При решении многих задач обработки сигналов и автоматического управления широко применяются алгоритмы прогнозирования (предсказания, экстраполяции). Выбор конкретного алгоритма зависит от необходимой точности, быстродействия, надежности, устойчивости, простоты применения и др., а также от модели обраба-тываемого процесса. Для нестационарных сигналов состоящих из суперпозиции квазилинейного тренда, некоторого числа квазипериодических компонент произ-вольной формы и относительно небольшой доли чисто случайной составляющей, неплохо работает алгоритм полигармонической экстраполяции [1]. C целью выяв-ления особенностей этого алгоритма для различных ситуаций предлагается исполь-зование виртуального прибора, реализующего полигармонический экстраполятор средствами “LabVIEW”.
Вид передней панели этого виртуального прибора приведен на Рис. Индикатор осциллографического типа позволяет наблюдать реализацию предыстории разме-ром 384 точки и экстраполированную её часть размером 128 точек. Для оценки степени совпадения предсказанных значений с отсчетами реального сигнала их графики выводятся совместно (прогноз – прерывистой линией). Конкретная реали-зация сигнала задается органами управления в виде движков, расположенных ниже индикатора. Могут независимо регулироваться уровни и частоты двух синусоид, треугольного и импульсного сигналов, а также скважность импульсного сигнала и уровень белого нормального шума. При задании периода треугольного сигнала более 1000 отсчетов его влияние эквивалентно присутствию линейного тренда с регулируемой крутизной в экстраполируемом сигнале. Влияние белого гауссова шума на качество прогноза (т.е. на его точность) сводится увеличению его уровня в предсказанной реализации по сравнению с реализацией предыстории. Это является серьезным недостатком алгоритма, поскольку ставит ограничение на его примене-ние для отношения сигнал/шум порядка единицы и менее. Однако для коротких нестационарных рядов достоверная оценка отношения сигнал/шум практически невозможна и это снижает остроту проблемы.
Другим источником погрешности прогноза исследуемой версии алгоритма по-лигармонической экстраполяции является присутствие в сигнале нелинейного трен-да и колебательных компонент с непериодически меняющейся частотой.
Результаты расчетов на предлагаемом виртуальном приборе полностью под-тверждают ранее полученные в среде “MATLAB” результаты, что позволяет рас-сматривать его как основу для дальнейших модификаций алгоритма направленных на расширение класса обрабатываемых сигналов.
[1] Евсеев А.П., Баданов В.А. //В кн. Труды шестой научной конференции по радиофизике. 7 мая 2005г. /Ред. А.В.Якимов. –Н.Новгород: ТАЛАМ, 2002