基于MATLAB的信号消噪处理和程序设计

基于MATLAB的信号消噪处理和程序设计

基于MATLAB的信号消噪处理和程序设计

基于MATLAB的信号消噪处理和程序设计

摘要

采用MATLAB对含噪信号进行分解,并通过利用 MATLAB信号处理工具箱可以快速有效地设计各种数字滤波器,从而重构出消噪后的信号；并对消噪前和消噪后的信号进行时域分析和频谱分析，以及比较消噪后的信号和原始信号进行对比。本设计综合运用数字信号处理的理论知识对加噪声语音信号进行时域、频域分析和滤波。数字滤波在滤波中占有重要的地位，在现代电子系统设计中得到广泛应用。此外，利用MATLAB对信号消燥等实际问题进行处理，将理论应用于实际，加深了对它的理解。

关键词MATLAB噪声频谱分析消燥

I

基于MATLAB的信号消噪处理和程序设计

目 录

摘要 ................................................................................................................................ I 1. MATLAB语言及其应用 .......................................................................................... 1

1.1 MATLAB语言概述 ..................................................................................... 1

1.1.1 MATLAB语言的发展和特点 .......................................................... 1 1.1.2 MATLAB语言的工作环境 ................................................................ 2 1.2 MATLAB基本函数 ..................................................................................... 2 1.3 含噪信号处理的MATLAB实现 .................................................................. 4

1.3.1 程序设计流程 ..................................................................................... 4 1.3.2 信号频谱分析 ..................................................................................... 5 1.3.3 数字滤波 ............................................................................................. 5 1.3.4 巴特沃思滤波器 ................................................................................. 5

2. 数字信号处理 .......................................................................................................... 6

2.1 数字信号处理的基本概念 ............................................................................ 6 2.2 数字信号处理的基本方法 ............................................................................ 6 2.3 MATLAB在数字信号处理中的应用 ......................................................... 7

2.3.1 基本信号的表示及可视化 ................................................................. 7 2.3.2 MATLAB在采样与波形发生的应用 .............................................. 7 2.4.3 MATLAB在数字滤波器中的应用 .................................................. 7

3. MATLAB程序及仿真 .............................................................................................. 9

3.1原始信号试验程序和波形图 ......................................................................... 9 3.2 加噪信号试验程序和波形图 ...................................................................... 10 3.3 滤波后信号试验程序和波形图 .................................................................. 11 4. 总结 ........................................................................................................................ 14 参考文献 ..................................................................................................................... 15

II

基于MATLAB的信号消噪处理和程序设计

1.MATLAB语言及其应用

1.1 MATLAB语言概述

MATLAB是一种用于数值计算、可视化及编程的高级语言和交互式环境。使用MATLAB，可以分析数据，开发算法，创建模型和应用程序。借助其语言、工具和内置数学函数，您可以探求多种方法，比电子表格或传统编程语言（如 C/C++ 或Java）更快地求取结果。

MATLAB应用广泛，其中包括信号处理和通信、图像和视频处理、控制系统、测试和测量、计算金融学及计算生物学等众多应用领域。在各行业和学术机构中，有一百多万工程师和科学家使用 MATLAB这一技术计算语言。

1.1.1MATLAB语言的发展和特点

MATLAB是矩阵实验室（Matrix Laboratory）的简称，是美国MathWorks公司出品的商业数学软件，用于算法开发、数据可视化、数据分析以及数值计算的高级技术计算语言和交互式环境，主要包括MATLAB和Simulink两大部分。

70年代后期，Cleve Moler担任美国墨西哥大学计算机系系主任，为了让学生方便的调用EISPACK和LINPACK，设计了接口程序，取名MATLAB (MATrix LABoratory)，即Matrix和Laboratory的组合。 MATLAB的第一个商业化的版本是1984年推出的是3.0的DOS版本，1992年MathWorks 公司于推出了4.0版本，1994年的4.2版本扩充了4.0版本的功能，尤其在图形界面设计方面更提供了新的方法。1997年推出的5.0版允许了更多的数据结构，如单元数据、多维矩阵、对象与类等，使其成为一种更方便编程的语言。1999年推出的 MATLAB 5.3版在很多方面又进一步改进了MATLAB语言的功能。2000年10月底推出了其全新的MATLAB 6.0正式版(Release 12)，在核心数值算法、界面设计、外部接口、应用桌面等诸多方面有了极大的改进。现在的MATLAB支持各种操作系统，它可以运行在十几个操作平台上，其中比较常见的有基于Windows 9X/NT、OS/2、Macintosh、Sun、Unix、Linux等平台的系统。现在的MATLAB再也不是一个简单的矩阵实验室了，它已经演变成为一

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