加权最小二乘法设计分数延迟FIR数字滤波器

用加权最小二乘法设计分数延迟FIR数字滤波器。在设计中,滤波器系数表示为分数延时量的多项式,对由多项式系数构成的矩阵进行行拉直,使之成为行向量以方便计算;用积分计算目标误差函数,相对于利用大量离散点值求和的方法,精度更高;求解拉直行向量时,采用矩阵三角分解,并合理调整计算顺序以避免病态计算。仿真计算表明,利用本文方法设计的分数延迟FIR数字滤波器的精度更高,复杂度更低。

基于神经网络方法的可变分数延迟FIR滤波器设计

本文提出了设计可变分数延迟FIR滤波器的一种神经网络优化方法。首先建立一个连续Hopfield神经网络模型,通过选择网络的Lyapunov能量函数与优化目标问题的最小均方误差函数相一致的关系得到系统的最优解。仿真结果表明,在计算代价略有增加的情况下,其性能优于加权最小二乘方法。

一种灵活高效的分数延迟数字滤波器

一般拉格朗日内插采用直接的FIR滤波器实现,虽然简单,但系数随延迟变化而变化,实现不灵活。对此提出一种更为灵活高效的实现结构:Farrow滤波器结构。Farrow滤波器结构及其对称的改进Farrow滤波器结构,不仅可应对变化的分数延迟,而且大大减少运算,提高运行效率。采用TMS320C64X芯片对拉格朗日内插的4种实现方式进行定点设计,实验结果表明:利用Farrow或改进Farrow滤波器结构实现分数延迟滤波器,不仅节约存储空间,而且容易使用软件流水,比FIR直接实现更能提高运算效率。

分数延迟FIR滤波器设计及FPGA实现

分数延迟FIR滤波器有能改变频率响应特性的优点,但是分数延迟FIR滤波器对系数变化十分敏感且其系数无对称关系,所以实现分数延迟FIR滤波器相对实现FIR滤波器消耗的硬件资源多得多。FPGA有丰富的内部逻辑资源,完全能满足分数延迟FIR滤波器设计的需要。本文提出基于分布式算法和CSD码量化设计分数延迟FIR滤波器。基于分布式算法设计分数延迟FIR滤波器是将乘法运算转换为查找表操作并结合流水线技术节省硬件资源,提升处理速度;CSD码量化滤波器系数使其表示码中0最多,这样设计实现滤波器的硬件规模会大大减少,运算速度也会提高。硬件仿真结果表明此两种方法可行且高效。

基于FPGA实现变采样率FIR滤波器的研究

数字信号凭借其在传输、存储和计算上的便捷性,正在得到越来越广泛的应用。在现代数字系统中往往会存在多种采样频率,这就需要改变采样频率,进行频率转换。本文主要介绍利用现场可编程逻辑器件(FPGA)实现变采样率FIR数字滤波器的方案。首先简单分析了FIR数字滤波器的基本结构,在此基础上,以一个适用于变采样率的半带滤波器的设计为例,结合利用MATLAB为辅助设计工具,完成对给定指标的FIR滤波器的设计,最后提出了利用FPGA硬件实现滤波的TOP-DOWN结构图。此方案使性能和资源占有率得到较好的突破,最大限度的减少资源消耗。

基于分数阶滤波器的遥感图像处理

在研究分数阶微积分的基础上,提出了一种基于WLS误差准则的滤波方法,该滤波器的系数可通过调节其阶次来改变;给出了该滤波器的原理,分析了其幅频特性。通过用Riemann-Liouville定义验证,并将此滤波器运用于遥感图像处理,结果表明,该方法在抗干扰和提取更多细节方面取得了很好的平衡,具有较好的滤波效果。

分数导数与数字微分器设计

从信号处理角度来考察分数阶导数和微分问题 .首先论述分数阶微积分的基本概念 ,评论分数阶导数的几种典型定义 ,并重点探讨分数阶导数的频域定义及其基本性质 .紧接着详细研究分数阶微分的实现 :理想分数阶数字微分滤波器和FIR分数阶数字微分滤波的基本性质和设计问题 ,并提出分数阶微分滤波器设计中遇到的新问题以及奇对称微分滤波器、偶对称微分滤波器等新概念 .最后给出一些值得进一步探讨的有趣问题 .

基于遗传算法的FIR可变分数延迟滤波器设计

分数延迟滤波器广泛用于语音处理,回声消除,多速率信号处理等方面。文中设计的FIR可变分数延迟滤波器用于解决全数字接收机的时钟同步问题。首先用传统的加权最小平方误差方法设计出滤波器参数,然后通过遗传算法对参数进行优化并通过matlab仿真验证算法的有效性,仿真结果表明所设计的滤波器有很好的幅度特性和相位延迟特性。

