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Conference Paper

Ein fairer Vergleich von Methoden zur Autokorrelations- und Leistungsdichteschätzung aus Laser-Doppler-Daten

MPS-Authors
/persons/resource/persons173603

Nobach,  Holger
Laboratory for Fluid Physics, Pattern Formation and Biocomplexity, Max Planck Institute for Dynamics and Self-Organization, Max Planck Society;

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Citation

Nobach, H., Damaschke, N., & Kühn, V. (2018). Ein fairer Vergleich von Methoden zur Autokorrelations- und Leistungsdichteschätzung aus Laser-Doppler-Daten. In Proceedings zur 26. Fachtagung Experimentelle Strömungsmechanik. Karlsruhe, Germany: German Association for Laser Anemometry GALA e.V.


Cite as: https://hdl.handle.net/21.11116/0000-0006-071D-3
Abstract
Vergleicht man die derzeit verfügbaren Methoden zur parameter- und möglichst erwartungstreuen
Schätzung der Autokorrelationsfunktion und der spektralen Leistungsdichte aus zufällig abgetasteten
Laser-Doppler-Daten, dann wird man feststellen, dass die in der Literatur angegebenen Unterschiede
der erreichbaren Genauigkeit vorrangig auf unterschiedliche Wahl von Verarbeitungsparametern, unterschiedliche Randbedingungen sowie unterschiedliche Auswahl von optionalen Verarbeitungsschritten
zurückzuführen sind. So durchgeführte Vergleiche mit unterschiedlichen Bedingungen für die Kandidaten erlauben keine Rückschlüsse auf die Leistungsfähigkeit der Verfahren selbst.
Die Anpassung von Weiterentwicklungen bestimmter Verfahren zur Korrelations- und Spektralschätzung auch auf andere Verfahren und deren Anwendung unter identischen Randbedingungen und mit
identischen Signalverarbeitungsparametern führen zu der Möglichkeit eines fairen Vergleichs der Verfahren. Dabei erkennt man eine erstaunliche Ähnlichkeit der berechneten Korrelationsfunktionen und
Spektren sowohl bezüglich systematischer als auch zufälliger Fehler. Das deutet auf eine vergleichbare
Korrektur systematischer Fehler und auf eine vergleichbare Effizienz der Verfahren in der Nutzung der
mit den Daten zur Verfügung stehenden Information hin.
Die wesentlichen Vorgehensweisen der derzeit verfügbaren Methoden zur Schätzung der Autokorrelationsfunktion und der spektralen Leistungsdichte, nämlich Slotkorrelation, Interpolation mit statistischer
Korrektur, direkte Spektralschätzung und Quantisierung der Ankunftszeiten, werden dargestellt. In
einer Beispielanwendung wird die Konvergenz der untersuchten Methoden unter gleichen Randbedingungen demonstriert. Der Vergleich zeigt die starke Übereinstimmung der unterschiedlichen Verfahren
und zeigt damit, dass eine freie Wahl der Verarbeitungsmethode möglich ist. Das hat auch Auswirkung
auf die aktuell gültige „Best Practice“ in der Laser-Doppler-Community