基于Lab Windows/CVI虚拟白噪声仿真仪的设计

苏州工业园区迪锐信信息科技有限责任公司 殷海东

苏州伟盛置业有限公司 杨中华

基于Lab Windows/CVI虚拟白噪声仿真仪的设计

苏州工业园区迪锐信信息科技有限责任公司 殷海东

苏州伟盛置业有限公司 杨中华

图1 Logist方程迭代流程图

随着对混沌技术认识的加深，混沌在很多领域都得到了广泛深入的研究。在测控领域内，混沌的研究也得到了广泛的认同。产生白噪声所需要的设备极其复杂，用伪随码产生白噪声还存在伪周期，而结合混沌的貌似噪声，且状态在某一范围内永远不会重复的遍历性，可以看出用混沌产生的白噪声不会存在周期性，并且是一种较好的产生白噪声的方法。再者，混沌的初值敏感性也使得在测控领域中应用混沌技术创建新的测试原理和方法，成为研究和探索的新课题。

1.基于Logist方程产生白噪声的原理

1.1 Logist迭代方程原型［1］

Logist方程的具体形式为：

给定一初始值x1，经方程迭代可以得到一系列的迭代值：

1.2 系统状态xn与参数u的关系

系统状态xn对参数u有很强的敏感性。参数u的数值不同，表征系数最终状态的迭代值xn也不同。

当0≤u≤1时，静止状态：Logist方程迭代时间序列的终态xn=0，称稳定于静止状态；

当1

当3

当u2

当u3

2.基于Logist方程的虚拟白噪声仿真仪的原理

2.1 观察系统状态变量xn随参数u变化的分叉特性[2-4]

u在0～4范围内取不同值，对每个确定的u取相同的迭代初值x1，并按(式1)进行迭代。Logist方程迭代流程图[1、5]如图1所示。

对流程图最后输出的迭代序列xn制作时序图xn-n，即可观察到xn随参数u变化的分叉特性。

2.2 产生等效白噪声的混沌序列

令u=4，Logist方程的具体形式为：

此时，通过输入不同的初始值x1来观察Logist方程的初值敏感性；也可以通过输入不同的初始值x1来得到不同的混沌型白噪声序列。改变一次初始值x1相当于混沌白噪声的一个实现。

3.虚拟白噪声仿真仪的实现

3.1 仿真仪面板设计

进入用户界面编辑窗口，建立面板Panel。在Panel上添加如下控件：

四个数字型控件：键入Logist方程所用的参数u和数值x1；键入坐标调整时的坐标下限值和坐标上限值，用以观察所选时间段内序列的特性。

三个命令控件：进行仿真、关闭仪器和坐标调整。

一个输出显示型图形控件：用来显示Logist方程迭代序列时序图，其中横坐标表示时间，纵坐标表示迭代的计算值xn，纵、横坐标的坐标随时间和幅值大小自动调节。

设计完毕的仪器面板如图2所示。

图2 虚拟白噪声仿真仪运行效果图

3.2 仿真仪软件实现［1、6-7］

面板设计完毕后，选择菜单Code→Generate→All Code，在弹出的面板中从Select panels to load display at startup中选择PANEL，从Select Quit User Interface Callbacks中选择Close，即可产生源代码程序框架。在源代码编辑窗口中添加代码。

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

4.运行校验

当u=2时，任给x1=0.5，迭代序列稳定于一个状态0；

当u=3.2时，任给x1=0.5，迭代序列稳定于两个状态，表现为二分叉；

当u=3.5时，任给x1=0.5，迭代序列稳定于四个状态，表现为四分叉，如图2所示；

当u=4时，任给x1=0.3，迭代序列表现为混沌型噪声；

当u=4时，任给x1=0.5，迭代序列表现为稳定状态0；

[1]刘君华.虚拟仪器编程语言LabWindows/CVI教程[M].北京:电子工业出版社,2002.

[2]刘君华.基于LabWindows/CVI的虚拟仪器设计[M].北京:电子工业出版社,2003.

[3]张凤均.LabWindows/CVI开发入门和进阶[M].北京:北京航空航天大学出版社,2001.

[4]张毅刚,乔立岩.虚拟仪器软件开发环境Lab Windows/CVI 6.0[M].北京:机械工业出版社,2002.

[5]龙志强,赵海龙.虚拟仪器测试技术研究[J].仪表技术,2000(3):17-19.

[6]卢晓红.虚拟数字信号分析仪的研究与开发[M].呼和浩特市:内蒙古农业大学出版社,2003.

[7]吴正毅.测试技术与测试信号处理[M].北京:清华大学出版社,1999.

殷海东（1984—），男，江苏滨海人，助理工程师，研究方向：计算机应用、嵌入式系统。

杨中华（1983—），男，江苏滨海人，工程师，主要研究方向：计算机应用、嵌入式系统。