窄带随机过程的特点

随机信号处理课件 精品课程 内容充实完备 体系科学合理

第五章内容体系 实际系统窄带信号产生机理 信号的产生 内 容 体 系

计算机模拟产生方法分析的数学工具

信号的分析

相关函数的特性

包络与相位的分布信号的处理

应用实例(雷达检测，同步检 波、包络检波)

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如何模拟窄带随机过程？ 方法1:X (t ) A(t ) cos[ 0t (t )]

模拟 A(t ), (,这两个随机过程的相关特性不 t) 好模拟。 方法2:X (t ) Ac (t ) cos 0t As (t ) sin 0t

需要模拟 Ac (t ), As (t,分布和功率谱特性比较容易 ) 满足。

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实验5.1介绍的方案(研讨题)cos 2 f 0t

白噪声

H( f )低通滤波器

+

X (t ) Ac (t ) cos 0t As (t ) sin 0t

白噪声

H( f )

sin 2 f 0t

-

关键是设计低通滤波器

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方案2:(研讨题)任意随机过程的产生Probability and random proce

窄带随机信号性能分析

一．摘要

窄带信号在通信系统中有着重要的意义，信号处理技术及通信网络系统与计算机分析技术的相互融合，都要求我们对研究分析随机信号经过系统的响应有一个深入的了解。本实验包括四部分：窄带信号及包络和相位检波分析，窄带随机信号的仿真与分析，希尔伯特变换在单边带系统中的应用，随机信号的DSB分析。主要涉及窄带滤波器的设计，高斯窄带信号包络的均值，均方值和方差的测定，相位概率密度函数的测定等。通过实验了解窄带信号在信号处理领域的应用。

复杂的实际通信系统可以通过抽象与仿真来研究它的特性。本实验通过MATLAB中的仿真出理想信号，并对其进行分析与测量。

二．实验特点与原理

1.窄带信号及包络和相位检波分析

一般无线电接收机中，通常都有高频或中频放大器，它们的通频带往往远小于中心频率f0，既有

?f??1 f0这种线性系统通称为窄带线性系统。

在通信、雷达等许多电子系统中，都常常用一个宽带平稳随机过程来激励一个窄带滤波器，这是在滤波器输出端得到的便是一个

窄带随机过程。若用示波器观测此波形，则可看到，它接近一个正弦波，但此正弦波的幅度和相位都在缓慢的随机变化。我们可以证明，任何一个实窄带随机过程X(t)都可以表示为：

成绩 信息与通信工程学院实验报告

（软件仿真性实验）

课程名称：随机信号分析

实验题目：窄带随机信号的产生及分析 指导教师：陈友兴 班级：学号： 学生姓名：

一、 实验目的和任务

1．掌握窄带随机信号的产生方法以及窄带滤波器的设计 2．掌握窄带随机信号包络相位的提取

二、 实验内容及原理

（一）实验原理

在一般无线电接收机中，通常都有高频或中频放大器，它们的通频带往往远小于中心频率f0，既有

?f??1 f0这种线性系统通称为窄带线性系统。

在通信、雷达等许多电子系统中，都常常用一个宽带平稳随机过程来激励一个窄带滤波器，这是在滤波器输出端得到的便是一个窄带随机过程。若用示波器观测此波形，则可看到，它接近一个正弦波，但此正弦波的幅度和相位都在缓慢的随机变化。我们可以证明，任何一个是窄带随机过程X(t)都可以表示为：

X(t)?A(t)cos(?0t??(t))

式中，?0是固定值，对于窄带随机过程来说，?0一般取窄带滤波器的中心频率或载波频率。

在实际应用中，常常需要检测出包络A(t)和??t?的信息。若将窄带随机过程X(t)送入

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包络检波器，则在检波器的输出端可得到包络A(t)，若将窄带随机过程X(t)，送入一个相位检波器，便可

基于LS-SVM的非线性系统直接逆模型控制分析

摘要：针对非线性系统逆模型建立较难的问题，提出了基于最小二乘支持向量机（LS-SVM）的非线性系统逆模型辨识建模方法以及模型的控制方法。根据仿真结果表明，采用LS-SVM建立的非线性系统逆模型在应用多项式核函数(Poly)进行试验比径向基核函数（RBF）所得效果更佳，使模型具有很高的精度和较强的泛化能力。基于LS-SVM建立的非线性系统直接逆模型控制能够对给定信号实现有效的跟踪，获得较好的跟踪响应性能，证实了该方法的可行性和有效性。

