MATLAB单频信号Prony谱估计教学工具包

资 源 简 介

本工具包提供完整的单频信号Prony谱估计算法实现，包含基本Prony、扩展Prony和非线性最小二乘优化版本。配套信号仿真模块支持自定义频率参数和信噪比设置，适用于信号处理教学和算法验证。

详 情 说 明

单频信号谱估计Prony法的MATLAB教学工具包及例程库

项目介绍

本项目是一个专门用于单频信号谱估计的MATLAB教学工具包，重点实现经典的Prony谱估计算法。工具包包含基本Prony算法、扩展Prony算法以及非线性最小二乘优化版本，提供从信号生成、参数估计到性能评估的完整流程。适合信号处理、谱估计等相关课程的教学演示和科研实验使用。

功能特性

• 完整算法实现：提供Prony谱估计的三种核心变体算法
• 灵活信号仿真：支持自定义频率、幅度、相位和信噪比的单频信号生成
• 全面性能评估：内置估计误差、方差、偏差等统计指标计算功能
• 交互式教学界面：支持参数实时调整和可视化结果对比
• 详尽文档说明：包含算法理论推导和实现细节，适合入门学习

使用方法

基本调用流程

1. 信号生成：使用内置函数生成指定参数的测试信号
2. 算法选择：根据需求选择基本Prony、扩展Prony或优化版本
3. 参数设置：配置模型阶数、频率搜索范围等关键参数
4. 执行估计：运行谱估计算法获得频率、幅度、相位估计值
5. 结果分析：查看可视化结果和性能指标报告

参数说明

输入参数：

• 时域采样信号序列（单通道一维数组）
• 信号模型阶数设定参数（整数）
• 信噪比参数（标量，可选）
• 频率搜索范围设置（[f_min, f_max]向量，可选）
• 算法类型选择（基本/扩展/优化版本）

输出结果：

• 估计频率、幅度、相位值
• 频率-幅度谱图
• 算法性能指标（RMSE、方差、计算时间等）
• 原始信号与重建信号对比图

系统要求

• MATLAB R2018a或更高版本
• 信号处理工具箱（Signal Processing Toolbox）
• 优化工具箱（Optimization Toolbox，仅优化版本需要）
• 至少4GB内存（建议8GB以上）

文件说明

主程序文件实现了工具包的核心调用接口，整合了信号生成、算法执行、结果可视化和性能评估四大功能模块。该文件提供统一的参数配置界面，支持三种Prony变体算法的灵活切换，能够自动完成从原始信号输入到最终指标输出的完整处理流程，并生成多维度可视化分析图表用于教学演示和结果对比。