模拟滤波器实验教学设计

为了促使学生较快掌握电子电路设计方法,设计了一个基于Multisim软件的模拟滤波器设计与应用的实验教学案例。该案例通过Multisim软件仿真不同类型的模拟滤波器电路,并对电路设计进行修正,使其更好地符合设计要求,用元器件在电路板上焊接实际电路,进行测试。设计的滤波电路满足特定频率、特定增益等要求,对理解实验原理的理解和滤波器的设计有促进作用。

基于布料模拟滤波和点云泊松曲面重建技术的土方量计算方法研究

提出了一种基于布料模拟滤波和点云泊松曲面重建技术的土方量计算方法,该方法首先通过靶标将多站数据进行配准,获得测区的整体点云数据,然后采用布料模拟滤波算法(Cloth Simulation Filter, CSF)剔除植被等非地面点,获取地面点云,第三,采用泊松曲面重建的方法对地面点云进行三维重建,依据设计要求,通过设置格网宽度得到三维模型的体积,从而实现区域土方量计算。最后,通过选择多阶次拟合来分析格网尺寸对土方量计算精度的影响。

基于多波束点云空间变换的布料模拟滤波算法

为解决传统布料模拟滤波算法在陡坡处存在过度滤波的问题,基于多波束点云的特点提出了结合空间变换的布料模拟滤波算法。该算法通过空间变换对点云高程进行等比例压缩,使各类地形变得平坦后再进行布料模拟滤波。结果表明,该算法与传统布料模拟滤波算法相比,在多种水下地形中滤波效果均更好,Ⅰ类误差下降至0.98%,总体误差仅1.78%,生产出的DEM产品与实际高程接近,能满足多波束水下地形测绘的生产需要。

基于地形认知的布料模拟滤波算法

数字高程模型(Digital Elevation Model,DEM)可以反映一个地区的地形特征,具有广泛的科研应用。对激光雷达点云数据进行点云滤波以提取地面点,并对地面点进行插值是构建DEM的常用步骤,其中在点云滤波过程中使用的滤波算法直接影响到最终构建的DEM的精度。布料模拟滤波(Cloth Simulation Filtering,CSF)算法作为一种点云滤波算法,具有模型简单、滤波效率高等优点,其针对平坦地区的滤波精度较高,但在处理复杂地形时会因布料模型的内部弹力以及重力惯性等因素,导致滤波结果的精度较差。为了提升CSF算法在处理复杂地形时的滤波精度和地形适应性,提高其构建DEM的精度,提出了基于地形认知的布料模拟滤波算法(Cloth Simulation Filtering Algorithm with Topography Cognition,CSFTC)。该算法提出了地形认知模型,基于点云数据点的局部分布特征构建认知模型,并将其扩展为粗精度数字高程模型(Rough Digital Elevation Mo-del,R-DEM);通过点云地形归一化实现宏观地形趋势与微观地形细节的分离;最终使用经典CSF算法结合R-DEM实现了点云滤波。文中设计了CSFTC算法与经典CSF算法的对比实验,CSFTC算法的平均总误差率从9.30%下降到5.10%,平均Ⅱ类误差率从30.02%下降到8.46%。实验结果表明,与经典CSF算法相比,CSFTC算法在平坦地区的滤波精度小幅上升,对复杂地形的滤波精度明显上升,提升了算法的地形适应性;Ⅱ类误差显著下降有助于提高构建的DEM的精度。

顾及地物邻域特征的LiDAR点云布料模拟滤波优化

布料模拟滤波算法在LiDAR点云的地物分离中起到重要作用。但是,此方法得到的地面点云中往往含有残留的非地面点云,导致滤波分类结果不彻底、不准确。本文提出一种顾及地物邻域特征的布料模拟LiDAR点云滤波自动优化算法,可以快速精准地解决这一问题。首先,对LiDAR点云进行布料模拟滤波处理,在其分类结果的基础上对非地面点云进行组件分割,得到具有缓冲区域的一系列点云子集;其次,拟合子集所在地面点云得到主平面,对地面点云进行高程归一化处理;最后,利用第三势差算法对每块地面点云进行滤波优化处理。选取三组有代表性的实验数据进行测试,结果表明:相较于布料模拟滤波算法,本文方法整体精度得到提升,尤其是在布料模拟滤波算法的Ⅱ类误差上有着明显优化效果,Ⅱ类精度平均提升12.3%,可有效解决布料模拟滤波算法分类结果中存在残留的问题。