关键词：最小二乘支持向量机（LS-SVM）；非线性系统；多项式核函数；直接逆模型控制

Analysis of Straight Inverse Model Control for Nonlinear

System Based on LS-SVM

Abstract:Aiming at the problem of hard system identification modeling for nonlinear system, a method of inverse model identification for nonlinear system base

第一章 随机过程的基本概念

一、随机过程的定义

例1：医院登记新生儿性别，0表示男，1表示女，Xn表示第n次登记的数字，得到一个序列X1 ， X2 ， ···，记为{Xn，n=1,2, ···}，则Xn 是随机变量，而{Xn，n=1,2, ···}是随机过程。

例2：在地震预报中，若每半年统计一次发生在某区域的地震的最大震级。令Xn 表示第n次统计所得的值，则Xn 是随机变量。为了预测该区域未来地震的强度，我们就要研究随机过程{Xn，n=1,2, ···}的统计规律性。 例3：一个醉汉在路上行走，以概率p前进一步，以概率1-p后退一步（假设步长相同）。以X(t)记他t时刻在路上的位置，则{X(t), t?0}就是（直线上的）随机游动。

例4：乘客到火车站买票，当所有售票窗口都在忙碌时，来到的乘客就要排队等候。乘客的到来和每个乘客所需的服务时间都是随机的，所以如果用X(t)表示t时刻的队长，用Y(t)表示t时刻到来的顾客所需等待的时间，则{X(t), t?T}和{Y(t), t?T}都是随机过程。

定义：设给定参数集合T，若对每个t?T, X(t)是概率空间(?,?,P)上的随机变量，则称{X(t), t?T}为随机过程，其中T为指标集或参

一、判断题：5个，10分

1、随机过程依照状态空间，可分为离散状态过程和连续 状态过程。

2、非齐次泊松过程一定是独立增量过程。

3、设?N(t),t?0?是一个更新过程，Tn是第n次更新发 生的时刻，N(t)?n?Tn?t 4、任意马尔可夫链都存在极限分布。

5、时齐的连续时间马尔可夫链的转移速率qij有qii?二、填空题：5个，15分

?qj?iij。

1、若随机变量X的矩母函数为

et2?2，则其期望E(X)为 ．

2、设随机过程X(t)?R?t?C,t?(0,?),C为常数， R服从区间[0,1]上的均匀分布,则其均值函数为 ． 3、设某设备的使用期限为10年, 在前5年内它平均2.5年 需要维修一次,后5年平均2年需要维修一次。

则它在使用期内只维修过一次的概率是 ．

4、人的健康状况分为健康和疾病两种状态，设对特定年龄 段的人，今年健康、明年保持健康状态的概率为0.8, 而今 年患病、明年转为健康状态的概率为0.7，若某人投保时健 康, 3年后他仍处于健康状态的概率是 ． 5、设时齐连续时间马尔可夫链{X(t),t?0}是正则的， 由状态i经时间t

习题一

1. 某战士有两支枪，射击某目标时命中率分别为0.9及0.5，若随机地用一支枪，射击一发

子弹后发现命中目标，问此枪是哪一支的概率分别为多大？

2. 设随机变量X的概率密度为

?A? f（x）＝?x2?1??0x?0x?0

求：（1）常数A; (2)分布函数F（x）；（3）随机变量Y＝lnX的分布函数及概率分布。

3. 设随机变量（X, Y）的概率密度为 f (x , y) = Asin (x + y ), 0?x ,y?? 2 求：(1) 常数A ；（2）数学期望EX，EY； （3） 方差DX ，DY；(4) 协方差及相关系数。

4. 设随机变量X服从指数分布

?ke?kx f(x)???0x?0 ?k?0? x?0求特征函数?(x),并求数学期望和方差。

5. 设随机变量X与Y相互独立，且分别服从参数为?1 和?2的泊松分布，试用特征函数

求Z = X＋Y 随机变量的概率分布。

6．一名矿工陷进一个三扇门的矿井中。第一扇门通到一个隧道，走两小时后他可到达安全区。第二扇门通到又一隧道，走三个小时会使他回到这矿井中。第三扇

一．填空题（每空2分，共20分） 1．设随机变量X服从参数为?的泊松分布，则X的特征函数为e?(eit-1)。 2．设随机过程X(t)=Acos(? t+?),-?

