||
非线性直线方程可看作是白噪声(White Noise)激励积分系统时所产生的输出。
白噪声n(t)的功率谱密度(Power Spectral Density)是其自相关函数的傅立叶变换,即
式中ω为角频率,N0为正实常数,N0的物理意义代表白噪声信号在单位电阻上产生的平均功率。
根据傅里叶变换的积分特性,可得非线性直线方程x(t)的功率谱密度
显然,非线性直线方程x(t)的功率谱密度与频率的平方成反比,因此,非线性直线方程x(t)的图像为信号能量集中在低频段的红噪声(Red Noise)或布朗噪声(Brownian Noise)。
此外,非线性直线方程x(t)的功率谱密度与频率的平方成反比,说明x(t) 是一种分形指数γ= 2或Husrt指数H=0.5的1/f分形信号,在时间尺度上具有局部自相似性(图1)。
图1 非线性直线方程图像的自相似性
1/f 分形信号具有自相似和长程相关性等重要特性,是一种微观随机、宏观确定的自然现象,广泛地存在于自然界和人类社会活动中,如布朗粒子运动轨迹、陀螺随机游走误差、股票价格随机波动、固体表面轮廓、心率及脑波的波动等。
1/f 分形信号在宏观尺度上存在可以识别和利用的规律,具有可预测性。
参考:
[1] 你见过非线性的直线方程吗?
https://blog.sciencenet.cn/blog-3418723-1434931.html
[2] 非线性直线方程的物理意义
https://blog.sciencenet.cn/blog-3418723-1435103.html
[3] 非线性直线方程的哲学意义
https://blog.sciencenet.cn/blog-3418723-1435351.html
[4] 非线性直线方程的自相关函数
https://blog.sciencenet.cn/blog-3418723-1435492.html
[5] 非线性直线方程的系统模型及频域特性
https://blog.sciencenet.cn/blog-3418723-1435627.html
Archiver|手机版|科学网 ( 京ICP备07017567号-12 )
GMT+8, 2024-11-23 05:31
Powered by ScienceNet.cn
Copyright © 2007- 中国科学报社