基于量子粒子群优化的数字冲击滤波器自动设计

为了提高数字冲击滤波器设计的效率,提出了一种基于QPSO算法的优化设计方法.首先根据EBPSK通信系统中数字冲击滤波器的特殊滤波机理,在考虑有限字长效应的情况下对数字冲击滤波器进行建模,然后设计出合理的优化变量、目标函数和约束条件,并利用QPSO算法的全局搜索能力和惩罚函数法的约束处理机制设计数字冲击滤波器.仿真结果表明:种群适应度值能够逐步达到收敛,从而保证了寻优结果的最优性;设计得到的滤波器幅频响应在中心频率处呈现出极窄的陷波-选频特性,并可将EBPSK调制信号的微弱相位跳变转化为明显的幅度冲击,有利于解调.与已有的手调滤波器相比,该设计方法快速可靠,可节约0.3～0.5 dB的信噪比增益.

基于改进各向异性扩散冲击滤波器模型的图像去噪

针对各向异性扩散冲击滤波器(ADSF)在图像增强中对噪声敏感的问题,将梯度矢量流(GVF)引入到ADSF中,提出一种新的图像去噪方法 GVF-ADSF。在改进的GVF-ADSF方法中,通过引入曲率差来区分图像的特征区域,并定义一个加权系数来控制滤波器中2个扩散项在图像的边缘区域和平坦区域的扩散程度,使得图像区域之间能够自然的平滑过渡。通过实验对比本文方法与均值滤波、Perona and Mailk(PM)模型、ADSF模型的去噪性能,结果表明所提方法能很好地去除图像噪声并保留图像丰富的纹理细节,得到更高的信噪比。

用于多路MCP-EBPSK信号解调的冲击滤波器组设计

修正的随机极性连续相位扩展的二元相移键控调制(MCP-EBPSK)通过随机化调制指数的符号,并加入功率谱调节系数,进一步降低了连续相位扩展的二元相移键控(CP-EBPSK)调制信号功率谱中的线谱分量,使得功率谱占用带宽更窄,信息传输更加的高效高速。多载波作为高频谱利用率的复用调制方式,与MCP-EBPSK结合势必会带来更高的系统性能,因此本文对用于解调单路MCP-EBPSK信号的冲击滤波器进行初步改进,通过添加陷波零点来抑制旁路干扰,设计出带陷波的冲击滤波器组。引入量子粒子群优化算法对加入陷波的冲击滤波器组进行优化得到滤波器组系数,仿真显示即使时频混叠的子载波间不满足正交关系,利用各冲击滤波器中心频率处极陡峭的陷波选频特性依然可以实现各子载波的正确解调。因此,设计的冲击滤波器组可以用于子载波无保护间隔的多路MCP-EBPSK信号解调。

耦合冲击滤波器的片相似性各向异性扩散模型

在图像去噪过程中,为保持图像边缘并去除噪声,提出一种结合片相似性各向异性扩散(AD)和冲击滤波器的图像去噪和增强模型。采用片相似性AD模型去除图像中的噪声,引入冲击滤波器增强图像的重要结构特征。构造关于图像梯度模的函数,并自适应地调节图像在同质区域、细节和边缘区域的增强系数,在增强图像细节的同时,抑制噪声的放大和过冲现象。实验结果表明,该模型在视觉效果和客观评价指标方面均优于传统的AD模型、片相似性AD模型、结合冲击滤波器的AD模型,不仅能有效地去除噪声,且更好地保留了图像的细节和边缘特征。

基于冲击滤波器的视频图像卡通化算法

传统二维卡通绘制的专业性和复杂性导致普通用户参与性较低。为此,提出一种基于冲击滤波器的视频图像卡通化算法。应用改进的冲击滤波器对彩色视频图像进行颜色聚类和噪声消除,对冲击滤波后的图像使用高斯差分算子进行边缘检测,并做颜色量化处理,融合边缘曲线和量化图像生成个性化的卡通图像。实验结果表明,与基于双边滤波器、Osher冲击滤波器、Alvarez冲击滤波器以及改进Osher冲击滤波器的图像卡通化算法相比,该算法能够获得更清晰、完整、光滑和连续的边缘曲线,风格化图像的视觉显著性更强,保真度更高,并能通过系列图像的风格化转换自动生成个性化的卡通视频。

基于冲击滤波器的EBPSK软解调研究

研究了EBPSK信号在冲击滤波器下的软解调的可行性与性能。在EBPSK解调端,一般使用冲击滤波器。由于其非线性以及IIR的特性,所以EBPSK的软解调一直是个难题。本文参照BPSK解调的软解调,在高斯信道下,从理论上给出了其软信息的形式,并将接收端的冲击幅度减去门限的绝对值作为接受信号的可靠性度量,验证了其可行性,并采用Chase-3方案仿真了此软解调方案的性能,结果比硬解调性能提高了0.5 dB左右。

