Bộ lọc thích ứng làm gì?


12

Tôi đã nghiên cứu một chút về bộ lọc thích ứng trên internet và thấy rằng đó là bộ lọc đặc biệt tiếp tục cập nhật giá trị bộ lọc của nó ngay khi tiếp tục. Nó tìm ra sự khác biệt giữa đầu vào và đầu ra và sử dụng hàm lỗi và các hệ số trước đó tìm ra các hệ số bộ lọc mới.

Nhưng điều này không có nghĩa gì cả. Nó luôn cố gắng giảm thiểu sự khác biệt giữa đầu vào và đầu ra. Vì vậy, làm thế nào nó được sử dụng, nếu nó cố gắng vượt qua tất cả các tín hiệu như nó là.

Bất cứ ai có thể giải thích cho tôi làm thế nào nó đang được sử dụng trong các ứng dụng ngày thực.

Sẽ rất tốt nếu bạn có thể giúp tôi thông qua một số liên kết có thể giúp tôi triển khai bộ lọc kỹ thuật số thích ứng.

xin vui lòng bình luận nếu tôi không rõ ràng trong việc bày tỏ nghi ngờ của tôi!

Câu trả lời:


11

Khái niệm chính mà bạn đang thiếu là bạn không chỉ giảm thiểu sự khác biệt giữa tín hiệu đầu vào và đầu ra. Lỗi thường được tính từ đầu vào thứ 2. Chỉ cần nhìn vào ví dụ Wikipedia liên quan đến ECG .

Các hệ số bộ lọc trong ví dụ này được tính toán lại để thay đổi tần số notch của bộ lọc notch theo tần số trích từ tín hiệu chính. Người ta có thể sử dụng bộ lọc notch tĩnh, nhưng bạn sẽ phải từ chối dải tần số rộng hơn để phù hợp với sự thay đổi trong tần số chính. Bộ lọc thích ứng tuân theo tần số chính và do đó dải dừng có thể hẹp hơn nhiều, do đó giữ lại nhiều thông tin ECG hữu ích hơn.

BIÊN TẬP:

Tôi đã xem xét điều này một lần nữa và tôi nghĩ rằng tôi hiểu câu hỏi của bạn tốt hơn một chút. Thuật toán LMS cần một thuật ngữ lỗi để cập nhật các hệ số bộ lọc. Trong ví dụ ECG mà tôi diễn giải ở trên, tôi đưa ra thuật ngữ lỗi dưới dạng đầu vào thứ hai từ điện áp nguồn. Bây giờ tôi đoán rằng bạn đang nghĩ, "Tại sao không trừ nhiễu từ tín hiệu cộng với nhiễu để rời tín hiệu?" Điều này sẽ làm việc tốt trong một tuyến tính đơn giảnhệ thống. Thậm chí tệ hơn, hầu hết các ví dụ được cung cấp trực tuyến cho bạn biết (chính xác nhưng khó hiểu) rằng thuật ngữ lỗi được tính từ sự khác biệt giữa tín hiệu mong muốn và đầu ra của bộ lọc thích ứng. Điều này khiến bất kỳ người hợp lý nào cũng nghĩ rằng "Nếu bạn đã có tín hiệu mong muốn, tại sao lại phải làm bất cứ điều gì trong số này!?". Điều này có thể khiến người đọc thiếu động lực để đọc và hiểu các mô tả toán học của các bộ lọc thích ứng. Tuy nhiên, chìa khóa nằm trong phần 18.4 của Sổ tay xử lý tín hiệu số , Ed. Vijay K. Madisetti và Douglas B. William.

Ở đâu:

  • x = tín hiệu đầu vào,
  • y = đầu ra từ bộ lọc,
  • W = các hệ số bộ lọc,
  • d = sản lượng mong muốn,
  • e = lỗi

Trong thực tế, số lượng lãi không phải lúc nào cũng d. Mong muốn của chúng tôi có thể là đại diện cho ya một thành phần nào đó của d có trong x hoặc có thể cô lập một thành phần của d trong lỗi e không có trong x. Ngoài ra, chúng tôi có thể chỉ quan tâm đến các giá trị của các tham số trong W và không quan tâm đến bản thân x, y hoặc d. Các ví dụ thực tế của từng kịch bản được cung cấp sau trong chương này.

Có những tình huống trong đó d không có sẵn mọi lúc. Trong các tình huống như vậy, sự thích ứng thường chỉ xảy ra khi d có sẵn. Khi d không có sẵn, chúng tôi thường sử dụng các ước tính tham số gần đây nhất của chúng tôi để tính y trong nỗ lực ước tính tín hiệu phản hồi mong muốn d.

Có những tình huống trong thế giới thực trong đó d không bao giờ có sẵn. Trong những trường hợp như vậy, người ta có thể sử dụng thông tin bổ sung về các đặc điểm của một giả thuyết giả định, chẳng hạn như hành vi thống kê hoặc đặc điểm biên độ dự đoán của nó, để hình thành các ước tính phù hợp của d từ các tín hiệu có sẵn cho bộ lọc thích ứng. Các phương pháp như vậy được gọi chung là các thuật toán thích ứng mù. Thực tế là các phương án như vậy thậm chí còn hoạt động là một sự tôn vinh cả sự khéo léo của các nhà phát triển thuật toán và sự trưởng thành về công nghệ của trường hợp thích ứng

Tôi sẽ tiếp tục xây dựng câu trả lời này khi tôi có thời gian, trong nỗ lực cải thiện ví dụ ECG.

Tôi thấy bộ ghi chú bài giảng này cũng đặc biệt tốt: Bộ lọc thích ứng và bộ lọc thích ứng xử lý tín hiệu nâng cao - Danilo Mandic


Cám ơn vì sự giải thích. Tôi đã nghe nói rằng các bộ lọc thích ứng được thực hiện thông qua thuật toán LMS. Bạn có thể cho tôi một liên kết hữu ích để tôi có thể thực hiện nó không
Prashant Singh

2
Lý thuyết bộ lọc thích ứng là phức tạp và chuyên sâu toán học. Chỉ cần có được một con trỏ đến những gì thuật toán LMS trông sẽ không cho bạn biết nhiều. Nếu bạn viết một số phần mềm để làm điều đó và nó không hoạt động, bạn sẽ khó có thể tìm ra vấn đề. Như đã nói, Wikipedia có một trang khá trên bộ lọc LMS.
Jason R

Cảm ơn rất nhiều ! Tôi hiểu hoạt động của LMS và thực hiện nó: D
Prashant Singh

Bạn nói "để thay đổi tần số notch của bộ lọc notch theo tần số được trích ra từ tín hiệu chính" trong khi ví dụ ECG nói "và trừ nhiễu từ bản ghi" nhưng các bộ lọc notch không bị trừ, chúng được nhân và bỏ đi tất cả tín hiệu ở một tần số nhất định. Vì vậy, nó có theo dõi tần số và pha của tín hiệu chính và trừ chúng, để lại các tín hiệu mong muốn ở các tần số đó không? Hoặc nó không loại bỏ bất cứ thứ gì ở các tần số đó với các bộ lọc notch? Bạn có thể nghĩ về một ví dụ tốt hơn?
endolith

Khi sử dụng trang web của chúng tôi, bạn xác nhận rằng bạn đã đọc và hiểu Chính sách cookieChính sách bảo mật của chúng tôi.
Licensed under cc by-sa 3.0 with attribution required.