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偏最小二乘法(PLS)是一种多变量数据分析方法,在MATLAB中实现时需要重点关注数据预处理和模型验证。本课程设计通过PLS算法处理包含雨衰、阴影和多径效应的模态振动数据,最终输出速度-距离-幅度的三维仿真图。
数据预处理阶段首先对原始振动数据进行归一化处理,消除量纲差异。针对无线信道特性,程序专门加入了雨衰模型(采用指数衰减公式)、阴影效应(对数正态分布)和多径干扰(瑞丽衰落模型)的模拟模块。
算法核心采用PLS的NIPALS迭代步骤,通过提取自变量和因变量的潜变量建立回归关系。在MATLAB实现时需要注意:1)交叉验证确定主成分数 2)对振动模态数据进行块标准化 3)利用plsregress函数简化矩阵运算。
结果可视化部分采用scatter3函数生成三维散点图,X/Y/Z轴分别映射速度、距离和振动幅度。为突出多径效应的影响,图中用不同颜色标记了直射路径和多径信号的幅度差异。仿真图可清晰观察到:在雨衰严重时(红色区域),信号幅度会出现阶梯式下降;而多径干扰则导致幅度值出现离散分布特征。
该实现特别注重工程实用性,注释中包含了:1)各物理量的单位换算说明 2)蒙特卡洛仿真次数的设置依据 3)信道参数与实测数据的对照表。对于课程设计而言,还建议增加不同信噪比条件下的PLS模型性能对比模块。