Skip to main content
padlock icon - secure page this page is secure

State Estimation for an Energy Stochastic System with Decibel Scaling – The Introduction of a General Digital Filter and Application to the Noise Environment

Buy Article:

$30.00 + tax (Refund Policy)

In the actual situation of measuring environmental noise phenomena, it is very common that only the resultant fluctuations contaminated by an additive background noise of arbitrary distribution are given in the form of successive data on a decibel scale through a nonlinear, logarithmic observation mechanism. In this paper, we propose a new systematic trial for overcoming the above difficulty in the state estimation problem with the contaminated non-Gaussian and non-stationary environmental sound phenomena. Especially, we first pay attention to the fact that the instantaneous time fluctuations of phenomena are essentially governed physically by an energy conservation law and statistically by the independence of the signal and the noise. Concretely, after writing Bayes' theorem in a new series expansion expression whose coefficients reflect explicitly the above physical and statistical relationships of the phenomena, a unified estimation algorithm for detecting the unknown state is newly derived in a recurrence form matched to the usual successive decibel-scaled observations and computer techniques. Finally, the validity of the proposed general digital filter i& experimentally confirmed through several types of actual application to noise environmental systems.

Zusammenfassung

Bei der Messung von Umgebungslärm ist es heute üblich, daßdie Schwankungen, die durch ein additives Hintergrundgeräusch beliebiger Verteilung verfälscht sind, nur in Form aufeinanderfolgender Dezibelwerte über nichtlineare, logarithmische Mechanismen beobachtet werden. In dieser Arbeit wird ein neuer systematischer Weg zur Überwindung dieser Schwierigkeiten bei der Zustandsschätzung mit überlagertem nicht-Gauβschem und nichtstationärem Umgebungslärm vorgeschlagen. Insbesondere wird berücksichtigt, daßdie momentanen zeitlichen Schwankungen physikalisch von dem Gesetz der Energieerhaltung und statistisch von der Unabhängigkeit zwischen Signal und Lärm beherrscht werden. Nach einer Darstellung des Bayesschen Theorems durch eine neue Reihenentwicklung, deren Koeffizienten die obigen physikalischen und statistischen Beziehungen explizit wiedergeben, wird ein einheitlicher Schätzungsalgorithmus für die Auffindung des unbekannten Zustands neu abgeleitet in Form einer Rekursion, die den üblichen sukzessiven Beobachtungen auf einer Dezibel-Skala und den Möglichkeiten der Rechnertechnik angepaβt ist. Schlieβlich wird die Gültigkeit des vorgeschlagenen allgemeinen Digitalfilters experimentell durch Anwendung auf verschiedene Arten von Umgebungslärm nachgewiesen.

Sommaire

La stratégic actuelle pour mesurer un bruit d'environnement consiste habituellement à enregister à travers un système d'observation nonlinéaire à graduation logarithmique les résultats de fluctuations contaminées par un bruit de fond additif et cela sous la forme de données consécutives calibrées en décibels. Ici nous présentons une tentative nouvelle et systématique pour surmonter les difficultés qui se présentent quand il s'agit d'estimer les phénomènes de bruit d'un environnement sujet à des contaminations à la fois non-gaussiennes et non-stationnaires. Pour commencer nous avons considéré que les fluctuations temporelles instantanées des phénomènes que nous avons à étudier étaient gouvernées essentiellement, du point de vue de la physique, par la loi de conservation de l'énergie et, du point de vue de la statistique, par le principe de l'indépendance entre le signal et le bruit. Concretèment nous avons d'abord récrit le théorème de Bayes sous forme d'un développement en série dont les coefficients reflètent explicitement les lois physiques et statistiques qui gouvernent le phénomène étudié. Ensuite nous avons établi un algorithme unitaire d'estimation permettant de détecter l'état inconnu par l'intermédiaire d'une formule de récurrence adaptée à la fois aux techniques usuelles d'enregistrement séquenciel d'observation graduées en décibels et du traitement moderne de l'information. Enfin nous avons vérifié la validité du filtre numérique polyvalent qui concrétise nos considérations théoriques en l'appliquant expérimentalement à divers systèmes concrets de bruits d'environnement.
No Reference information available - sign in for access.
No Citation information available - sign in for access.
No Supplementary Data.
No Article Media
No Metrics

Document Type: Research Article

Publication date: June 1, 1990

More about this publication?
  • Acta Acustica united with Acustica, published together with the European Acoustics Association (EAA), is an international, peer-reviewed journal on acoustics. It publishes original articles on all subjects in the field of acoustics, such as general linear acoustics, nonlinear acoustics, macrosonics, flow acoustics, atmospheric sound, underwater sound, ultrasonics, physical acoustics, structural acoustics, noise control, active control, environmental noise, building acoustics, room acoustics, acoustic materials, acoustic signal processing, computational and numerical acoustics, hearing, audiology and psychoacoustics, speech, musical acoustics, electroacoustics, auditory quality of systems. It reports on original scientific research in acoustics and on engineering applications. The journal considers scientific papers, technical and applied papers, book reviews, short communications, doctoral thesis abstracts, etc. In irregular intervals also special issues and review articles are published.
  • Editorial Board
  • Information for Authors
  • Submit a Paper
  • Subscribe to this Title
  • Information for Advertisers
  • Online User License
  • Ingenta Connect is not responsible for the content or availability of external websites
  • Access Key
  • Free content
  • Partial Free content
  • New content
  • Open access content
  • Partial Open access content
  • Subscribed content
  • Partial Subscribed content
  • Free trial content
Cookie Policy
X
Cookie Policy
Ingenta Connect website makes use of cookies so as to keep track of data that you have filled in. I am Happy with this Find out more