数字信号处理中均值、方差、均方值、均方差计算和它们的物理意义

数字信号处理中均值、方差、均方值、均方差计算和它们的物理意义1 均值均值表示信号中直流分量的大小 用 E x 表示

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1 均值

均值表示信号中直流分量的大小,用E(x)表示。对于高斯白噪声信号而言,它的均值为0,所以它只有交流分量。

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2 均值的平方

3 均方值

均方值表示信号平方后的均值,用E(x^2)表示。均方值表示信号的平均功率。信号的平均功率 = 信号交流分量功率 + 信号直流分量功率

例如:x、y、z 3项求均方值。均方值=(x的平方+y的平方+z的平方)/3

4 均方根值

均方根值,用RMS(root mean square),既均方值的开根号           数字信号处理中均值、方差、均方值、均方差计算和它们的物理意义         

5 均方差

均方差(mean square error),用MSE表示。均方差是各数据偏离真实值的距离平方和的平均数,也即误差平方和的平均数,计算公式形式上接近方差,它的开方叫均方根误差,均方根误差才和标准差形式上接近。均方差有时候被认为等同于方差

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6 均方根误差       

均方根误差用RMSE(root mean square error)表示。它是观测值与真值偏差的平方和观测次数n比值的平方根,在实际测量中,观测次数n总是有限的,真值只能用最可信赖(最佳)值来代替.方根误差对一组测量中的特大或特小误差反映非常敏感,所以,均方根误差能够很好地反映出测量的精密度。均方根误差有时候被认为是标准差数字信号处理中均值、方差、均方值、均方差计算和它们的物理意义





6 方差

方差用variance或deviation 或Var表示。 方差描述信号的波动范围,表示信号中交流分量的强弱,即交流信号的平均功率。

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数字信号处理中均值、方差、均方值、均方差计算和它们的物理意义      或用公式表示为数字信号处理中均值、方差、均方值、均方差计算和它们的物理意义

注意上面除以的是n-1,只有这样由样本值估计出的方差才是无偏的,即上面式子的期望才是X的方差。但是有的地方也有用除以n来表示方差,只不过这样求出的结果不是方差的无偏估计,计算结果的数学期望并不是X的方差,而是X方差的

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 倍。

7 标准差

标准差(Standard Deviation)用σ表示,有的时候标准差又可以被称为均方根误差RMSE。 标准差是各数据偏离平均数的距离的平均数,它是离均差平方和平均后的方根,用σ表示,标准差能反映一个数据集的离散程度。

标准差σ, 反映了测量数据偏离真实值的程度,σ越小,表示测量精度越高,因此可用σ作为评定这一测量过程精度的标准。

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有了方差为什么要使用标准差?标准差比方差有什么优势?

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总结:

(1)总的来说,均方差,均方根误差和方差,标准差是不能够等同的,尽管它们的公式相似。我们需要从真实值和均值之间的关系来区分它们

(2)对于方差和标准差而言,它们反映的是数据序列与均值的关系。

(3)对于均方差和均方根误差而言,它们反映的是数据序列与真实值之间的关系。


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