基于可变分数延时FIR滤波器的小电流接地系统故障选线方法

故障选线是小电流接地系统故障维修的基础。为降低错选率,本文提出了基于可变分数延时FIR滤波器的小电流接地系统故障选线方法。利用无线传感器感知接地系统线路的零序电流信号,采用开、闭组合滤波算法对信号进行滤波处理,利用可变分数延时FIR滤波器进行信号变换、分数时延校正,提取到零序电流信号的全域幅度特征,采用余弦相似度确定系统的故障线路,以此实现基于可变分数延时FIR滤波器的小电流接地系统故障选线。实验证明,本文的故障选线方法错选率在1%以内,选线精度较高,具有一定的推广应用价值。

可变分数延时FIR滤波器的WLS优化设计

采用参数离散化的谱参数法设计可变数字滤波器,存在算法运算量和精度之间的两难选择。为此提出一种连续参数可变分数延时FIR滤波器的设计方法,并给出滤波器系数加权最小二乘最优闭合解。首先采用变量分离的加权函数简化设计过程,然后利用矩阵及矩阵运算的多种性质来简化算法,最后采用矩阵三角分解解决矩阵求逆问题。理论分析与实验结果表明本算法具有稳定性高,复杂度低的特点,算法所设计的数字滤波器可用于高精度的动态时间补偿。

具有系数相关性的可变分数时延滤波器设计方法

针对可变分数时延滤波器设计中的复杂度问题提出一种设计方法,将时域插值与泰勒级数展开相结合对Farrow结构进行系数配置,推导出相应的滤波器系数相关公式。该方法设计出的滤波器具有系数相关性,可使近一半滤波器系数独立,并得到低复杂度的滤波器实现结构。从复杂度、幅频响应及群时延、误差方面进行理论推导和仿真验证,分析结果表明,所提方法能有效降低可变分数时延滤波器的复杂度和计算成本。

基于稀疏约束的低复杂度可变分数时延滤波器

针对基于Farrow结构的可变分数时延(Variable fractional delay,VFD)滤波器需求解大量子滤波器系数这一关键问题,本文将稀疏约束理论引入滤波器的权系数优化中,研究具有稀疏系数的Farrow结构滤波器。在极大极小(Minimax)准则下,通过添加L1正则化约束项改进权系数优化模型,在系数(反)对称性基础上进一步增加系数的稀疏度。然后,采用交替方向乘子法(Alternating direction method of multipliers,ADMM)进行权系数迭代求解。仿真实验表明,本文提出的基于稀疏约束的VFD滤波器在保证高延迟精度的同时,乘法器和加法器分别减少了47.69%和58.60%,极大地降低了系统运算量以及复杂度。

宽带数字波束形成中的分数延时滤波器设计优化

在宽带数字波束形成处理中,一个关键问题是对阵列天线接收到的信号进行包络延时补偿。解决该问题的基本方法是通过分数延时滤波器对输入信号进行延时。本文主要讨论Farrow结构的分数延时滤波器设计优化方法,以便于工程应用。

基于Farrow结构的分数延时滤波器FPGA设计与实现

随着数字信号处理技术的不断发展,可变分数延时滤波器在采样率转换、时延估计、图像插值、雷达波束形成等高速信号处理系统中得到广泛应用,在FPGA中设计实现高效可靠的分数延时滤波器具有重要意义。本文介绍了Farrow结构的分数延时滤波器原理,基于Farrow滤波器由多个子滤波器构成的特殊结构,在FPGA中进行了设计与实现,并通过Matlab+Modelsim工具对设计的Farrow滤波器进行仿真分析,仿真结果与理论计算结果基本一致,相对误差在10-5量级,可以满足大部分工程应用需求。

基于加权最小二乘法的分数延时滤波器设计

相较于传统的可变分数延时滤波器无法满足延时的实时变化,Farrow结构延时滤波器因其独特的结构可以灵活地调整时延且不需重新设计滤波器系数。以加权最小二乘法作为分数延时滤波器系数配置的基本方法,通过建立离散加权平方误差函数对滤波器系数的配置进行理论推导。并设计一种最小化幅度响应最大绝对误差的迭代判断条件来确定权重函数,用以更新滤波器系数来实现滤波器性能的优化。

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。

分数延时FIR滤波器设计及仿真

设计一种新型的分数延时有限长单位冲激响应(Finite impulse response,FIR)滤波器的设计方案和主要工作原理。研究重点在于通过对提出的算法进行仿真验证,并与传统算法进行比较,验证该算法的优越性。设计结构主要采用Farrow结构,以达到节省硬件资源的目的。仿真验证采用的工具是Matlab。

可变分数时延滤波器在超声成像系统中的应用

为了提升超声成像系统的图像质量,将可变分数时延滤波器引入超声成像系统声束形成环节,首先介绍了一种在实践中便于实现,且节省存储资源的Farrow结构可变分数时延滤波器,通过仿真验证了该时延滤波器能够提高时延精度,有效弥补时延误差导致的图像尾影;其次在FPGA中实现了该滤波器功能,时序仿真结果说明FPGA实现结果与理论分析一致,可用于实际工程实践。

低复杂度的可变分数时延滤波器设计

为实现低复杂度、高精度的可变分数时延滤波器设计,该文提出一种截止频率可控的高效设计法。该方法将全相位滤波器的解析设计与三次样条插值和泰勒级数展开相结合,既可以通过设置时延参数精确地调整滤波器的分数时延,又可以通过设置截止频率参数快速配置Farrow结构中各子滤波器的抽头系数,从而灵活地调整滤波器的截止频率。仿真实验表明,所提方法适用于设计具有中、低截止频率的可变分数时延滤波器,其设计复杂度相比于现有的加权最小二乘设计法低1个数量级。