基于改进布料模拟滤波算法的施工场地倾斜摄影点云地面提取

施工场地倾斜摄影点云中包含大量非地面点,需采取合适的算法对点云进行分类滤波。现有滤波算法大多是针对激光点云设计的,普遍具有参数设置复杂、地形自适应性差等缺陷。本文以布料模拟滤波算法为基础,提出了一种结合目标检测和地势分析的倾斜摄影点云改进布料模拟滤波算法,实现了复杂场景下倾斜摄影点云的自动滤波和地面提取,并以深圳市某施工场地为例展开试验。结果表明,本文算法的Ⅰ、Ⅱ类误差和总误差较常规算法显著降低,分别为1.11%、6.36%和2.39%,且Kappa系数达93.45%,有效提高了施工场地倾斜摄影点云地面提取的精度和稳定性。

模拟滤波器设计研究

模拟滤波器是信号监测、控制等领域不可或缺的前端去噪方法,一般用硬件电路实现,其中巴特沃兹型滤波器应用较为广泛。现总结了设计和采用电路实现高阶巴特沃兹型滤波器的方法,首先根据工程设计指标确定其阶数,求取其传递函数,再将高阶传递函数转换为多个低阶传递函数级联,最后采用运放和阻容等器件实现其对应的滤波器。通过设计实例仿真及电路测试,证实了设计和实现方法的正确性与精准性,能够为高性能复杂模拟滤波器设计提供参考。

渐进三角网加密滤波辅助的布料模拟滤波

为了提高布料模拟滤波(CSF)算法处理复杂地形时的精度与适应性,本文提出了渐进三角网加密滤波辅助的布料模拟算法(CSFPTD)。该方法首先根据地面点云回波次数特点提取单、末次回波点云,以提高点云处理效率,在此基础上,采用渐进三角网加密滤波算法提取地面点,建立宏观反映复杂地形特征的粗数字地面模型(DTM),对点云进行高程归一化处理,消除地形起伏对点云滤波结果的影响,最后CSF实现点云精细滤波。对CSFPTD算法与经典CSF算法进行了对比实验,其中,Ⅰ类误差由11.81%下降到7.48%,Ⅱ类误差由1.90%下降到1.23%,总误差由4.05%下降到2.58%。实验结果表明:CSFPTD算法在综合复杂地形下的滤波精度明显提高,提升了算法的地形适应性。

基于布模拟滤波和支持向量机的隧道三维点云提取算法

针对传统隧道点云提取方法存在先验条件要求较高、参数依赖性较强、通用性较差的问题,提出基于布模拟滤波和支持向量机的隧道三维点云提取算法。介绍隧道三维点云提取算法流程,分析点云数据获取与下采样算法、基于布模拟滤波算法的地面滤波,以及基于支持向量机的隧道点云提取算法,并开展现场验证试验。试验结果表明,基于布模拟滤波和支持向量机的隧道三维点云提取算法,可准确剔除与隧道点云特征不一致的非隧道点云,隧道点云提取具有处理速度快、准确率高、通用性强的特点。但如果隧道中出现大量距离隧道非常接近的物体,且体积较小,该算法会出现较多误判。减少误判是该隧道三维点云提取算法今后的研究方向。

用线性模拟滤波器实现连续小波变换

提出了用线性模拟滤波器实现连续小波变换的方法，该方法提供了实现快速小波变换的另一途径，并给出了构造该滤波器网络的方法，它以墨西哥帽状小波为例，证实了其可行性。

基于Matlab的无失真模拟滤波器设计

介绍用Matlab设计出一个由低通、带阻、相移滤波器构成的无失真模拟滤波器方法。分别给出各个滤波器的设计过程、仿真结果、实际电路图,并在最后给出了经过无失真滤波器后输出信号的眼图。眼图结果表明,无失真滤波器的幅频、相频特性良好。说明用Matlab设计模拟滤波器简单、方便、有效,是一个在滤波器设计方面很有力的工具。

变频测量前置模拟滤波器的研究

设计了变频 (4 0～ 6 0Hz)测量用的前置模拟滤波器 ,它采用的二阶有源RC滤波电路 ,包括低通放大和带阻滤波两部分。实验校验结果表明该前置模拟滤波器的陷波作用很好 ,能够有效削弱高频和工频的干扰 ,提高信噪比达1 0 0倍 ,可用于变频法测量电力系统地网接地电阻。

