傅里叶变换红外光谱自适应数字滤波算法研究

针对傅里叶变换红外(FTIR)光谱仪在不同类型环境噪声下导致的仪器性能下降的问题,提出了一种根据不同环境噪声实时更新滤波参数的自适应滤波算法。对该算法的基本原理和实现过程进行了理论推导,分析了不同滤波参数设置下的滤波效果,进而利用设计的滤波算法对实测光谱数据进行了滤波处理,对比分析了不同滤波方法下的光谱信噪比(SNR)。研究结果表明:基于巴特沃斯滤波的自适应FTIR光谱滤波方法在2100~2200 cm^(-1)和2500~2600 cm^(-1)波段的SNR较传统硬件滤波分别提高了1.29倍和1.13倍,表明该算法可以有效提升FTIR光谱信噪比,改善FTIR仪器的性能指标。

数字滤波初始化对台风“烟花”数值模拟的影响

基于中尺度数值模式WRF(Weather Research and Forecasting),分析在逐小时循环同化系统中,高频多次应用数字滤波初始化方案对台风“烟花”模拟结果的影响。结果表明:(1)数字滤波能够产生与天气现象相关的滤波增量。晴空区域由于向后积分过程中辐射等重要过程未开启,后向积分结束时近地面温度变化较小,在向前积分时白天到达地表的太阳短波辐射过度累积,夜间地表热辐射过度释放,造成晴空区白天2 m温度升高,夜间2 m温度降低。台风对流区域受后向积分为绝热过程的影响,原本上升运动中水汽凝结释放潜热脱离气块的降水无法在绝热下沉增温中吸收热量变为水汽,在后向积分时产生了热量的异常累积以及水汽的减少,导致强对流区域热力结构发生变化。(2)统计结果显示,随着数字滤波应用次数的增加,初始化过程对初始场和预报的影响逐渐积累,造成的预报差异持续整个模拟过程。(3)在循环同化的基础上多次应用数字滤波初始化,数字滤波初始化显示出较好的抑制高频噪声的作用。多次滤波后台风环流中心暖心增强引起台风强度增强,最低气压更加接近最佳路径资料;暖湿气流向鲁南地区输送的减弱造成鲁西南地区特大暴雨漏报;台风环流位置的偏南影响了后期与西风槽结合的时间导致后期移速偏慢。

改进数字滤波的网络终端信息防泄漏方法仿真

网络终端信息中含有大量噪声,加大了网络信息泄露风险,为了有效防止网络终端信息泄露,提高信息安全性,提出改进数字滤波的网络终端信息防泄漏方法。以网络终端信息作为原点,在设定的象限内将信号点到当前点的欧式距离作为权值,对信号点作加权平均处理,获取网络终端信息中心位置坐标值。通过城区距离对窗口进行扩展,将拓展后的窗口作为滤波窗口对各个信号点加权处理,完成网络终端信息滤波处理,降低噪声对信息安全的影响。采用分布式梯度密钥管理策略获取最优值,将其设定为网络节点的私有密钥,组建密钥对。通过密钥对对采集的全部网络终端信息签名和加密处理,最终实现网络终端信息防泄漏处理。实验结果表明,所提方法可以有效确保网络终端信息安全性,同时还能够有效减少空间占用以及能耗。

基于数字滤波法的长江上游流域基流时空分布特征

基流是枯水期河川径流的重要补给来源。精确刻画长江上游流域基流的时空分布特征,对水资源合理的开发和利用有着重要的意义。将数字滤波法和SWAT模型相结合,开展了长江上游流域基流在时间特征上的研究,并利用克里金插值方法实现了长江上游流域基流空间分布的刻画。结果表明:1990—2000年长江上游流域多年年均基流量和多年年均基流模数的范围分别为:5~9500 m^(3)/s和0.36~28.00 L/(km^(2)·s);年径流量、年基流量与年降水量均呈现出明显的正相关关系,而年基流指数与年降水量呈现出明显的负相关;基流指数(BFI)在年际变化上较为稳定,表明基流是河流的重要补给来源。基流指数在年内变化存在枯水期>丰水期的关系,基流量在年内变化规律为夏季>秋季>冬季>春季、丰水期>枯水期;此外,长江上游流域基流量随着产汇流面积的增加而逐渐增加。

基于数字滤波的低频时码秒脉冲抖动平滑方法研究

低频时码授时信号在接收时,由于环境等因素的影响会导致解调得到的低频时码秒脉冲出现抖动。为减小该抖动现象对低频时码定时精度的影响,基于我国低频时码授时系统(BPC),研究并设计基于数字滤波的秒脉冲抖动平滑方法,通过仿真实验,验证分析了最小均方误差(LMS)自适应滤波算法和卡尔曼滤波算法的有效性和抖动平滑性能。结果表明,低频时码秒脉冲的抖动现象可以通过BPC 1PPS(one pulse per second)和本地1PPS之间的相位差波动情况反映;LMS自适应滤波算法和卡尔曼滤波算法对BPC 1PPS的抖动平滑处理均有明显效果,卡尔曼滤波算法的抖动平滑效果更优,但存在一定的收敛时间,LMS自适应滤波算法的滤波结果响应速度快,但抖动平滑性能受滤波器阶数的影响。所以,在实际应用中,应根据实际需求选择合适的滤波器及相关参数。

