自適應(yīng)濾波器的設(shè)計(jì)開題報(bào)告

1、<p><b>　　長江大學(xué)</b></p><p><b>　　畢業(yè)設(shè)計(jì)開題報(bào)告</b></p><p>　　題 目 名 稱 自適應(yīng)濾波器的設(shè)計(jì)與應(yīng)用 </p><p>　　學(xué) 院 電信學(xué)院

2、 </p><p>　　專 業(yè) 班 級 信工10702班 </p><p>　　學(xué) 生 姓 名 李雪利 </p><p>　　指 導(dǎo) 教 師 王圓妹老師

3、 </p><p>　　輔 導(dǎo) 教 師 王圓妹老師 </p><p>　　開題報(bào)告日期 2010年3月19日 </p><p>　　自適應(yīng)濾波器的設(shè)計(jì)與應(yīng)用</p><p>　　學(xué) 生 ：李雪利，長江大學(xué)電子信息學(xué)院&l

4、t;/p><p>　　指導(dǎo)教師：王圓妹，長江大學(xué)電子信息學(xué)院</p><p><b>　　一、題目來源</b></p><p><b>　　來源于其他</b></p><p><b>　　二、研究目的和意義</b></p><p>　　濾波技術(shù)在當(dāng)今信息處理

5、領(lǐng)域中有著極其重要的應(yīng)用。濾波是從連續(xù)的或離散的輸入數(shù)據(jù)中除去噪音和干擾以提取有用信息的過程，相應(yīng)的裝置就稱為濾波器。濾波器實(shí)際上是一種選頻系統(tǒng)，他對某些頻率的信號予以很小的衰減，使該部分信號順利通過。而對其他不需要的頻率信號予以很大的衰減，盡可能阻止這些信號通過。濾波器研究的一個(gè)目的就是：如何設(shè)計(jì)和制造最佳的(或最優(yōu)的)濾波器。</p><p>　　在數(shù)字信號處理中，數(shù)字濾波是語音和圖像處理、模式識別、頻譜分析

6、等應(yīng)用中的一個(gè)基本處理算法。在許多應(yīng)用場合， 由于無法預(yù)先知道信號和噪聲的特性或者它們是隨時(shí)間變化的， 僅僅用 FIR 和 IIR兩種具有固定濾波系數(shù)的濾波器無法實(shí)現(xiàn)最優(yōu)濾波。在這種情況下，必須設(shè)計(jì)自適應(yīng)濾波器， 以跟蹤信號和噪聲的變化。</p><p>　　自適應(yīng)濾波器是利用前一時(shí)刻已獲得的濾波器參數(shù)，自動地調(diào)節(jié)、更新現(xiàn)時(shí)刻的濾波器參數(shù)，以適應(yīng)信號和噪聲未知的統(tǒng)計(jì)特性，從而實(shí)現(xiàn)最優(yōu)濾波。當(dāng)在未知統(tǒng)計(jì)特性的環(huán)境下

7、處理觀測信號時(shí)，利用自適應(yīng)濾波器可以獲得令人滿意的效果，其性能遠(yuǎn)超過通用方法所設(shè)計(jì)的固定參數(shù)濾波器。</p><p>　　三、閱讀的主要參考文獻(xiàn)及資料名稱</p><p>　　1、《數(shù)字信號處理》 劉益成（第二版）西安電子科技出版社</p><p>　　2、《數(shù)字信號處理》張小虹（第二版）機(jī)械工業(yè)出版社</p><p>　　3、自適應(yīng)信號處理

8、[M]．西安：西安電子科技大學(xué)出版社，2001．</p><p>　　4．鄒理和,數(shù)字信號處理, 國防工業(yè)出版社,1985</p><p>　　5．丁玉美等, 數(shù)字信號處理,西安電子科技大學(xué)出版社,1999</p><p>　　6．程佩青, 數(shù)字信號處理,清華大學(xué)出版社,2001</p><p>　　7. The MathWorks Inc,

9、 Signal Processing Toolbox For Use with MATLAB, Sept. 2000</p><p>　　8. vinay K.Ingle, John G.Proakis,數(shù)字信號處理及MATLAB實(shí)現(xiàn),陳懷琛等譯,電子工業(yè)出版社,1998.9 </p><p>　　9、《MATLAB編程參考手冊》</p><p>　　10、中國期刊