群时延内均衡的模拟滤波器优化设计

为解决滤波器幅频特性算术对称性和通带内群时延波动之间的矛盾,提出了一种滤波器群时延内均衡优化设计方法,即在网络综合法设计的滤波器电路基础上,将电路与时延均衡器直接耦合,用最小二乘法使群时延特性逼近一个常数,然后利用无约束优化算法对整个电路进行优化来降低通带内群时延波动。仿真结果表明,该方法不但能使滤波器幅频特性算术对称且通带内的群时延特性波动较小,且阶数少、设计方法简单。

模拟滤波器群时延及驻波比的优化设计

针对网络综合方法不能直接对滤波器的群时延和驻波比同时设计的问题,提出了一种滤波器的幅频特性、群时延和驻波比特性同时优化的设计方法,即在网络综合法设计滤波电路的基础上,利用无约束优化方法对群时延和驻波比同时优化,降低通带内群时延波动和驻波比的最大值。从仿真结果可以看出,优化后滤波器幅频特性接近算术对称,群时延波动最大值17.337 ns,驻波比最大值仅为1.455 0。

基于MATLAB的模拟滤波器设计

模拟滤波器是现代测控系统中的重要部件,传统设计方法的设计过程繁琐。对传统方法与MATLAB编程方法进行了比较,研究了用MATLAB实现巴特沃斯滤波器的设计,只要改变程序中相应的参数可以很容易地实现低通、高通、带通、带阻滤波器,简化了模拟滤波器的设计。

基于Matlab的模拟滤波器设计与仿真

巴特沃思、切比雪夫模拟低通滤波器通常是设计模拟高通、带通和带阻滤波器的原型,先按给定频率响应巴特沃思、切比雪夫低通Ha(s)逼近,然后由选定Ha(s)实现二端口网络的电路结构和参数值。在此对达林顿T型和П型电路结构的滤波器元件参数进行了编程计算,并对其系统函数的幅频特性进行仿真。仿真结果符合设计要求,该方法便捷,程序具有可扩展性。

有源模拟滤波器的快速协同设计方法

为了解决有源模拟滤波器传递特性函数设计中手工计算方法复杂、时间长,查表法精度不高的问题,提出了一种快速协同设计方法,该方法先通过在MATLAB环境下将基于频率变换的有源模拟滤波器传递函数设计方法程序化,之后只需给出滤波器电压衰减设计指标和边界频率即可快速获得滤波器传递函数或其二阶级联传递函数中各多项式的系数并在此基础上进行电路综合,大大缩短了设计时间,最后通过EDA工具Pspice对其综合的电路进行性能指标的仿真,进一步验证和完善设计方案,为电路实现的可行性提供了可靠的保障。仿真实验结果表明协同设计方法快速、直观、准确,大大提高了设计效率,对有源模拟滤波器特别是高阶滤波器的设计具有很好的实际指导意义。

模拟滤波器多目标优化设计

介绍一种滤波器多目标优化设计方法,滤波器的性能指标包括频域指标(幅频特性、相频特性),时域指标(阶跃响应)。以设计的滤波器的性能指标与理想滤波器的性能指标的偏差的加权和作为目标函数,采用Matlab优化工具箱进行优化,以使目标函数最小,从而实现模拟滤波器的优化设计。

基于布料模拟滤波和随机森林的点云分类算法

提出了基于布料模拟滤波和随机森林的点云分类的方法。通过布料模拟滤波生成的地面点云进行高程值归一化,可以削减地形变化对点云分类精度的影响。对比未归一化结果,分类精度有30%的提升。把点云信息与遥感光谱信息融合进一步提高分类精度,对比其他分类结果有3%到5%的提升。

Matlab在模拟滤波器实验教学中的应用

以模拟滤波器实验为背景,在明确模拟滤波器工作原理的基础上,利用Matlab软件具有高效可靠计算能力的特点,将matlab应用于低通、高通、带通及带阻模拟滤波器的设计中,将电路参数计算程序化,实验仿真表明该方法的有效性。Matlab在模拟滤波器实验中的应用,一方面可以提高学生对于实验的兴趣,另一方面可以开阔学生的设计思路。