基于低延迟有限冲击响应滤波器的差动保护采样率转换算法

智能变电站中,电子式电流互感器(ECT)取代传统的电磁式电流互感器向差动保护装置提供电流信息。工程中,不同采样频率的ECT要求保护装置重采样,统一多路电流数据的采样频率。为解决此问题,本文提出了一种改进的差动保护采样率转换算法。该算法基于低延迟有限冲击响应滤波器原理,并以此为基础构造了基于约束最小二乘法设计的可用于信号抽取和插值环节级联的低通滤波器,实现了任意有理数倍频率转换的快速响应。仿真结果表明,较基于切比雪夫逼近原理的传统低通滤波器,采用改进算法的低通滤波器的数据输出响应速度提高了37.5%,峰值瞬时误差可控在3.683%以内,可以有效地减少数据传输延迟,提高差动保护动作的快速性。

低延迟有限冲击响应滤波器约束最小二乘设计

针对具有低群延迟的非线性相位有限冲击响应滤波器的设计问题,采用在极小化复数误差能量的同时对复数误差和相位误差进行约束的方法,既可以得到凸的约束区域,又可以对幅值误差和相位误差进行独立控制.将具有给定相位误差的低通滤波器的最小二乘设计方法扩展到高通和带通滤波器的设计,引入左边和双边S形相位误差上界约束函数对高通和带通滤波器的相位误差进行约束,来抑制带边附近群延迟误差大的效应.应用改进的Goldfarb-Idnani算法求解由复数误差和相位误差约束最小二乘设计问题产生的半无穷正定二次规划.设计例子表明,该设计方法对减小滤波器的群延迟误差非常有效.

三维非分离型有限长冲击响应滤波器组的设计

提出了一种新的三维非分离线性相位二通道并具有完全重构的有限长冲击响应滤波器组的设计方法，与McClellan变换采用频率变换不同的是该方法是利用变量代换方法。通过调整一维窗函数的参数和传递函数可以灵活地控制三维滤波器的频率特性。最后给出了几个设计实例。

有限冲击响应(FIR)滤波器原理及设计

介绍了有限冲击响应(FIR)滤波器的原理、设计思路,讨论了提高FIR滤波器性能的主要途径。

设计稳定约束最小二乘无限冲击响应滤波器的序列最小化方法

无限冲击响应(infinite impulse response,IIR)数字滤波器不具有内禀稳定性,因此在其实际设计中要施加稳定性约束.稳定三角形条件是一种充分必要且线性的稳定性约束条件,为了充分利用该条件,本文使用基于二阶因子迭代更新的序列最小化技术将IIR滤波器的约束最小二乘设计问题转化为一系列的约束最小二乘子问题,在每一个子问题中,有且只有一个二阶分母因子连同整个分子被优化,其他的二阶分母因子保持不变.设计实例表明此方法能比现有方法得到性能更好的滤波器.

一种新型的高速FIR滤波器及其VLSI实现

本文提出了一种新型的高速滤波器结构 ,此结构的核心是一种独特的乘加单元 .该乘加单元是通过对BOOTH型乘法器与高速加法器结构的深入研究而探索出来的 .采用该乘加单元我们可以实现任何阶数高速FIR滤波器 .在文章的最后我们采用该结构实现了视频编码器中的一个高速色度滤波器 。

复数FIR滤波器椭圆误差约束最小二乘设计

针对非线性相位有限冲击响应(FIR)滤波器的优化设计问题,提出一种频率响应误差和相位误差约束的最小二乘方法,既能独立控制幅值误差和相位误差,又能形成凸的约束区域.采用S形相位误差上界函数,不仅将相位误差控制在给定范围,而且有效减小了滤波器的群延迟误差,但增大了幅值逼近误差.为了减小幅值逼近误差,应用椭圆形的复数误差约束来代替通带上的圆形频率响应误差约束,研究基于椭圆复数误差约束及S形相位误差上界函数的复系数FIR滤波器加权最小二乘设计.仿真结果表明,应用椭圆形的复数误差约束能够有效减小滤波器的幅值逼近误差.

分析IIR滤波器值域与精度的高效算法

值域与精度分析是高级综合的重要步骤.虽然过去已提出了不少方法试图解决这两个问题,但针对无限冲击响应滤波器(Infinite Impulse Response,IIR)来说,这些方法要么过高估计数值要么无法处理任意阶的反馈电路.对于给定输入值范围与误差界限的IIR滤波器,我们提出了一个高效的启发式算法来解决值域与精度分析.该算法能用于优化整数和分数的比特宽度分配,获得优化的电路面积.实验结果证明了所提出的算法具有快速收敛性与鲁棒性,由于高阶IIR滤波器能分解为低阶结构的滤波器,因此该算法能高效的处理任意阶IIR滤波器.

