数,反映两个序列谱分量之间的相关程度。可见五种谱之间存在着密切的联系。

随机序列交叉谱的计算也有直接法和间接法两种。

8.3.6.1 直接计算法

根据对一个函数的傅里叶变换,有

代入式(8-30),得

8.3.6.2 间接计算法

与一个序列的间接计算法类似,首先计算落后互相关函数R12(τ)

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