基于快速FIR算法的自适应滤波器的VLSI实现

[目的]自适应滤波器能根据优化算法来自动调整传递函数,是一种强大的自适应系统,在信号处理、通信、雷达、声呐、地震学、导航系统和生物医学工程等领域有着广泛应用。随着集成电路工艺技术的发展,电路功耗显得尤为重要,可提升收敛特性和吞吐率。[方法]本研究提出一种基于快速FIR算法的3并行延时LMS自适应滤波器的架构,设计一种新颖的硬件高效架构,用于并行自适应3条支路的权重更新。与传统滤波器结构相比,并行滤波器具有更高的吞吐率和更低的功耗。为提高自适应数字滤波器的收敛特性,从三条权值更新支路中选择一个具有更好系统性能的分支。采用细粒度的算术运算单元和重定时技术,能有效降低关键路径的延时。[结果]从ASIC综合结果可知,与现有最佳结构相比,本研究所提出的3并行9抽头滤波器架构的功耗降低近16%,面积延时积(ADP)降低近11%。[结论]本研究所提出的架构设计具有重要的实践指导意义。

自适应滤波器的FPGA硬件实现

采用LMS算法和FIR框架结构,对一种基于FPGA硬件的自适应滤波器系统的实现方法展开探讨。系统采用自顶向下的模块化方案设计16阶自适应滤波器。顶层文件包含两个接口、FIR滤波、误差计量和抽头系数共5个模块。系统参数前期均由MATLAB仿真验证选取最优值。硬件测试平台选用以ZYNQ-7000系列芯片为核心的开发板。加噪正弦波信号经系统滤波处理后通过示波器观测,显示去噪效果良好,且通过逻辑分析仪抓取的结果与MATLAB理论仿真结果符合度较好。系统可以封装成一个自适应反复调用的功放IP核,适用于音频、图像、视频等信号滤波处理领域,具有一定的工程应用价值。

自适应FIR滤波器在转子动平衡检测系统中的应用研究

在介绍转子动平衡测量原理的基础上 ,设计适用动平衡测量的自适应低通FIR滤波器 ,重点分析采样频率的选取、FIR滤波器的优化、野点对滤波器性能的影响 ,以及整周期处理。

基于自适应遗传算法的FIR滤波器优化设计

针对FIR滤波器设计中频率采样法存在过渡带样本值的优化问题和查表法无法保证数据是最优的问题,利用自适应遗传算法确定过渡带样本值。对过渡带取1个或2个样本值的频率采样法进行了仿真,实验结果表明,基于自适应遗传算法设计的FIR滤波器性能相比查表法有了较大的改善,比基本遗传算法具有更好的收敛性能。

基于多项式分解的自适应FIR滤波器脉动结构

该文由多项式信号的并行表达得到一种FIR滤波器并行结构,通过对FIR滤波器并行结构的分析,提出了几种自适应FIR滤波器的并行处理算法。同时给出了相应的脉动实现结构。

基于改进的混合基因算法的FIR数字滤波器设计

研究了利用模拟退火遗传算法来设计F IR数字滤波器的方法。针对算法在寻优过程中,易陷入局部最优解和搜索缓慢的特点提出了改进方法,该方法充分利用了遗传算法的并行化抽样过程和模拟退火算法中控制算法的收敛性,不仅优化了时间性能,避免出现收敛的“早熟”现象,而且在一定程度上提高了算法的搜索性能。最后结合F IR低通数字滤波器的设计给出了仿真结果。

基于自适应遗传算法FIR数字滤波器优化设计

FIR数字滤波器优化设计的目标是对滤波器理想性能的逼近。遗传算法是一种模仿生物进化过程的全局优化概率搜索算法,它提出了一种求解复杂系统优化问题的通用框架,且不依赖于问题的领域和种类,在此将自适应的遗传算法应用于FIR数字滤波器的优化设计,通过评价种群的"早熟度"来自适应调整交叉率和变异率,提高了遗传算法的搜索效率。计算机仿真结果证明,该算法能够获得满意的滤波器性能。

基于自适应FIR滤波算法的永磁同步电机电流控制研究

永磁同步电机在运行时,输出电流的谐波成分对控制的的精确程度造成很大影响,针对这一问题,提出了在永磁同步电机DSP控制器中对反馈电流进行软件滤波。与传统的硬件滤波相比,软件滤波具有结构简单,不增加额外设备等优点。滤波器选用自适应FIR滤波器算法,并对系统进行了仿真,实验,证明了软件滤波的可行性。在实验中,系统反馈电流有了明显的优化,系统的稳定性有了明显提高。证明了在伺服电机控制中自适应滤波的可行性和有效性。

基于Stratix II的高性能可编程FIR滤波器的设计及实现

详细介绍了一种基于Stratix II的高性能、系数可编程FIR滤波器的设计及实现方法,滤波器具有与微处理器兼容的编程接口,可以对滤波器系数实现动态编程。Quartus II的仿真结果表明了该方法的可行性,性能完全满足设计要求。该设计在传统的自适应滤波以及崭新的认知无线电(CR)[1]领域都具有重要的应用价值。

一种基于梯度信息的自适应FIR滤波器的设计

从惯性测量的应用需求出发,设计了一种基于梯度信息的自适应FIR Finite Impulse (Response)滤波器,这种自适应滤波器依照信号的梯度信息自动修正滤波器的滤波因子,从而具备自适应消噪功能。实验表明,这种滤波器较普通的 FIR 滤波器有更好的消噪能力。