基于FPGA的FIR滤波器设计方案优化

在介绍有限冲激响应(FIR)数字滤波器的理论基础上,提出了一种基于FPGA的16阶FIR低通数字滤波器的实现方案。该滤波器设计采用运算效率高的分布式算法结构,较好地解决了传统乘法累加结构运算速度低的不足。为节省硬件资源,设计中采取了分割查找表和偏移二进制数字编码技术,将所占ROM的大小由2LN减小到L/2(2N/2。最后给出了ModelSim下的仿真结果并对误差进行了分析,验证了该设计的正确性。

新型高速CSD编码滤波器及VLSI的实现

通过对ＢＯＯＴＨ型乘法器、而速加法器结构和ＣＳＤ编码滤波器结构的深入研究，开发出一种新型高速ＣＳＤ编码滤波器结构。采用此结构实现了正交幅度调制器中的一个高速反ＳＩＮＣ滤波器，并在ＡＬＣＡＴＥＬ ０．３５ｕｍ ＣＭＯＳ工艺实现。芯片规模 ７５００门，面积 １．００ｍｍ ｘ ０．４２ｍｍ。

基于FPGA的IIR滤波器整数设计

提出了一种在FPGA中以整数方式实现IIR滤波器的方法,讨论了取整舍入误差对IIR滤波器的稳定性影响,针对df2形式及FPGA迭代运算提出以变量T的传函增益限定输入信号范围的方法,使得IIR滤波器在FPGA中稳定运行;最后给出编程方法。通过实验验证,该方法设计的IIR滤波器收敛,具有广泛的工程应用。

多凹点滤波器在LINS中的应用

分析了激光捷联惯性导航系统中的激光陀螺频谱特性,指出激光捷联惯性导航系统中三个激光陀螺的抖动频率会互相干扰。提出一种多凹点有限冲击响应低通滤波器频域设计方法,通过指定三个抖动频率点幅值为小量,在幅频特性曲线上产生三个凹陷点。该滤波器采用标准滤波算法,同时实现了对激光捷联惯性导航系统三个激光陀螺的滤波和机抖信号的陷波。给出了一个24阶多凹点滤波器设计实例,幅频特性分析说明,由于三个陷波点的集中,该滤波器还可以在机抖频率可能存在的频段上,提供额外的80 d B以上的衰减,可防止激光陀螺抖动频率漂移后陷波性能下降。试验结果表明,多凹点滤波器输出数据波动幅度比原激光捷联惯性导航系统使用的滤波器结果减小5~8倍,三轴摇摆试验的导航精度也有一定提高。

基于DSP Builder的分布式算法的FIR数字低通滤波器设计

针对利用现场可编辑门阵列(FPGA)设计有限长冲击响应(FIR)数字滤波器中如何降低硬件资源消耗、提高硬件资源利用率的问题,提出一种改进的分布式算法。该算法是将固定系数的FIR滤波器系统单位脉冲响应事先存储在查找表中,利用搜索查找表得到运算结果,而不是使用传统的硬件方式来实现乘累加运算。介绍了以Altera公司的DSP Builder软件作为设计18阶FIR数字低通滤波器设计工具的具体流程和方法。通过Simulink和硬件在环(HIL)模块的引入,将设计模块下载到FPGA,进行软硬件协同仿真,给出滤波器的性能指标的实测结果。实测结果表明,所设计的18阶分布式算法低通滤波器截止频率为5.6 k Hz,带内波动:<0.5 d B,带外抑制:>18 d B,消耗的逻辑单元数量仅为442个较同阶的传统数字滤波器小一个数量级。因此,利用分布式算法设计的滤波器不仅其性能指标能够满足设计要求,对硬件资源的使用效率也有极大的改善。

基于一维PCA-EIR技术的二维SVD-FIR滤波器设计

为了减少2D有限冲击响应(FIR)滤波器的硬件执行复杂度,采用基于主成分分析(PCA)的1D外插脉冲响应(PCA-EIR)滤波器设计技术,合成了基于奇异值分解(SVD)的2D FIR(2DSVD-FIR)滤波器系统中的所有1D FIR子滤波器.在不影响2D FIR滤波器频率响应指标的前提下,如果1D EIR技术所合成的1D FIR子滤波器的硬件执行复杂度低于原型1D FIR子滤波器的硬件执行复杂度,则前者可替代后者;反之,原型1D FIR子滤波器保持不变.仿真结果表明,在不影响2D FIR滤波器频率响应性能的前提下,与传统的2D SVD-FIR滤波器设计相比,采用1DPCA-EIR技术设计2D冲击响应矩阵SVD-FIR滤波器和2D频率响应矩阵SVD-FIR滤波器,可使其硬件执行分别减少8.85%和7.37%的乘法器,而加法器则分别减少13.15%和13.19%.由此可知,1D PCA-EIR技术可用于合成任意1D FIR滤波器.