[發(fā)明專利]一階滯后濾波生成裝置及方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201910488736.0
• 申請(qǐng)日: 2019-06-05
• 公開（公告）號(hào): CN110209628B
• 公開（公告）日: 2021-04-27
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 楊冬強(qiáng);李明星
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 杭州華塑科技股份有限公司
• 主分類號(hào): G06F15/78
• 分類號(hào): G06F15/78
• 代理公司: 北京超凡宏宇專利代理事務(wù)所(特殊普通合伙) 11463
• 代理人: 徐麗

一種一階滯后濾波生成裝置及方法，涉及信號(hào)處理領(lǐng)域。裝置包括：激勵(lì)單元，用于生成激勵(lì)信號(hào)；觀測(cè)單元，電性耦接與激勵(lì)單元，用于獲取系統(tǒng)參數(shù)及激勵(lì)信號(hào)生成觀測(cè)模型；響應(yīng)單元，電性耦接于觀測(cè)單元，用于根據(jù)觀測(cè)模型生成自適應(yīng)濾波系數(shù)；以及濾波單元，電性耦接于響應(yīng)單元，用于根據(jù)自適應(yīng)濾波系數(shù)生成一階滯后濾波。解決現(xiàn)有技術(shù)中一階滯后濾波參數(shù)設(shè)定困難；濾波系數(shù)和門限的設(shè)定以及濾波計(jì)數(shù)器的長短對(duì)于靈敏性和平穩(wěn)性有著很大的影響；無法分辨信號(hào)是響應(yīng)信號(hào)還是噪聲信號(hào)；單純的濾波會(huì)造成信號(hào)的失真等問題。

技術(shù)領(lǐng)域

本申請(qǐng)涉及信號(hào)處理領(lǐng)域，特別是涉及一種一階滯后濾波生成裝置及方法。

背景技術(shù)

濾波是將信號(hào)中特定波段頻率濾除的操作，是抑制和防止干擾的一項(xiàng)重要措施。其中一階滯后濾波具有抗干擾能力強(qiáng)的特點(diǎn)，一階濾波無法完美地兼顧靈敏度和平穩(wěn)度，關(guān)于靈敏度和平穩(wěn)度是矛盾的，例如濾波系數(shù)越小，濾波結(jié)果越平穩(wěn)，但是靈敏度越低；濾波系數(shù)越大，靈敏度越高，但是濾波結(jié)果越不穩(wěn)定。

一般是通過動(dòng)態(tài)調(diào)整濾波系數(shù)的一階滯后濾波算法，針對(duì)一階滯后濾波算法的靈敏度和平穩(wěn)度進(jìn)行了提高和優(yōu)化，但其仍存在一些問題：參數(shù)設(shè)定困難；濾波系數(shù)和門限的設(shè)定以及濾波計(jì)數(shù)器的長短對(duì)于靈敏性和平穩(wěn)性有著很大的影響；無法分辨信號(hào)是響應(yīng)信號(hào)還是噪聲信號(hào)；單純的濾波會(huì)造成信號(hào)的失真。

發(fā)明內(nèi)容

本申請(qǐng)為解決現(xiàn)有技術(shù)中的一階滯后濾波無法平衡濾波靈敏度及平穩(wěn)度的問題，提供了一階滯后濾波生成裝置。

在一實(shí)施例中，裝置包括：激勵(lì)單元，用于生成激勵(lì)信號(hào)；觀測(cè)單元，電性耦接與激勵(lì)單元，用于獲取系統(tǒng)參數(shù)及激勵(lì)信號(hào)生成觀測(cè)模型；響應(yīng)單元，電性耦接于觀測(cè)單元，用于根據(jù)觀測(cè)模型生成自適應(yīng)濾波系數(shù)；以及濾波單元，電性耦接于響應(yīng)單元，用于根據(jù)自適應(yīng)濾波系數(shù)生成一階滯后濾波。

在上述實(shí)現(xiàn)過程中，觀測(cè)單元根據(jù)系統(tǒng)參數(shù)生成濾波幅值，系統(tǒng)參數(shù)可以直接由零狀態(tài)響應(yīng)實(shí)驗(yàn)獲得，數(shù)據(jù)簡(jiǎn)單易得，不需要如卡爾曼濾波、粒子濾波等那樣需要準(zhǔn)確的系統(tǒng)模型和精確的模型參數(shù)，只需要知道一個(gè)大概值進(jìn)行幅值的限制，加快算法的靈敏性。

在一實(shí)施例中，激勵(lì)單元包括：激勵(lì)判斷模塊，用于判斷激勵(lì)變量在前后兩次獲取時(shí)的采樣值是否小于采樣誤差；以及激勵(lì)輸出模塊，電性耦接于觀測(cè)單元及激勵(lì)判斷模塊，用于根據(jù)激勵(lì)判斷模塊的判斷結(jié)果生成激勵(lì)信號(hào)。

在上述實(shí)現(xiàn)過程中，激勵(lì)單元生成激勵(lì)信號(hào)，激勵(lì)信號(hào)分為突變激勵(lì)和穩(wěn)定激勵(lì)，原本在同一觀測(cè)模型下，不同的激勵(lì)信號(hào)使得觀測(cè)的濾波結(jié)果具有噪聲誤差，區(qū)分激勵(lì)信號(hào)后，對(duì)應(yīng)激勵(lì)信號(hào)生成濾波系數(shù)。

在一實(shí)施例中，響應(yīng)單元包括：幅值計(jì)算模塊，分別電性耦接于觀測(cè)單元及激勵(lì)輸出模塊，用于根據(jù)觀測(cè)模型以及激勵(lì)信號(hào)生成濾波幅值；以及系數(shù)計(jì)算模塊，電性耦接于幅值計(jì)算模塊，用于根據(jù)濾波幅值生成自適應(yīng)濾波系數(shù)。

在上述實(shí)現(xiàn)過程中，觀測(cè)模塊根據(jù)系統(tǒng)參數(shù)生成觀測(cè)模型，觀測(cè)模型中的常定量時(shí)不變系數(shù)和時(shí)變系數(shù)的參數(shù)模型試驗(yàn)可測(cè)，可以區(qū)別噪聲信號(hào)和響應(yīng)信號(hào)，再根據(jù)激勵(lì)信號(hào)生成濾波系數(shù)。

在一實(shí)施例中，幅值計(jì)算模塊包括：突變子模塊，分別電性耦接于激勵(lì)單元及觀測(cè)單元，用于獲取激勵(lì)單元的突變激勵(lì)信號(hào)時(shí)，生成突變?yōu)V波幅值；穩(wěn)定子模塊，分別電性耦接于激勵(lì)單元及觀測(cè)單元，用于獲取激勵(lì)單元的穩(wěn)定激勵(lì)信號(hào)時(shí)，生成穩(wěn)定濾波幅值。

在上述實(shí)現(xiàn)過程中，濾波幅值決定濾波結(jié)果，突變子模塊接收突變激勵(lì)，接收突變激勵(lì)的觀測(cè)模塊生成突變?yōu)V波幅值，接收穩(wěn)定激勵(lì)的觀測(cè)模塊生成穩(wěn)定濾波幅值。

在一實(shí)施例中，系數(shù)計(jì)算模塊包括：突變?yōu)V波生成子模塊，電性耦接于突變子模塊，用于獲取突變?yōu)V波幅值，生成突變?yōu)V波系數(shù)；平穩(wěn)濾波生成子模塊，電性耦接于穩(wěn)定子模塊，用于獲取穩(wěn)定濾波幅值，生成穩(wěn)定濾波系數(shù)。