基于数字滤波和LOADEST模型的思茅河基流氮磷输出通量估算

为定量解析云贵高原地区河流基流的氮磷输出通量过程,采用最小滑动法、Chapman-Maxwell滤波法、Boughton-Chapman滤波法及递归数字滤波法对澜沧江三级支流思茅河进行了基流分割,基于LOADEST模型模拟了思茅河总径流及基流氮磷输出通量过程,估算了基流的氮磷输出贡献。研究结果表明:Boughton-Chapman滤波法对思茅河基流分割的适宜性较好,基流年均补给量约占思茅河总径流量的66%;基于LOADEST模型构建的思茅河总径流NH_(3)-N、TP输出通量模型方程判定系数R^(2)分别为81.89%和72.67%,拟合效果较好,二者年均输出通量分别为567.58 t和25.75 t;基流NH_(3)-N、TP年均输出通量分别为391.57 t和18.87 t,对思茅河总径流氮磷输出通量的年均贡献率分别为69%和73%;在做好陆域氮磷削减的同时,更要充分考虑到对基流氮磷污染的精准防控。

基于FPGA的数字滤波及国产化芯片动态老炼实现

该文结合国产化芯片动态老炼的实际测试环境,分析了干扰信号对待测芯片数字通信接口的影响;给出了几种常用的数字滤波算法,并针对实际工况环境探讨了各算法的适用性;以新版FPGA控制板为平台设计实现了两种典型通信接口的数字滤波算法模块;在实际老炼环境下对比测试了新旧两种FPGA老炼程序,测试结果表明,数字滤波模块的应用提高了老炼测试的稳定性和可靠性,对国产化芯片的批产测试具有重要意义。

基于数字滤波技术拟合规范反应谱的地震动研究

在重要结构的抗震设计与分析中,常需要输入拟合设计反应谱的地震动时程。该研究提出一种基于数字滤波技术调整天然地震动记录拟合规范反应谱的方法,以设计谱频率控制点为中心确定频带数目与范围,针对各个频带利用无限冲激响应数字滤波器对强震动记录时程开展带通滤波,并以滤波所得频带分量为基函数重构地震动时程;以重构时程为种子时程,引入影响矩阵方法开展迭代计算逐步调整频带分量的幅值向量,直至时程反应谱与目标谱的拟合精度满足要求为止。选取3个不同类型设计谱为目标谱分别开展拟合计算,结果表明:该方法分解并重构的地震动时程与天然强震动记录在时域和频域的重合度均较高;可与不同设计谱实现高精度拟合,时程反应谱迭代收敛性好,且能较好地保留时程非平稳性,可为工程结构抗震设计与分析提供合适的地震输入。

示波器中基于数字滤波的带宽限制研究

对示波器中基于数字滤波的带宽限制方法展开研究。介绍了示波器中带宽限制的含义和传统模拟电路实现方式的劣势;针对这些劣势,提出了一种基于数字滤波实现带宽限制的方法,描述了对应的实现结构和信号处理流程,给出了以数字滤波方式在100 MHz带宽限制下示波器的测试结果,以期对推进国产示波器的技术进步具有一定的参考价值。

基于数字滤波技术的激光通信干扰信号辨识研究

为了准确辨识激光通信干扰信号,提出了基于数字滤波技术的激光通信干扰信号辨识方法。通过傅里叶基函数,将高频突发分量和长周期内的准平稳分量作为观测指标。对信号展开断续和偏离量化处理,将处理结果作为依据进一步对干扰信号标识处理,获取激光通信干扰信号的主要特征。将变换域LSM算法和变步长LMS算法相结合,根据干扰信号特征自适应建立更新和预测算子,对经验正交分解处理得到的信号展开变步长LMS自适应消噪处理,最终实现激光通信干扰信号辨识。实验测试结果表明,所提方法能够有效提升干扰信号的辨识能力。

零相位数字滤波器在非平稳信号处理中的应用

研究零相位数字滤波器在进行非平稳信号滤波时的特点.选用一种典型带通零相位数字滤波器,以非平稳调幅信号作为滤波器输入,进行仿真分析.将零相位数字滤波器与小波包分解重构和经验模态分解方法的滤波能力进行了比较.探讨了零相位数字滤波器在处理非平稳调幅信号时存在的过渡过程,及对滤波结果幅值和频率的影响.论述了滤波误差与滤波器参数、输入信号特性和信噪比等因素的关系.提出了分段零相位滤波器方法,改善了滤波器性能.最后,以一个实测的振荡信号对上述分析进行了验证.为在非平稳信号处理中,正确使用零相位数字滤波器提供了参考.

