|
فیلترینگ
فیلترینگ
|
|
| دسته بندی | پژوهش های دانشگاهی |
| فرمت فایل | doc |
| حجم فایل | 449 کیلو بایت |
| تعداد صفحات فایل | 65 |
فیلترینگ
مقدمه
عبارت فیلتر معمولاً به دستگاهی، سخت افزاری یا نرم افزاری، اطلاق می شود که برای بازیابی اطلاعات مفید در یک سیگنال نویزی به کار می رود. نویز یک سیگنال ناخواسته است که اطلاعات موردنظر ما را تحت تأثیر قرار می دهد و در اثر شرایط متفاوتی تولید می شود. به عنوان مثال سیگنال ممکن است توسط یک سنسور در محیطی نویزی خوانده شود یا شاید سیگنال در طول انتقال در کانال مخابراتی دچار اختلال گردد.
فیلتر به طور کلی سه کاربر دارد:
1-فیلتر کردن[1]:
بازیابی سیگنال با دقت خواسته شده در زمان t با توجه به اطلاعات موجود در زمان t
2-یکنواخت ساختن[2]:
در این کاربرد اطلاعات مورد نظر با دقت خواسته شده در زمان t وجود ندارد ولی به کمک داده هایی که در زمان های بعد از t بدست می آید، سیگنال مورد نظر بازیابی می شود. به همین دلیل برای یکنواخت ساختن باید از تأخیر استفاده کرد.
3-پیش بینی[3]:
در این مورد هدف بدست آوردن سیگنال در زمان در آینده ، بوسیله اطلاعات موجود در زمان t می باشد.
فیلترها را می توان به دو دسته تقسیم بندی نمود:
-خطی[4]
-غیرخطی
یک فیلتر را خطی می نامند هرگاه خروجی آن تابعی خطی از ورودی باشد. در رهیافت آماری برای فیلتر خطی، ما به پارامترهای آماری، مانند میانگین و یا تابع همبستگی[5]، سیگنال و نویز احتیاج داریم. یک راه کاربردی برای بهبود فیلتر کردن، حداقل نمودن مقدار میانگین مربع خطایی[6] که از کم کردن پاسخ مورد نظر و خروجی فیلتر بدست می آید، می باشد. برای ورودی های ساکن[7]، راه حل مناسب فیلتر Wiener می باشد. در این حالت منحنی MSE برحسب پارامترهای قابل تنظیم فیلتر سطح اجرایی خطا[8] نامیده می شود. نقطه حداقل در این نمودار، ضرایب بهینه را مشخص می کند.
[1] -Filtering[2] -Smoothing[3] -Prediction[4] -Linear[5] -Carrelation Function[6] -Mean Square Error[7] -Stationary[8] -Error Performance Surface
در زیر چند کاربرد فیلترهای وفقی را نام می بریم:
1-در مهندسی پزشکی و دستگاه هایی مانند MRI، EEG و ECG
2-مخابرات دیجیتال
3-حذف اکو در تلفن[1]
4-سیستم رادار[2]
[1] -echo cancellation[2] -radar system
اصولاً فیلتر به دستگاه یا وسیله ای گفته می شود که برای جدا کردن 1 باند فرکانسی از باندهای دیگر و یا حذف نویز یا سیگنالهای مزاحم استفاده می شود.
فیلترها به طور عمده 2 کاربرد دارند
1-جداسازی یا تفکیک سیگنال[1]: زمانی استفاده می شود که سیگنال با استفاده از نویز – تداخل و سیگنالهای دیگر آلوده شود مثال: اندازه گیری فعالیت الکتریکی قلب کودک[2] در زمان بودن در رحم که سیگنال خام یا اصلی در اثر صدای ضربان قلب مادر یا تنفس او خراب می شود لذا بایستی سیگنال اصلی از بقیه سیگنالها تفکیک شود.
2-بازیابی سیگنال[3]: وقتی که یک سیگنال در مسیر خاصی مشوش یا خراب[4] شود.
مثال:1 ضبط ساده که از وسایل آماتور ساخته شده است ممکن است فیلتر شود تا صدای بهتری را نمایش دهد.
2-1 هر فیلتر دارای 3 پاسخ اصلی است
1) پاسخ پله 2) پاسخ ضربه 3) پاسخ فرکانسی
هر 3 این پاسخ ها دارای اطلاعات یکسان ولی در فرمتهای مختلف می باشند.
3-1) 2 روش در طراحی فیلترها (عموماً دیجیتال) وجود دارد
1) روش کانولوشن[5] سیگنال ورودی با پاسخ ضربه فیلتر دیجیتال (روش کانولوشن)
2) روش طراحی فیلتر دیجیتال با روش بازگشتی[6] (روش بازگشتی)
به فیلترهایی که به روش کانولوشن طراحی می شوند اصطلاحاً فیلتر FIR[7] یا فیلترهای دارای پاسخ ضربه محدود می گویند و به فیلترهایی که به روش بازگشتی طراحی می شوند اصطلاحاً فیلتر IIR[8] یا فیلترهای دارای پاسخ ضربه نامحدود گویند.
[1] -Signal Sepration[2] -EKG[3] -restoration[4] -Corrupt[5] -Convolution[6] -recursion[7] -Finite Impulse response[8] -Infinite Impule response
- ۹۵/۰۵/۲۴