Engee 文档

移动差异

滑动变异。

类型: MovingVariance

moving variance

图书馆中的路径:

/Signal Operations/Statistics/Moving Variance

说明

移动差异 单元独立计算每个通道输入信号随时间变化的滑动方差。该模块使用滑动窗口法或指数加权法计算滑动方差。

在滑动窗口法中，程序块在一个给定长度的窗口内计算数据的平均值，该窗口在数据样本上移动。

在指数加权法中，单元将数据样本乘以一组加权因子，然后对加权数据求和，计算出平均值。

端口

输入

x - 数据输入
矩阵

该代码块计算 Input 输入端口指定数据的移动平均值。程序块接受维数为 至 的多通道输入数据，其中 和 为实数或复数。

如果*允许固定大小输入信号的任意帧长度*参数已显示但未选择，且输入信号为固定大小，则帧长度必须是跳转大小的倍数，跳转大小定义为窗口长度与重叠长度之差。在所有其他情况下，输入帧的长度可以是任意的。

程序块接受大小可变的输入信号（帧长在建模过程中会发生变化）。当输入大小可变的信号时，信号帧的长度可以是任意的。

除非 Method 参数设置为 "指数加权 "并启用 Specify forgetting factor from input port 参数，否则该端口没有名称。

数据类型: Float16, Float32, Float64, Int8, Int16, Int32, Int64, Int128, UInt8, UInt16, UInt32, UInt64, UInt128

*支持复数：是

λ - 遗忘因子
从 0 到 1 的正实数标量

遗忘系数决定了过去数据的权重。遗忘系数为 0.9 时，旧数据的权重比遗忘系数为 0.1 时要高。遗忘率为 1.0 意味着无限记忆—​所有以前的样本具有相同的权重。

依赖关系

如果 Method 参数设置为 "指数加权 "并启用了 Specify forgetting factor from input port 参数，则会出现此端口。

数据类型: Float64, Int8, Int16, Int32, Int64, UInt8, UInt16, UInt32

输出

端口_1 - 移动平均输出
向量 | `矩阵

以向量或矩阵形式返回的移动平均值。该块根据 Method 参数的设置，使用滑动窗口法或指数加权法计算移动平均数。

下表提供了输出维度的详细信息。

输入信号 输入信号尺寸 输出信号尺寸，允许固定尺寸输入信号的任意帧长 显示 输出信号尺寸，允许固定尺寸输入信号的任意帧长 未显示

固定尺寸信号

在 ，其中 是跳转尺寸（窗口长度 - 重叠长度）的倍数

(跳转尺寸）在

在

固定大小信号

在 ，其中 不是跳转大小的倍数（窗口长度-板块长度）

如果参数 *允许固定大小输入信号的任意帧长度 * 已启用，则将 ceil( 跳转大小) 设为 。如果关闭该参数，程序块将在以下位置出错

在

可变大小信号

在

ceil( jump-size") 在

上

当输出在 的 ceil( jump-size) 大小有一个上限时，在模拟过程中，第一个维度的大小会在这个上限内变化，而第二个维度的大小保持不变。

数据类型: Float16, Float32, Float64, Int8, Int16, Int32, Int64, Int128, UInt8, UInt16, UInt32, UInt64, UInt128

*支持复数：是

主要功能

方法 - 平均方法
滑动窗口（默认） | 指数加权

  • 滑动窗口"- 沿每个通道在输入数据上移动*窗口长度*的窗口。对于窗口移动过的每个样本，程序块都会计算窗口中数据的平均值。

  • 指数加权"--程序块将样本乘以一组加权因子。随着数据年龄的增加，加权因子的值呈指数下降，但其值永远不会为零。该算法汇总加权数据以计算平均值。

指定窗口长度 - 指定窗口长度
已启用（默认）` |`enabled

如果选中该复选框，滑动窗口长度将等于 Window length 参数中指定的值。如果不选中，滑动窗口长度将为无限长。在此模式下，程序块将计算通道中当前采样和之前所有采样的平均值。

