Covarianza, autocorrelación y correlación cruzada

Probabilidad y procesos · P2

Dos señales idénticas desplazadas en el tiempo, una encima de otra, y a la derecha su correlación cruzada con un pico claro en el valor del retardo

La correlación mide cuánto se parecen dos señales cuando una se desplaza respecto de la otra. Con ella se estima un retardo (¿cuánto tarda la onda en llegar del sensor 1 al 2?), se mide la memoria de una señal (la autocorrelación) y —lo más importante para este curso— se extrae la respuesta libre de un sistema excitado con ruido: la correlación de las respuestas de una estructura bajo excitación ambiental se comporta como una vibración libre que decae, y es el material de entrada de los métodos de identificación modal.

NotaCómo se lee esta unidad

Tiempo orientativo: unas 3 horas. Nivel: intermedio. Tres capas: intuición (laboratorio de retardos), fundamento (definiciones, propiedades y estimación) y aplicación (identificar los modos del edificio a partir de correlaciones).

Objetivos y prerrequisitos

Objetivos. Al terminar esta unidad sabrás:

  • definir covarianza, correlación, autocorrelación y correlación cruzada, y estimarlas con autocorrelacion y correlacion_cruzada;
  • enunciar las propiedades de la autocorrelación (simetría, cota, Toeplitz semidefinida positiva) y el teorema de Wiener–Khinchin;
  • estimar un retardo entre dos señales y decidir si un pico de correlación es significativo;
  • explicar por qué, con excitación de ruido blanco, la correlación de las respuestas tiene la forma de una respuesta libre;
  • aplicar ERA a correlaciones para estimar frecuencias y amortiguamientos de un edificio, y valorar la calidad del resultado;
  • calcular la autocorrelación con la FFT.

Prerrequisitos. P1 (procesos estacionarios), F1 (DFT) y A1.4–A1.5 (Toeplitz y Hankel).

Apartados