Классификация сигналов

На рис.1 приведено графическое пояснение к классификации сигналов.

Рис.1. Общая классификация сигналов

Классифицировать сигналы можно по следующим критериям.

1. Достоверность представления. Детерминированные сигналы полностью известны и их значения в любой момент времени можно определить точно (звук камертона). Случайные сигналы принимают конкретные значения с некоторой вероятностью.

2. Периодичность. Для периодических сигналов выполняется соотношение при любом t, где Т – период повторения, n - произвольное целое число. У квазипериодических сигналов это требование удовлетворяется при определенном уровне допуска.

3. Закон изменения. Гармонические сигналы описываются выражением , т.е. полностью определяются тремя числовыми параметрами: амплитудой А, частотой , начальной фазой .

Полигармонические сигналы являются суммой гармонических сигналов и описываются выражением .

Периодические финитные сигналы существуют и могут рассматриваться как периодические только в ограниченном интервале времени.

Периодические нестационарные сигналы имеют устойчивое стремление к периодичности с непреодолимой погрешностью, например интенсивность солнечной активности, т.е. результаты измерения температуры за многие годы, имеющие примерно одиннадцатилетний цикл.

Псевдогармонические сигналы также являются суммой гармонических сигналов, но без устойчивой периодичности, вызванной отсутствием кратности в частотном наполнении сигналов.

Апериодические сигналы представлены вейвлетами, закон изменения которых отвечает определенному набору требований, одиночными импульсами различной формы, описываемыми математическими функциями, а также специальными сигналами, используемыми, например, в качестве тестовых.

Случайные стационарные сигналы не стабильны по своим параметрам, но их статистические характеристики известны и могут быть представлены формализовано (шум дождя, звук реактивного двигателя, уровень погрешности при компьютерной обработке звука).

Случайные нестационарные сигналы всегда являются сигналами конечной длительности и различаются по различным признакам нестационарности, например длительности переходных процессов (звук от упавшего предмета, вибрация при запуске двигателя автомобиля, грохот грома, гул проходящего поезда и т.п.).

К случайным сигналам относится шум. Шум, в котором энергия распределена по всему спектру, называется широкополосным. Если в шуме доминирует отдельная частота, то шум называется тональным. Шум, в виде отдельных импульсов, называется импульсным.

Все сигналы обладают мерностью. Сигнал может быть одномерным (звук, сейсмические колебания, температура, рельеф поверхности), двумерным (изображение, значение температуры в зависимости от времени и пространства), трехмерным (объемное изображение), многомерным (цветное подвижное изображение).