3．强度为λ的泊松过程的点间间距是相互独立的随机变量，且服从均值为

?4．设?Wn,n?1?是与泊松过程?X(t),t?0?对应的一个等待时间序列，则Wn服从?分布。 5．袋中放有一个白球，两个红球，每隔单位时间从袋中任取一球，取后放回，对每一个确定的t?t?,对应随机变量X(t)??3t??e,如果t时取得红球如果t时取得白球，则 这个随机过程的状态空间?12?2?t,t,?;e,e??。 ?33? 6．设马氏链的一步转移概率矩阵P=(pij)，n步转移矩阵P7．设?Xn,n?0(n)(n)nP?P，二者之间的关系为。 ?(p(n))ij?为马氏链，状态空间I，初始概率pi?P(X0=i)，绝对概率pj(n)?P?Xn?j?，

i?I(n)n步转移概率p(n)ij，三者之间的关系为pj(n)??pi?pij。

(n)8．在马氏链?Xn,n?0?中，记 fij?PXv?j,1?v?n-1,Xn?jX0?i,n?1,

??fij??fij(n)，若fii?1，称状态i为非常返的。

n=1

一、判断题：5个，10分

1、随机过程依照状态空间，可分为离散状态过程和连续 状态过程。

2、非齐次泊松过程一定是独立增量过程。

3、设?N(t),t?0?是一个更新过程，Tn是第n次更新发 生的时刻，N(t)?n?Tn?t 4、任意马尔可夫链都存在极限分布。

5、时齐的连续时间马尔可夫链的转移速率qij有qii?二、填空题：5个，15分

?qj?iij。

1、若随机变量X的矩母函数为

et2?2，则其期望E(X)为 ．

2、设随机过程X(t)?R?t?C,t?(0,?),C为常数， R服从区间[0,1]上的均匀分布,则其均值函数为 ． 3、设某设备的使用期限为10年, 在前5年内它平均2.5年 需要维修一次,后5年平均2年需要维修一次。

则它在使用期内只维修过一次的概率是 ．

4、人的健康状况分为健康和疾病两种状态，设对特定年龄 段的人，今年健康、明年保持健康状态的概率为0.8, 而今 年患病、明年转为健康状态的概率为0.7，若某人投保时健 康, 3年后他仍处于健康状态的概率是 ． 5、设时齐连续时间马尔可夫链{X(t),t?0}是正则的， 由状态i经时间t

一．填空题（每空2分，共20分） 1．设随机变量X服从参数为?的泊松分布，则X的特征函数为e?(eit-1)。 2．设随机过程X(t)=Acos(? t+?),-?

3．强度为λ的泊松过程的点间间距是相互独立的随机变量，且服从均值为

?4．设?Wn,n?1?是与泊松过程?X(t),t?0?对应的一个等待时间序列，则Wn服从?分布。 5．袋中放有一个白球，两个红球，每隔单位时间从袋中任取一球，取后放回，对每一个确定的t?t?,对应随机变量X(t)??3t??e,如果t时取得红球如果t时取得白球，则 这个随机过程的状态空间?12?2?t,t,?;e,e??。 ?33? 6．设马氏链的一步转移概率矩阵P=(pij)，n步转移矩阵P7．设?Xn,n?0(n)(n)nP?P，二者之间的关系为。 ?(p(n))ij?为马氏链，状态空间I，初始概率pi?P(X0=i)，绝对概率pj(n)?P?Xn?j?，

i?I(n)n步转移概率p(n)ij，三者之间的关系为pj(n)??pi?pij。

(n)8．在马氏链?Xn,n?0?中，记 fij?PXv?j,1?v?n-1,Xn?jX0?i,n?1,

??fij??fij(n)，若fii?1，称状态i为非常返的。

n=1