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　　1 引言

　　隨著通信技術(shù)的發(fā)展，網(wǎng)絡(luò)的普及，虛擬儀器技術(shù)的出現(xiàn)和發(fā)展，使得儀器的遠(yuǎn)程訪問和共享成為可能。硬件平臺可通過計算機(jī)與網(wǎng)絡(luò)相連，通過對虛擬儀器軟件編程實現(xiàn)儀器的的遠(yuǎn)程控制、數(shù)據(jù)的實時采集與網(wǎng)絡(luò)傳輸。

　　在此背景下，本文設(shè)計了基于Datasoket技術(shù)的虛擬小波消噪儀，實現(xiàn)了小波消噪儀的共享。

　　2 DataSocket技術(shù)

　　DataSocket是NI公司提供的一項網(wǎng)絡(luò)測控系統(tǒng)開發(fā)技術(shù)，它基于Microsoft的COM和ActiveX技術(shù)，源于TCP/IP協(xié)議并對其進(jìn)行了高度封裝，面向測量和自動化應(yīng)用，用于共享和發(fā)布實時數(shù)據(jù)，是一種易用的高性能數(shù)據(jù)交換編程接口。它能有效地支持本地計算機(jī)上不同應(yīng)用程序?qū)μ囟〝?shù)據(jù)的同時應(yīng)用。網(wǎng)絡(luò)上不同的計算機(jī)的多個應(yīng)用程序之間的數(shù)據(jù)交互，實現(xiàn)跨機(jī)器、跨語言、跨進(jìn)程的實時數(shù)據(jù)共享。用戶只需知道數(shù)據(jù)源和數(shù)據(jù)宿及需要交換的數(shù)據(jù)就可以直接進(jìn)行高層應(yīng)用程序的開發(fā)，實現(xiàn)高速數(shù)據(jù)傳輸，而不必關(guān)心底層的實現(xiàn)細(xì)節(jié)，從而簡化了通信程序的編寫過程，提高了編程效率。[1]

　　DataSocket包括了DS Server Manager、DS Server和DS函數(shù)庫等工具，以及數(shù)據(jù)傳輸協(xié)議DSTP(DataSocket Transfer Protocol)、統(tǒng)一資源定位符URL(Uniform Resource Locator)和文件格式等技術(shù)規(guī)范。利用這些工具，可大大簡化網(wǎng)絡(luò)中計算機(jī)之間數(shù)據(jù)交換的編程工作。

　　DataSocket Server Manager是一個獨立運行的程序，它的主要功能是設(shè)置DS Server可連接的客戶程序的數(shù)目和可創(chuàng)建的數(shù)據(jù)項(Data Item)的數(shù)目，設(shè)置用戶和用戶組，以及設(shè)置用戶訪問和管理數(shù)據(jù)項的權(quán)限。DS Server能為用戶解決大部分網(wǎng)絡(luò)通信方面的問題，負(fù)責(zé)和用戶程序之間的數(shù)據(jù)交換，不需要用戶編寫有關(guān)網(wǎng)絡(luò)通信的底層程序。[2]

　　3 小波變換理論

　　小波分析方法是一種窗口大小固定但其形狀可改變，時間窗和頻率窗都可改變的時頻局部化分析方法。即在低頻部分具有較高的頻率分辨率和較低的時間分辨率，在高頻部分具有較高的時間分辨率和較低的頻率分辨率，這正符合低頻信號變化緩慢而高頻信號變化迅速的特點。這一特性，便是它優(yōu)于傳統(tǒng)的傅里葉變換與短時傅里葉變換的地方。[3]

　　利用MATLAB小波分析工具對信號進(jìn)行消噪處理的方法主要有以下三種：

　　(1)一維信號的小波分解。選擇一個小波并確定一個小波分解的層次N，然后對信號進(jìn)行N層小波分解;

　　(2)小波分解高頻系數(shù)的閾值量化。從小波消噪處理的方法上來說，閾值處理有三種方法：

　　a.強(qiáng)制消噪處理，該方法把小波分解結(jié)構(gòu)中的高頻系數(shù)全部變?yōu)?，即把高頻部分全部濾掉，然后對信號進(jìn)行重構(gòu)處理。這種方法比較簡單，重構(gòu)后的消噪信號也比較平滑，但容易丟失信號的有用成分。

　　b.默認(rèn)閾值消噪處理。該方法利用MATLAB工具箱中的ddencmp函數(shù)產(chǎn)生信號的默認(rèn)閾值，然后利用MATLAB工具箱中的wdencmp函數(shù)進(jìn)行消噪處理。

　　c.給定軟(或硬)閾值消噪處理。在實際的消噪處理過程中，閾值往往可以通過經(jīng)驗公式獲得，而且這種閾值比默認(rèn)閾值更具有可信度。

　　(3)一維小波的重構(gòu)。根據(jù)小波分解的第N層的低頻系數(shù)和經(jīng)過量化處理后的第1層到第N層的高頻系數(shù)，進(jìn)行一維信號的小波重構(gòu)。

　　4 網(wǎng)絡(luò)化虛擬小波消噪儀的設(shè)計

　　4.1小波消噪儀的功能

　　小波消噪儀具有學(xué)習(xí)小波函數(shù)消噪特征和對實測試數(shù)據(jù)進(jìn)行消噪處理的功能。

　　在小波消噪儀的客戶端面板上有“原始信號輸入”、“保存小波處理后數(shù)據(jù)”、“小波參數(shù)設(shè)置”、“原始信號波形”和“小波處理后波形”控件。“小波參數(shù)設(shè)置”中有“小波類型”、“分解層次”及“小波階數(shù)”選項。“小波類型”有“sym”、“haar”、“db”、“dmey”和“coif”小波;“sym”小波階數(shù)從2~5可選，“db”小波階數(shù)從1~10可選，“coif”小波階數(shù)從1~5可選，“haar”和“dmey”小波不用選擇階數(shù);“分解層次”對各個小波都默認(rèn)在1~20之間可選。“原始信號輸入”控件導(dǎo)入和客戶端DLL程序打包一起的樣本文件或者實測需消噪的數(shù)據(jù)文件(該數(shù)據(jù)文件格式為以回車鍵隔開的文本文件)，在“小波參數(shù)”設(shè)置中選擇不同的小波及分解層次，待消噪數(shù)據(jù)和小波參數(shù)通過DataSocket協(xié)議傳送到服務(wù)器端消噪程序進(jìn)行處理、同時把處理后數(shù)據(jù)傳送到客戶端，通過客戶端“保存小波處理后數(shù)據(jù)”控件把處理后數(shù)據(jù)保存到客戶端電腦上。“原始信號波形”和“小波處理后波形”控件分別顯示消噪前后的信號波形。

　　用戶通過網(wǎng)絡(luò)下載并運行客戶端的DLL程序之后，導(dǎo)入樣本文件，分別選用不同的小波函數(shù)、階數(shù)及分解層次，對比消噪后圖形，學(xué)習(xí)體會不同的小波函數(shù)對不同信號的消噪效果。這樣，在進(jìn)行實測數(shù)據(jù)處理的時候可有針對性地選擇小波函數(shù)。