《電子技術(shù)應(yīng)用》
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維納濾波的原理和優(yōu)劣勢

2020-03-30
來源:電源網(wǎng)

    設(shè)計電源燈人都知道維納濾波,那么什么是維納濾波?維納濾波(wiener filtering) 一種基于最小均方誤差準則、對平穩(wěn)過程的最優(yōu)估計器。這種濾波器的輸出與期望輸出之間的均方誤差為最小,因此,它是一個最佳濾波系統(tǒng)。它可用于提取被平穩(wěn)噪聲污染的信號。

    

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    從連續(xù)的(或離散的)輸入數(shù)據(jù)中濾除噪聲和干擾以提取有用信息的過程稱為濾波,這是信號處理中經(jīng)常采用的主要方法之一,具有十分重要的應(yīng)用價值,而相應(yīng)的裝置稱為濾波器。根據(jù)濾波器的輸出是否為輸入的線性函數(shù),可將它分為線性濾波器和非線性濾波器兩種。維納濾波器是一種線性濾波器。

    維納濾波的基本原理是:設(shè)觀察信號 y(t)含有彼此統(tǒng)計獨立的期望信號 x(t)和白噪聲ω(t)可用維納濾波從觀察信號 y(t)中恢復(fù)期望信號 x(t)。

    從噪聲中提取信號波形的各種估計方法中,維納(Wiener)濾波是一種最基本的方法,適用于需要從噪聲中分離出的有用信號是整個信號(波形),而不只是它的幾個參量。設(shè)維納濾波器的輸入為含噪聲的隨機信號。期望輸出與實際輸出之間的差值為誤差,對該誤差求均方,即為均方誤差。因此均方誤差越小,噪聲濾除效果就越好。為使均方誤差最小,關(guān)鍵在于求沖激響應(yīng)。如果能夠滿足維納-霍夫方程 ,就可使維納濾波器達到最佳。

    優(yōu)點:適應(yīng)面較廣,無論平穩(wěn)隨機過程是連續(xù)的還是離散的,是標量的還是向量的,都可應(yīng)用。對某些問題,還可求出濾波器傳遞函數(shù)的顯式解,并進而采用由簡單的物理元件組成的網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成維納濾波器。

    缺點:要求得到半無限時間區(qū)間內(nèi)的全部觀察數(shù)據(jù)的條件很難滿足,同時它也不能用于噪聲為非平穩(wěn)的隨機過程的情況,對于向量情況應(yīng)用也不方便。因此,維納濾波在實際問題中應(yīng)用不多。未來的科技必定會不斷優(yōu)化產(chǎn)品,讓我們翹首以盼。

    

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