10、網(wǎng)的相關(guān)文獻(xiàn)</p><p>　　11、赫金，自適應(yīng)濾波器原理第四版，西安工業(yè)出版社，2010-5-1 </p><p>　　四、國內(nèi)外現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢與主攻方向</p><p>　　自適應(yīng)濾波器的理論與技術(shù)是50年代末和60年代初發(fā)展起來的。它是現(xiàn)代信號處理技術(shù)的重要組成部分，對復(fù)雜信號的處理具有獨(dú)特的功能。自適應(yīng)濾波器在數(shù)字濾波器中試屬于隨機(jī)數(shù)字信號處理的范疇。對

11、于隨機(jī)數(shù)字信號的濾波處理，通常有維納濾波，卡爾曼濾波和自適應(yīng)濾波，維納濾波的權(quán)系數(shù)是固定的，適用于平穩(wěn)隨機(jī)信號；卡爾曼濾波器的權(quán)系數(shù)是可變的，適用于非平穩(wěn)隨機(jī)信號中。但是，只有在對信號和噪聲的統(tǒng)計(jì)特性先驗(yàn)已知的情況下，這兩種濾波器才能獲得最優(yōu)濾波。但在實(shí)際應(yīng)用中，常常無法得到這些統(tǒng)計(jì)特性的先驗(yàn)知識，或者統(tǒng)計(jì)特性是隨時(shí)間變化的。陰齒，在許多情況下，用維納濾波器或卡爾曼濾波器實(shí)現(xiàn)不了最優(yōu)濾波，而自適應(yīng)濾波卻能夠提供卓越的濾波性能。</

12、p><p>　　傳統(tǒng)的自適應(yīng)濾波器主要在時(shí)域中實(shí)現(xiàn), 采用抽頭延遲線 ( tapped de lay li ne)結(jié)構(gòu)及 W IDROW - HOFF自適應(yīng) LMS算法。這種方法算法簡單, 穩(wěn)健性也比較好,因而被廣泛應(yīng)用。但是濾波器的階數(shù)可能會很高,步長系數(shù)可能會很小,收斂性能不理想, 對輸入信號的自相關(guān)矩陣有很強(qiáng)的依賴性, 因而不具有高自適應(yīng)率。當(dāng)輸入信號的自相關(guān)矩陣的特征值分布發(fā)散度很大時(shí), 算法的收斂速度很慢,

13、跟蹤性能不好。</p><p>　　許多學(xué)者對 LMS算法進(jìn)行了研究, 對傳統(tǒng)LMS算法提出了許多有效的改進(jìn)措施,如采用變步長 LMS算法、 變換域 LMS算法, 以及 QR分解LMS算法等, 有效地克服了其性能局限性。</p><p>　　主要研究內(nèi)容，需重點(diǎn)研究的關(guān)鍵問題及解決思路</p><p>　　5.1 研究內(nèi)容： </p><p&g

14、t;　　1、自適應(yīng)濾波算法的原理。</p><p>　　2、自適應(yīng)濾波經(jīng)典的算法。</p><p>　　3、MATLAB編程實(shí)現(xiàn)自適應(yīng)濾波經(jīng)典方法。</p><p>　　4、提出改進(jìn)的自適應(yīng)濾波的設(shè)計(jì)方法并編程實(shí)現(xiàn)，并與經(jīng)典的算法進(jìn)行優(yōu)缺點(diǎn)的比較。</p><p>　　5.2 研究的關(guān)鍵問題：</p><p>　　1、

15、自適應(yīng)濾波器的結(jié)構(gòu)：</p><p>　　自適應(yīng)濾波器的結(jié)構(gòu)有 F I R和 II R 兩種。由于 II R濾波器存在穩(wěn)定性的問題,因此一般采用FIR濾波器。由于 FIR濾波器橫向結(jié)構(gòu)的算法具有容易實(shí)現(xiàn)和計(jì)算量少等優(yōu)點(diǎn), 在對線性相位要求不嚴(yán)格、 收斂速度不是很快的場合,多采用 FI R作為自適應(yīng)濾波器結(jié)構(gòu)。</p><p><b>　　LMS算法的選?。?lt;/b>&l

