abbr. SJ GMU
ISSN 2657-5841 (printed)
ISSN 2657-6988 (online)
DOI: 10.26408
Zastosowanie algorytmu pogoni za dopasowaniem do oceny emisji niestacjonarnego pola magnetycznego
Applying the matching pursuit algorithm to assessment of non-stationary magnetic field emissions
https://orcid.org/0000-0002-2404-6500Abstract:
The way of the estimation of the exposure level to a non-stationary magnetic field based on an adaptive time-frequency analysis of the digitized time series of magnetic field induction is presented. The adaptive spectral analysis using matching pursuit MP algorithm was implemented in a virtual time-frequency analyzer designed in LabVIEW programming environment. MP algorithm with chirplet dictionary is an iterative procedure using a redundant dictionary of functions in order to select the ones, which best match the signal components. Thanks to the varying window size and modulation frequency, MP procedure enabled an adaptive signal representation. The application of an adaptive time-frequency method certainly provides a significantly better joint time-frequency resolution in comparison with other quadratic joint time-frequency distributions. Furthermore, the spectrogram based on the chirplet dictionary is non-negative and doesn’t include cross-term interference. In the paper, the exemplary results of the performed analysis of the low-frequency magnetic field recorded onboard the vessel are presented.
Streszczenie:
W artykule przedstawiono sposób wyznaczania wskaźnika ekspozycji na niestacjonarne pola magnetyczne na podstawie adaptacyjnej analizy czasowo-częstotliwościowej, zarejestrowanych przebiegów czasowych indukcji pola magnetycznego B. Metodę adaptacyjną analizy czasowo-częstotliwościowej, opartą na algorytmie pogoni za dopasowaniem (ang. Matching Pursuit MP) zaimplementowano w wirtualnym analizatorze czas-częstotliwość, zaprojektowanym w graficznym środowisku programowania LabVIEW. Algorytm MP opiera się na redundantnym słowniku funkcji analizujących, z którego iteracyjnie wybierane są funkcje – atomy, najlepiej pasujące do składowych sygnału. Dzięki zmiennej długości okna oraz zmiennej częstotliwości modulacji algorytm MP pozwala na adaptacyjną, tzn. dopasowującą się do lokalnych struktur, reprezentację sygnału. Metoda adaptacyjna zastosowana do sygnałów pomiarowych, które są sumą ograniczonych w czasie przebiegów, występujących w różnych chwilach czasowych i mających różne pasma częstotliwości, ma zdecydowanie najlepszą łączną rozdzielczość czasowo-częstotliwościową w porównaniu z innymi kwadratowymi czasowo-częstotliwościowymi reprezentacjami sygnału. Spektrogram adaptacyjny nie zawiera również składowych interferencyjnych. Zaprezentowano przykładowe wyniki analiz małoczęstotliwościowego pola magnetycznego, zarejestrowanego na statku morskim.
Słowa kluczowe:
pomiary pola magnetycznego
analiza czasowo-częstotliwościowa
Issue:
Pages:
7
15
Download full text in pdf:
References:
Allen R.L., Mills D.W., Signal analysis. Time, frequency, scale, and structure, Wiley-IEEE Press, 2004.
Ayatollahi A., Comparing Gaussian and chirplet dictionaries for time-frequency analysis using matching pursuit decomposition, Proceedings of the 3rd IEEE International Symposium on Signal Processing and Information Technology (IEEE Cat No 03EX795) ISSPIT-03, Darmstadt, Germany 2004.
Białasiewicz J.T., Falki i aproksymacje, Wydawnictwo Naukowo-Techniczne, Warszawa 2000.
Cohen L., Time – frequency analysis, Prentice Hall Inc., New Jersey 1995.
Durka P.J., Matching Pursuit and Unification in EEG Analysis, Artech House 2007.
Durka P.J., Między czasem a częstością: elementy współczesnej analizy sygnałów, 1999-2004, http://brain.fuw.edu.pl/~durka/as/ (luty 2007).
Gribonval R., Fast matching pursuit with a multiscale dictionary of Gaussian chirps, IEEE Trans. Signal Process., 2001, vol. 49, no. 5, s. 994–1001.
International Commission on Non-Ionizing Radiation Protection, Guidelines for limiting exposure in time-varying electric, magnetic, and electromagnetic fields (up to 300 GHz), Health Phys. 74, 1998, s. 494–522.
LabVIEW – Advanced Signal Processing Toolkit – Time Frequency Analysis Tools, User Manual, National Instruments, 2005.
Mallat S.G., Zhang Z., Matching pursuit with time frequency dictionaries, IEEE Trans. Signal Process., 1993, 41(12), s. 3397–3415.
Pałczyńska B., Assessment of exposure to magnetic-field emission from ship’s power frequency converters, „Przegląd Elektrotechniczny”, 85 (2009), nr 10, s. 257–261.
Pałczyńska B., Spectral analysis of nonstationary low-frequency magnetic-field emissions from ship’s power frequency converters, Conference Proceedings of IEEE 6th International Conference- Workshop Compatibility in Power Electronics, Badajoz, Spain, 2009, s. 375–380.
Pałczyńska B., Wyszkowski J., Analysis of time-varying low-frequency magnetic-field emitted from the ship’s inverter-fed induction motor, Proc. XIX IMEKO World Congress, Lisbon, Portugal, 2009, s. 2192–2197.
Yin Q., Qian S., Feng A., A fast refinement for adaptive Gaussian chirplet decomposition, IEEE Trans. Signal Process., 2003, vol. 50, no. 6, s. 1298–1306.