常用周期信号的分数阶微分运算

分数计算———分数阶微分与分数阶积分受到众多领域的广泛关注。从信号处理的观点来考察分数阶微分问题。首先 ,在频域中将微分算子分解为幅度算子和相位算子 ,导出正弦、余弦和复指数信号的分数阶微分表达式 ;然后考察矩形、三角形、梯形等常用周期信号的分数阶微分。给出了一些常用周期信号分数阶微分的解析形式 ,同时也研究了周期序列的分数阶微分运算的数字实现。结果表明分数微分运算确实存在 ,它同时改变了信号的幅度和相位 ,可以对之进行非线性分析。

基于MSP430单片机的电压波动和闪变检测系统设计

对IEC提出的电压闪变测量模型进行分析,给出了电压闪变的数字化测量方法,设计了各单元模块的数字滤波器,并对Pst的统计算法的设计采用了平均值插值法。该系统硬件的实现主要采用TI公司的MSP430单片机,而软件部分主要是基于MSP430单片机的C语言程序,包括系统的初始化、采样频率的设置、各数字滤波器的C语言实现。尤其对35 Hz低通滤波器的设计采用了加海明窗的FIR滤波器方法,保证了系统运算的相位线性化。该系统通过实验验证,证明了其可行性。

机车轨道平顺性滤波优化设计与仿真研究

研究机车轨道平顺性滤波优化问题,轨道不平顺作为机车车辆轨道耦合系统的激励源,对列车动态平稳性和舒适度影响很大。目前轨道不平顺信号处理系统中移变数字滤波器的设计多采用分级离线的方法,因而导致计算量大、设计效率低。针对上述问题,提出一种基于牛顿插值算法的有限长冲激响应(FIR)移变数字滤波器设计方法,通过改变原型滤波器分数延迟单元,可实现选择性的提取轨道不利波长不平顺信号。仿真结果表明,所设计的滤波器性能和理论一致,具有稳定的频响移变特性,对机车轨道不平顺信号实时提取准确有效,易于工程实现。

煤矿机电监控系统异常信号传输延迟消除方法

针对现有异常信号传输延迟消除方法生命周期较短且延迟消除效率较低的问题,提出了一种煤矿机电监控系统异常信号传输延迟消除方法。该方法采用FIR数字滤波器对异常信号进行滤波,进而检测异常信号传输延迟;利用动态树构建异常信号聚集树模型,对未经过延迟消除的信号进行标记,计算所有经过标记的信号的时槽,挑选出时槽最小的信号,对信号进行延迟消除。仿真结果表明,该方法生命周期长,且消除异常信号传输延迟的效率较高。

一种宽带阵列时域数字多波束设计方法

从宽带数字波束形成的原理出发,讨论了基于Farrow滤波器的分数延迟补偿方法。为了适应宽带数字阵列中多波束形成的要求,讨论了一种基于FIR型分数延迟滤波器的经典时域多波束形成方法。该方法虽结构简单,但在波束个数较多时需要大量的乘法资源。为了降低多波束对乘法资源的需求,提出了一种基于Farrow型分数延迟滤波器的多波束实现方法。与经典时域多波束方法相比,该方法在波束个数较多时能明显地降低对乘法资源的损耗。仿真实验验证了所提方法的正确性。

面向控制的分数阶微分模型的快速数值计算

求解分数阶控制系统的关键在于如何快速精确地计算分数阶微分.针对短记忆法和变步长记忆法的计算精度和计算复杂性顾此失彼的矛盾,本文提出了一种恒权重记忆法,它不舍弃历史数据,而是采用常值权重后全部记忆.在每个后继的采样周期,只需把新的数据简单叠加到历史数据上来考虑,从而极大地提高了计算精度和降低了计算复杂性,且有效地化解了两者之间的矛盾.数值结果表明恒权重记忆法在分数阶控制系统设计中的可行性和优越性.

航空矢量重力测量中有限冲激响应低通数字滤波器的设计

基于窗函数法和切比雪夫逼近法设计了两类适用于航空矢量重力测量的有限冲激响应（FIR）低通数字滤波器。先采用模拟高度数据验证了滤波器的性能,然后对实测静态GPS数据进行了低通滤波处理,并详细分析了滤波器的相位延迟和边界效应等影响。结果表明：①在相同的设计指标下,依照切比雪夫逼近法所设计的滤波器比采用窗函数法设计的滤波器具有更好的低通滤波效果;②对于静态GPS测量数据,依照切比雪夫逼近法所设计的滤波器能以±（1-2）mGal（1 mGal=10^-5 m/s^2）的精度确定垂直加速度,以优于±1mGal的精度确定水平加速度。

时域宽带恒定束宽波束形成器的优化设计

为了使用较低阶次的FIR滤波器组实现高精度的时域恒定束宽波束形成器,本文提出了一种优化设计方法。此方法使用了数字延迟线和FIR滤波器组相结合的宽带波束形成器结构。在FIR滤波器组的设计中,使用半定规划的优化方法,使设计波束的主瓣逼近期望波束,同时使用矩阵不等式约束旁瓣高度。在建立最优化问题时考虑了设计频段上的所有频率点,因此可以得到全设计频段上束宽恒定的波束形成器。应用本文的方法,针对8元均匀离散圆弧阵设计时域恒定束宽波束形成器,并与已有方法的设计结果进行了比较,验证了此方法的正确性和有效性。