16、t;/p><p>　　LMS算法使用的準(zhǔn)則是使濾波器的期望輸出值和實(shí)際輸出值之間的均方誤差最小化的準(zhǔn)則，即使用均方誤差來做性能指標(biāo).</p><p><b>　　LMS算法的分析：</b></p><p>　　步長μ：μ越大,自適應(yīng)時(shí)間越短,自適應(yīng)過程越快, 但它引起的失調(diào)也越大。失調(diào)越小,但自適應(yīng)過程也相應(yīng)加長。步長的選擇應(yīng)從整個(gè)系統(tǒng)要求出發(fā),

17、在滿足精度要求的前提下,盡量減少自適應(yīng)時(shí)間。</p><p>　　階數(shù)N： 當(dāng)階數(shù) N取值大時(shí)，迭代次數(shù)增加，收斂速度變快.但當(dāng)階數(shù) N大到一定程度，收斂速度變化不明顯，且可能引起系數(shù)迭代過程不收斂。</p><p><b>　　5.3解決思路:</b></p><p>　　圖一為自適應(yīng)濾波器結(jié)構(gòu)的一般形式，圖中 x(n)為輸入信號，通過參數(shù)可

18、調(diào)的數(shù)字濾波器后產(chǎn)生輸出信號 y(n)，將輸出信號 y(n)與標(biāo)準(zhǔn)信號(或者為期望信號)d(n)進(jìn)行比較，得到誤差信號 e(n) 。e(n)和 x(n)通過自適應(yīng)算法對濾波器的參數(shù)進(jìn)行調(diào)整，調(diào)整的目的使得誤差信號 e(n)的均方值最小。</p><p>　　參數(shù)可調(diào)濾波器一般選擇FIR（有限沖擊響應(yīng)濾波器）濾波器，因其具有穩(wěn)定性和線性相位兩大優(yōu)點(diǎn)</p><p>　　自適應(yīng)算法選擇LMS（

19、最小均方誤差）算法，LMS是一種以期望響應(yīng)和濾波器輸出信號之間誤差的均方值最小為準(zhǔn)則，其顯著特點(diǎn)是簡單 、計(jì)算量小、 易于實(shí)現(xiàn)。但LMS的參數(shù)對其性能有一定的影響，尤其是步長的選取。另一方面，梯度算法只有一個(gè)調(diào)整參數(shù)用來控制收斂速率，收斂慢正是由于這個(gè)基本的限制，為了避免濾波器出現(xiàn)不穩(wěn)定，步長 可以由輸入功率進(jìn)行控制。最后用 Matlab中的Simuli nk工具對設(shè)計(jì)的自適應(yīng)濾波器進(jìn)行模擬仿真。</p><p>

20、;　　六．完成畢業(yè)設(shè)計(jì)所必須具備的工作條件及解決的辦法</p><p>　　1 、通過上網(wǎng)查找相關(guān)的資料、文獻(xiàn)，了解相關(guān)技術(shù)的最新的發(fā)展方向和成果。</p><p>　　2 、圖書館查找相關(guān)基礎(chǔ)知識的書面資料。</p><p>　　3 、向老師請教設(shè)計(jì)過程中所遇到的問題。</p><p>　　4 、通過電腦軟件MATLAB進(jìn)行程序設(shè)計(jì)及調(diào)試。

21、</p><p>　　七、工作的主要階段,進(jìn)度與時(shí)間安排</p><p>　　2.21—3.7日：聯(lián)系指導(dǎo)教師，領(lǐng)取任務(wù)書并，完成開題報(bào)告和開題答辯。</p><p>　　3.8 —3.20日：文獻(xiàn)調(diào)研初步工作，翻譯相關(guān)的外文文獻(xiàn)，。</p><p>　　3.21—4.7 日：學(xué)習(xí)理論知識，復(fù)習(xí)及掌握MATLAB軟件。</p>

22、<p>　　4.8 —5.10：上網(wǎng)查閱相關(guān)文獻(xiàn)資料及相關(guān)的程序塊，仔細(xì)研究，與老師密切聯(lián)系，。</p><p>　　5.20—6.2日：寫出論文初稿，交給指導(dǎo)老師評審。</p><p>　　6.5—6.9日：論文定稿、打印、裝訂，最終版本交指導(dǎo)老師；制作PPT文稿，準(zhǔn)備答辯。</p><p>　　6.10日：完成答辯。</p><p&