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基于VC++实时海浪功率谱分析软件设计
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2009-08-13
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随机信号频谱和功率谱分析常用到快速付里叶变换（FFT），本文介绍一种基于
VC++6.0 设计类实现FFT 的方法，并在此基础上编写了实时海浪功率谱分析软件。设计类Fft 具有一定的通用性，可用于其它随机信号频谱分析。
Pierson 把Rice 关于通讯无线电噪声理论应用于海浪研究后，利用谱的概念来描述随机
海浪逐渐成为研究海浪的主要手段[1]。如今，谱方法已成为研究海浪及其相关问题的有力工具，因为，谱是随机海浪一个重要的统计性质，它不仅包含着海浪的二阶信息，而且还直接给出海浪组成波能量相对于频率和方向的分布，这正是海洋工程和航海领域等特别关心的[2]。目前常用的海浪谱估计方法有两种：相关函数法和周期图法。本文采用周期图法，周期图法实现的核心是离散付里叶变换（DFT）的实现。然而，离散付里叶变换计算量大，计算时间长，尤其在采样点的个数较多时，计算量大到让人无法容忍的程度。快速付里变换（FFT）大大提高了运算速度，所以用到付里叶变换时，多采用FFT 算法。
本文采用 FFT 算法，先得到样本2048 个时域采样点的粗谱估计，再利用平滑算法，得
到平滑谱。利用VC++环境主要为了设计实时、具有一定通用性的海浪功率谱分析软件。
VC 中没有现成的FFT 函数或类供编程者调用，因此需要编程实现，实现方法有两种，
一种是编写函数；另一种设计付里叶变换类。前者对于小程序编写是可行的，很不利于软件的模块化设计和功能的扩充；后者不仅有利于程序的模块化设计，还有利于软件的升级，更好的发挥VC++面向对象编程的优势。因此，选择后者设计付里叶变换类[3]。
设计的付里叶变换类具有快速付里叶变换和快速付里叶逆变换两种功能，以后根据需要
可随时修改，增加封装函数，实现更多功能。
VC++6.0 设计类实现FFT 的方法，并在此基础上编写了实时海浪功率谱分析软件。设计类Fft 具有一定的通用性，可用于其它随机信号频谱分析。
Pierson 把Rice 关于通讯无线电噪声理论应用于海浪研究后，利用谱的概念来描述随机
海浪逐渐成为研究海浪的主要手段[1]。如今，谱方法已成为研究海浪及其相关问题的有力工具，因为，谱是随机海浪一个重要的统计性质，它不仅包含着海浪的二阶信息，而且还直接给出海浪组成波能量相对于频率和方向的分布，这正是海洋工程和航海领域等特别关心的[2]。目前常用的海浪谱估计方法有两种：相关函数法和周期图法。本文采用周期图法，周期图法实现的核心是离散付里叶变换（DFT）的实现。然而，离散付里叶变换计算量大，计算时间长，尤其在采样点的个数较多时，计算量大到让人无法容忍的程度。快速付里变换（FFT）大大提高了运算速度，所以用到付里叶变换时，多采用FFT 算法。
本文采用 FFT 算法，先得到样本2048 个时域采样点的粗谱估计，再利用平滑算法，得
到平滑谱。利用VC++环境主要为了设计实时、具有一定通用性的海浪功率谱分析软件。
VC 中没有现成的FFT 函数或类供编程者调用，因此需要编程实现，实现方法有两种，
一种是编写函数；另一种设计付里叶变换类。前者对于小程序编写是可行的，很不利于软件的模块化设计和功能的扩充；后者不仅有利于程序的模块化设计，还有利于软件的升级，更好的发挥VC++面向对象编程的优势。因此，选择后者设计付里叶变换类[3]。
设计的付里叶变换类具有快速付里叶变换和快速付里叶逆变换两种功能，以后根据需要
可随时修改，增加封装函数，实现更多功能。
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