考虑输出饱和约束的自适应FIR滤波器设计

针对Bershad算法中滤波器输出信号畸变的问题,提出了一种新的考虑输出饱和约束的自适应有限脉冲响应(Finite-impulse-response,FIR)滤波器设计方法,并给出了它的最小均方(Least mean square,LMS)算法实现。理论证明和数值仿真验证了本文算法的有效性。与Bershad算法相比,按照本文算法设计的自适应FIR滤波器不仅严格满足饱和约束条件,输出信号也光滑无畸变,从而克服了Bershad算法的滤波器输出畸变问题。

去除SPN的小波域自适应FIR滤波修正算法

漏磁检测(MFL)是油气管道在线检测中应用非常成熟的一种无损检测技术.漏磁检测数据通常被无缝管道噪声所污染,而无缝管道噪声在某些情况下可能完全掩没来自某一类型缺陷的漏磁信号,因而极大地降低了管道缺陷的可检测性.本文对小波变换域自适应有限冲激响应(FIR)滤波算法进行修正,提出一种可有效去除漏磁数据中无缝管道噪声(SPN)的修正算法.该算法利用无缝管道噪声和漏磁信号的不同相关特性,可有效去除漏磁数据中相关度高的漏磁信号,从而提高漏磁数据中相关度较小的缺陷信号的可检测性.该修正算法用于实测漏磁数据,所得结果说明该算法具有良好的去噪效果,从而提高了漏磁数据中缺陷信号的可检测性.

基于自适应FIR滤波的管道噪声主动控制系统

本文针对固定特性的管道噪声主动控制系统存在的缺陷,应用FIR滤波器和梯度下降算法,设 计了一个自适应FIR控制器,以提高主动控制系统对声学系统时变影响的适应能力。

基于自适应FIR滤波器的抗干扰ASIC设计

本文简要介绍了自适应滤波器的原理,并以窄带抗干扰系统中的LMS算法自适应FIR滤波器为研究对象,采用MATLAB软件进行仿真,结果表明该滤波器针对窄带干扰时,相对于传统方法有着更好的抑制效果。另外,在ASIC实现时,可以在最小的面积上获得所需的速度。

基于时域自适应FIR滤波的空时处理方法

传统的后多普勒自适应处理方法,如果仅仅选用一个多普勒通道的输出数据进行空域滤波时,虽然对旁瓣杂波的抑制接近最优,但是对主瓣杂波抑制性能较差。针对以上问题,提出了基于时域自适应有限长单位冲激响应(finite impulse response, FIR)滤波的空时处理方法。该方法先设计一组自适应FIR滤波器,利用这组自适应FIR滤波器对雷达回波数据进行时域FIR滤波,然后分别对同一多普勒通道的输出数据进行空域自适应处理。仿真结果表明,该方法的杂波抑制性能优于1DT方法,而且该方法在天线阵元存在一定的随机幅度和相位误差情况下,杂波抑制性能损失不大。

一种新的自适应FIR滤波器并行处理结构

自适应滤波技术具有自适应调节权值的优点 ,能够适应相对复杂的信号环境 ,从而被广泛地应用于各种信号处理领域。如何提高速度以满足信号处理的高效性、实时性 ,一直是人们研究的重点和热点。而并行处理技术作为高速实时信号处理领域的主要技术 ,越来越受到重视。借助 PI(Pipelining/ Interleaving)技术提出了一种自适应 FIR滤波器的并行结构 ,大大简化了原并行结构的复杂度 。

自适应FIR时延估计方法在目标定位中的应用

分析了自适应FIR时延估计方法,并将该方法应用于平面正方形阵的定位中。实验结果表明,自适应FIR时延估计方法有较高的时延估计精度和较快的收敛速度,具有很好的工程实用价值。

基于可重构FPGA技术的自适应FIR滤波器的实现

有限冲激响应(FIR)滤波器设计遇到的难题是滤波要进行大量乘法运算,即使是在全定制的专用集成电路中也会导致过大的面积与功耗。对于用硬件实现系数是常量的专用滤波器,可以通过分解系数变为应用加、减和移位而实现乘法。FIR滤波器的复杂性主要由用于系数乘法的加法器/减法器的数量决定。而对于自适应FIR滤波器,大多数场合下可用数字信号处理器(DSP)或CPU通过软件编程的方法来实现,但是对于要求高速运算的场合,VLSI实现是很好的选择。基于这一考虑,可以用符号数的正则表示(CSD)码表示系数,再利用可重构现场可编程门阵列(FPGA)技术实现。可重构结构的应用,能保证系统的其余部分同时处于运行状态时实现FIR滤波器系数的更新。文中利用CSD码和可重构思想,提出了用FPGA实现自适应FIR滤波器的一种方案。

用于FIR滤波器的递归最小二乘拟牛顿算法

基于拟牛顿优化方法,提出了一种稳健的自适应FIR滤波算法。新算法用最小二乘误差(LSE)代替了均方误差(MSE)作为代价函数,他具有和常规递归最小二乘(CRLS)算法相近似的追踪能力,且不存在数值计算不稳定性的问题,在收敛速度以及稳态效果方面也要优于DeCampos的拟牛顿(QN)算法。由计算机仿真比较了有关算法的性能。

Adaptive Noise Cancellation Method Used for Wheel Speed Signal of Integrate ABS/ASR System

A novel adaptive noise cancellation method for wheel speed signal of the anti-lock braking system/ anti-slip regulation（ABS/ASR） control system is proposed. Based on the spectrum distribution of vehicle＇s wheel speed signal got from fast Fourier transform under various conditions, the high-pass filter is used to deal with original wheel speed signals sampled to get reference noise signal and the original wheel speed signals are used as adaptive filter＇s desired outputs. The difference between original signals and reference noise signals is used as the error signal for the adaptive FIR filter and also used as the whole adaptive noise cancellation system＇s final output. This method can obtain the noise signal on-line and is easy to use for. real control system, which is useful to improve the performance of integrate system ABS/ASR.