一种小波包分解节点与对应频段检索及编程方法

摘要

一种小波包分解节点与对应频段检索及编程方法，目的是能根据给定频率快速确定所属频段、定位小波包分解节点与频段的关系并最后编程实现；本发明先根据工程实际要求确定采样频率f_s和频率分辨率Δf，根据所处理信号的f_s及Δf要求确定小波包分解层数n；根据香农采样定理确定最大频率范围f_max后，将(0～f_max)作为初始节点(0-0)对应的频段，然后进行逐层分解；推导节点编号NNo与频段范围编号fNo关系；对节点编号NNo与频段范围编号fNo关系进行编程，分析关系式中出现的变量，决定并定义变量为何种类型的数据或字符；应用程序语言的条件及循环语句、数组和子程序及其调用知识，以简短程序实现所编程序中的检索功能。

主权项

一种小波包分解节点与对应频段检索及编程方法，其特征是：     (1) 根据工程实际要求，确定采集信号时每秒需要采集的次数，即采样频率，将其设为f_s，单位为Hz；然后确定分析信号时希望达到对频率分辨的最少位数，即频率分辨率，设为Δf，单位为Hz；(2) 根据所处理信号的采样频率f_s及频率分辨率 Δf 要求，确定小波包分解层数，用n表示；对应的节点数目为2ⁿ个；由关系式△f=来确定小波包分解的层数n；     (3) 根据香农采样定理确定最大频率范围f _max 后，将 (0 ～f _max ) 作为初始节点 (0‑0) 对应的频段，然后进行逐层分解，每个节点在进行再分解时均包括低频段和高频段两部分；对低频段和高频段分解模式进行分析，在确定分解层数n 的基础上，以分解节点编号作为索引进行排序，列出小波包分解节点与频段的实际对应情况表，简称表2 ；针对表2 中对应节点的频段范围出现混叠交叉现象的状况，对0 ～f_max 范围按分解层数或节点数、频率分辨率进行等距分解，列出频段范围从小到大的顺序编号表，简称表3；在表2中查找需检测的特征频率所在的频段范围，记录其节点编号，用NNo 表示；在表3中再去寻找特征频率所在频段范围，记录其对应编号，用fNo表示；列出NNo与fNo之间的对应关系表，简称表4；据此可以检索小波包分解节点及其对应频段；     (4) 推导节点编号NNo 与频段范围编号fNo 关系；在表4中，小波包分解层数为n 时，节点编号NNo 从0编号至2ⁿ‑1 ；频段范围编号fNo 在0至2ⁿ‑1的范围内，但与NNo对应的编号顺序为：第n层的前半部分的频段范围编号fNo与第n‑1层的全部频段号完全相同，后半部分的频段范围编号fNo 为第n‑1层的所有频段号同时加上2^n‑1，然后再反序与第n层的前半部分顺序连接合成第n 层；    用整型变量i代表NNo，数组变量a 代表fNo，第n层后半部分的频段范围编号规律为：    a (i) ＝a (i‑2^n‑1)+2^n‑1(n ＝2、3、4......)    其中，a (i) 表示第n 层第i 个节点编号对应的频段范围编号，i 取值范围[2^n‑1，2ⁿ‑1]；“+”后的2^n‑1为在第n‑1层所有元素上需要加的数值，n＝1的情形事先给定；     (5) 对节点编号NNo与频段范围编号fNo关系进行编程，分析关系式中出现的变量，决定并定义变量为何种类型的数据或字符；应用程序语言的条件语句、循环语句、数组和子程序及其调用知识，以程序实现所编程序中的检索功能。