基于数字滤波的激光陀螺数字信号处理算法

基于Sagnac效应的激光陀螺,信号输出为天然的数字形式,高速数字信号处理器为数字滤波提供了硬件平台,在现有研制精度和工艺水平下,激光陀螺输出信号的滤波算法好坏直接影响其精度。采集激光陀螺0.25 ms原始测试数据,并以此为研究对象,首先采用改进的FIR、IIR滤波算法进行了处理,然后从算法的实时性、处理精度等方面讨论了改进算法的优缺点,最后为激光陀螺选定了最优的滤波算法:IIR滤波+13阶FIR滤波。试验表明,相对于34阶FIR滤波,选定的滤波算法在不减低系统精度的基础上,将系统的时延从传统的3.625 ms降至1.805 ms左右,极大提高了制导系统的实时性,具有重要的工程参考价值。

基于改进数字滤波和小波阈值的血栓弹力图仪信号处理

为提高血栓弹力图仪凝血功能状态检测效率,基于血栓弹力图仪采集的凝血强度信号,提出一种结合数字滤波算法与小波阈值去噪及Duffing系统的信号处理方法。方法针对血栓弹力图仪采集的凝血信号特点,在信号采集过程中因角度传感器的电机振动导致的噪声和干扰问题,采用改进数字滤波算法与小波软阈值去噪算法进行去噪处理;针对采集的凝血强度微弱信号,通过改进Duffing系统方程,以检测任意已知频率的微弱信号,实现了微弱信号的提取。仿真结果表明,所提方法可消除血栓弹力图仪采集的凝血强度信号中的随机噪声,检测到凝血强度微弱信号,且具有较高的灵敏度。相较于未处理的凝血强度信号,采用所提方法处理后的凝血强度信号更准确,可提高对凝血功能状态的检测效率。

零相位数字滤波及其应用

本文介绍了一种利用Delphi7实现数字滤波器零相位滤波的方法,与一般差分滤波方法相比,该方法不仅可以避免相移,而且还能改善起始部分的波形畸变,这一点在信号处理中具有重要的应用价值。

基于FPGA的数字滤波器设计

本文主要对一种基于FPGA技术的数字锁相滤波器的设计。结合Xilinx开发平台,根据噪声信号非时间相干特性进行数字滤波器设计,在SPARTAN-3E硬件板上完成了硬件协同仿真测试,同时给出测试结果。测试结果表明,该数滤波器的消除噪声满足技术要求。

模拟信号复杂数字滤波处理在PLC中的应用

针对工业环境中干扰对压力传感器模拟信号的影响,为提高压力传感器的分辨率,提出了一种基于PLC实现复杂软件数字滤波的算法。通过对压力传感器输出电路以及输出信号特征的研究分析,设计出相应的FIR数字滤波算法,使传感器分辨率达到0.4‰以上,即满量程为800 N时,系统能识别0.32 N的变化。实验证实该PLC数字滤波程序提高了PLC处理模拟信号的分辨率,使系统能识别到0.1 N的压力变化,为后续精确控制提供保障。

基于TMS320C5410EVM板的IIR数字滤波器的设计

本文研究DSP中的IIR数字滤波器的原理和用MATLAB在TMS320C5410EVM中设计IIR数字滤波器的过程和设计方法以及程序的调试方法.

用于INS数据预处理的数字滤波器设计

本文在研究了傅里叶变换方法和数字滤波器设计的基础上 ,采用比特沃思 (Butterworth)低通滤波器处理了惯性导航系统 (INS)的原始数据。与用 Kalman滤波处理的结果比较 ,精度相当 ,但效率成倍增长 。

基于多分辨框架下实现数字滤波器

用复频域 (z域 )分析方法分析二通道滤波器的结构模型 ,提出测定信噪比的算法。与数字 Hilbert滤波器进行比较 ,结果表明 ,在小波域内 ,基于多分辨框架下 ,利用二通道滤波器可实现一般数字滤波器滤波效果。在子带间窜拢可忽略情形下 。

数字滤波初始化方案在高分辨率GRAPES区域模式中的应用研究

高分辨率同化系统中引入的高频率高密度观测信息会造成分析变量之间的不平衡,因而在模式积分中产生的虚假重力波会严重影响模式预报质量和运行稳定。为了抑制虚假重力波在模式中快速增长,文中通过在高分辨率GRAPES区域模式中应用非绝热数字滤波和增量数字滤波初始化方案,研究不同滤波截断周期的初始化方案对分析预报的影响。试验结果表明,不同初始化方案的分析预报效果依赖于截断周期,截断周期越长滤除的高频信息越多,对于3 km分辨率模式,30 min与15 min截断周期的初始化方案既滤除了高频噪音,也基本保留了有意义的分析信息。不同截断周期的数字滤波方案在GRAPES-MESO系统中对气象要素预报场的影响基本可忽略;而在GRAPES-RAFS系统中,初始化方案对分析和预报的影响会逐渐累积,15 min截断周期的初始化方案比2 h截断周期的初始化方案的风场预报和降水预报质量更优。