依赖关系

要启用此参数，请将 Method 参数设置为 "滑动窗口"。

窗口长度 - 滑动窗口长度
4（默认）` |正整数。

指定样本中滑动窗口的长度。

依赖关系

要启用此参数，请将 Method 参数设置为 "滑动窗口"，并选择 Specify window length 复选框。

重叠长度 - 窗口之间的重叠长度
3（默认值）"｜"非负整数"。

以非负整数形式指定窗口间的重叠长度。重叠长度范围为 0 到 窗口长度-1。

依赖关系

要启用此参数，请将 Method 参数设置为 "滑动窗口"，并选中 Specify window length 复选框。

允许固定大小输入信号的任意帧长度 - 允许固定大小输入信号的任意帧长度
关闭（默认）` | 开启

指定固定大小的输入信号（其大小在仿真过程中不会改变）是否可以有任意帧长，帧长不必是跳变大小的倍数。跳变大小定义为 Window length 和 Overlap length 参数值之差。程序块仅对固定大小的输入信号使用该参数，如果输入信号大小可变，则忽略该参数。

当输入信号大小可变时，信号可以有任意的帧长，即帧长不能是跳转大小的倍数。

对于固定大小的输入信号

  • 如果选择 "允许固定大小输入信号的任意帧长 "*，则信号的帧长不一定是跳变大小的倍数。如果输入信号不是跳转大小的倍数，输出通常是可变大小的信号。因此，要支持任意输入信号大小，程序块还必须支持可变大小操作，可通过选择*允许固定大小输入信号的任意帧长*来启用可变大小操作。

  • 如果禁用*允许固定大小输入信号的任意帧长度*，则输入帧长度必须是跳转大小的倍数。

依赖关系

要启用此参数，请将 Method 参数设置为 "滑动窗口"，并选择 Specify window length 复选框。

从输入端口指定遗忘因子 - 从输入端口指定遗忘因子
关闭（默认）` | 开启

选中该复选框时，遗忘因数将通过 λ 端口输入。取消选中时，遗忘因数通过 Forgetting factor 参数输入。

依赖关系

要启用此参数，请将 Method 参数设置为 "指数加权"。

忽略因子 - 指数加权因子
0.9（默认）"｜"小于或等于 1.0 的正标量"。

遗忘系数决定了过去数据的权重。遗忘系数为 0.9 时，旧数据的权重高于遗忘系数为 0.1 时的权重。遗忘率为 1.0 意味着无限记忆—​所有以前的样本具有相同的权重。

依赖关系

要启用此参数，请将 Method 参数设置为 "指数加权"，并取消选中 Specify forgetting factor from input port 参数。

算法

滑动窗口法

在滑动窗口法中，每个输入样本的输出都是当前样本和 之前样本的平均值，其中 是以样本为单位的窗口长度。在计算第一个输入样本时，算法会等待，直到获得具有跳变大小的输入样本数。跳跃大小定义为窗口长度与板块长度之差。窗口中的其余样本视为零。例如，如果窗口长度为 5，重叠长度为 2，算法会等到收到 3 个输入样本后才计算输出信号的第一个样本。在生成第一个输出样本后，它将为每一个跳跃大小的输入样本数生成后续输出样本。

如果没有指定窗口长度，算法会选择无限窗口长度。在这种模式下，输出是当前采样和通道中所有先前采样的移动平均值。

指数加权法

在指数加权法中，移动平均值使用以下公式递归计算：

,

,

其中

  • - 是当前样本的移动平均值。

  • - 当前输入的数据样本。

  • - 是上一个样本的移动平均值。

  • - 遗忘率。

  • - 应用于当前数据样本的加权系数。

  • - 先前数据对平均值的影响。

对于 的第一个样本，算法会选择 。对于下一个样本，根据递归公式更新加权因子并用于计算平均值。随着数据年龄的增加，加权因子值呈指数下降，永远不会为零。换句话说，近期数据对当前均值的影响大于旧数据。

遗忘系数决定了过去数据的权重。遗忘系数为 0.9 时，旧数据的权重大于遗忘系数为 0.1 时的权重。遗忘率为 1.0 意味着无限记忆—​所有以前的样本具有相同的权重。