宽带分数延时滤波器的优化设计及FPGA实现

提出了一种可变分数延时宽带数字滤波器的优化设计方法,该方法首先采用内插的方法提高采样率,降低信号的归一化带,再采用Farrow结构来实现分数延时,通过抽取,恢复信号的初始采样率。其实现形式采用基于多相滤波的级联结构,使得内插和抽取相互抵消,降低滤波器的阶数,提高运算效率。采用基于FPGA的并行分布式算法,设计利用了器件的结构特点以及与器件特性独立的2种方法,在时域实现了高速、高阶的宽带分数延时滤波器,并在Altera Stratix FPGA上进行了仿真验证,最高工作频率分别为184 MHz和119 MHz。

基于分数时延滤波器的起车信号相位精确估计技术

起车信号分析是大型回转机械故障诊断的有效手段,其中相位信息的精确估计是起车信号分析的重要内容。由于自由采样以及起车信号本身调频调幅特性等的影响,已有方法往往不能有效实现相位的精确估计。提出一种基于分数时延滤波器的起车信号分析方法,由于该方法可以在离散的采样点之间实现分数内插,进而方便地将自由采样的起车信号转换为等角度采样信号,有效实现瞬时相位的精确估计。采用仿真信号和试验结果对该方法的有效性和精确性进行验证。

基于分数时延滤波器的宽带数字信号时延的实现

阐述了基于分数时延滤波器的时延方法设计原理，对其中4种代表性的设计方法的时延性能进行了评估，给出宽带数字线性调频信号的时延仿真结果，该方法可用于宽带雷达数字信号处理。

基于全通型分数时延滤波器的数字阵列宽带波束形成

对于宽带数字阵列雷达,由于孔径效应和孔径渡越时间影响,传统的窄带波束形成方法会导致天线波束指向不准和主瓣展宽,为此需要使用时延补偿单元取代传统窄带相控阵中的移相单元。为实现宽带数字阵列各阵元传输时延的精确补偿,可以引入分数时延滤波器。采用最小二乘法设计全通型分数时延滤波器,与群延迟最大平坦法相比较,该法灵活性更高,通过MATLAB仿真进一步验证了所设计滤波器的有效性和正确性。

Hermite分数时延滤波器在声纳信号源仿真逆波束形成中的应用

针对传统分数时延滤波器的幅频特性与群时延特性在信号高频段性能恶化的现象,提出了基于Hermite插值多项式的时延滤波器来逼近理想非整数延时滤波器的系统函数。搭建Farrow型结构,以解决阵列声纳信号源仿真中信号高频部分衰减失真过大、可变延时等问题。仿真和试验结果表明:Hermite分数时延滤波器的频率响应特性优于同阶传统分数时延滤波器,在整个归一化频带内的均方误差仅为8.18%;在信号波束形成中,Hermite分数时延滤波器高频段衰减较小,使其波束图具有较小的副瓣电平;时延仿真信号与试验实测信号的均方误差保持在0.97%左右,验证了Hermite分数时延滤波器的有效性。

分数倍延时数字滤波器设计

在时分交替ADC结构中,由于各子通道ADC采样时钟的偏差,导致通道采样信号误差,严重影响时分交替ADC的动态性能。针对时分交替ADC中子通道的时钟偏差,在信号精确重构的理论依据下,采用基函数分段拟合和频域逼近的方式设计延时低通滤波器。通过改变基函数的定义域,推导了[-Ts,0]内误差校正的理论基础,并结合基函数设计和频域逼近的特点,证明了用同一组逼近滤波器系数实现[-Ts,0]和[0,Ts]延时的可行性,实现[-Ts,Ts]内任意时钟偏差的数字校正。性能仿真表明,此方式设计滤波器具有极限,为一组6级16阶,衰减为80 dB滤波器。采用单频正弦信号进行子通道ADC误差校正仿真,误差数据表明,校正后信号的偏差在10-3以内。

一种基于分数延时滤波器的自适应对消技术的研究

针对转发式干扰机发射的干扰信号通过空间耦合对接收机造成的影响,提出了基于LMS算法的自适应对消结构,并针对宽带信号,对结构作出了调整。重点是利用可变分数延时滤波器来实现参考信号与干扰信号时间的对齐,从而达到宽带对消的效果。提出了能够实现可变分数延时滤波器的结构。通过仿真表明该对消结构能够很好地对消宽带干扰。

分数延时滤波器设计与研究

面对日益复杂的战争环境和电磁环境,干扰机需要在同一时刻干扰多个目标,数字同时多波束技术能够有效地解决这一问题。分数延时滤波器是实现数字多波束网络的核心技术,用数字延时的方法代替传统移相方法,能够有效地解决方向图扫描不准和主瓣展宽等问题。推导了数字波束形成结构,而且通过窗函数法、复频响应法和可变参数的Farrow结构法去设计分数延时滤波器,并对它们的性能进行了分析比较。

一种基于二阶锥规划的浮点分数时延滤波器

宽带图像声纳通常采用分数时延滤波器来提高时延精度。传统的分数时延滤波器基本采用Farrow定点结构,但其动态范围窄并且需要占用较多的硬件资源。为克服上述不足,提出了一种采用二阶锥规划(SOCP)算法进行分数时延滤波器系数设计,并以分布式算法为基础的浮点分布式时延滤波器。该滤波器具有计算精度高、动态范围大等优点,适于在FPCA上进行规模化应用。