基于Lab Windows/CVI虛擬白噪聲仿真儀的設計

蘇州工業園區迪銳信信息科技有限責任公司 殷海東

蘇州偉盛置業有限公司 楊中華

基于Lab Windows/CVI虛擬白噪聲仿真儀的設計

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圖1 Logist方程迭代流程圖

隨著對混沌技術認識的加深，混沌在很多領域都得到了廣泛深入的研究。在測控領域內，混沌的研究也得到了廣泛的認同。產生白噪聲所需要的設備極其復雜，用偽隨碼產生白噪聲還存在偽周期，而結合混沌的貌似噪聲，且狀態在某一范圍內永遠不會重復的遍歷性，可以看出用混沌產生的白噪聲不會存在周期性，并且是一種較好的產生白噪聲的方法。再者，混沌的初值敏感性也使得在測控領域中應用混沌技術創建新的測試原理和方法，成為研究和探索的新課題。

1.基于Logist方程產生白噪聲的原理

1.1 Logist迭代方程原型［1］

Logist方程的具體形式為：

給定一初始值x1，經方程迭代可以得到一系列的迭代值：

1.2 系統狀態xn與參數u的關系

系統狀態xn對參數u有很強的敏感性。參數u的數值不同，表征系數最終狀態的迭代值xn也不同。

當0≤u≤1時，靜止狀態：Logist方程迭代時間序列的終態xn=0，稱穩定于靜止狀態；

當1

當3

當u2

當u3

2.基于Logist方程的虛擬白噪聲仿真儀的原理

2.1 觀察系統狀態變量xn隨參數u變化的分叉特性[2-4]

u在0～4范圍內取不同值，對每個確定的u取相同的迭代初值x1，并按(式1)進行迭代。Logist方程迭代流程圖[1、5]如圖1所示。

對流程圖最后輸出的迭代序列xn制作時序圖xn-n，即可觀察到xn隨參數u變化的分叉特性。

2.2 產生等效白噪聲的混沌序列

令u=4，Logist方程的具體形式為：

此時，通過輸入不同的初始值x1來觀察Logist方程的初值敏感性；也可以通過輸入不同的初始值x1來得到不同的混沌型白噪聲序列。改變一次初始值x1相當于混沌白噪聲的一個實現。

3.虛擬白噪聲仿真儀的實現

3.1 仿真儀面板設計

進入用戶界面編輯窗口，建立面板Panel。在Panel上添加如下控件：

四個數字型控件：鍵入Logist方程所用的參數u和數值x1；鍵入坐標調整時的坐標下限值和坐標上限值，用以觀察所選時間段內序列的特性。

三個命令控件：進行仿真、關閉儀器和坐標調整。

一個輸出顯示型圖形控件：用來顯示Logist方程迭代序列時序圖，其中橫坐標表示時間，縱坐標表示迭代的計算值xn，縱、橫坐標的坐標隨時間和幅值大小自動調節。

設計完畢的儀器面板如圖2所示。

圖2 虛擬白噪聲仿真儀運行效果圖

3.2 仿真儀軟件實現［1、6-7］

面板設計完畢后，選擇菜單Code→Generate→All Code，在彈出的面板中從Select panels to load display at startup中選擇PANEL，從Select Quit User Interface Callbacks中選擇Close，即可產生源代碼程序框架。在源代碼編輯窗口中添加代碼。

在工程文件窗口中選擇Edit→Add Fils to Project→source，添加C文件，matlabsrvr.c和matlabutil.c到工程文件，類似方法添加matlabsrvr.h,matlabsrvr.fp,matlabutil.h，然后保存工程文件為WAVELETFilter.prj。

4.運行校驗

當u=2時，任給x1=0.5，迭代序列穩定于一個狀態0；

當u=3.2時，任給x1=0.5，迭代序列穩定于兩個狀態，表現為二分叉；

當u=3.5時，任給x1=0.5，迭代序列穩定于四個狀態，表現為四分叉，如圖2所示；

當u=4時，任給x1=0.3，迭代序列表現為混沌型噪聲；

當u=4時，任給x1=0.5，迭代序列表現為穩定狀態0；

[1]劉君華.虛擬儀器編程語言LabWindows/CVI教程[M].北京:電子工業出版社,2002.

[2]劉君華.基于LabWindows/CVI的虛擬儀器設計[M].北京:電子工業出版社,2003.

[3]張鳳均.LabWindows/CVI開發入門和進階[M].北京:北京航空航天大學出版社,2001.

[4]張毅剛,喬立巖.虛擬儀器軟件開發環境Lab Windows/CVI 6.0[M].北京:機械工業出版社,2002.

[5]龍志強,趙海龍.虛擬儀器測試技術研究[J].儀表技術,2000(3):17-19.

[6]盧曉紅.虛擬數字信號分析儀的研究與開發[M].呼和浩特市:內蒙古農業大學出版社,2003.

[7]吳正毅.測試技術與測試信號處理[M].北京:清華大學出版社,1999.

殷海東（1984—），男，江蘇濱海人，助理工程師，研究方向：計算機應用、嵌入式系統。

楊中華（1983—），男，江蘇濱海人，工程師，主要研究方向：計算機應用、嵌入式系統。