Adaptive Filter ทำหน้าที่อะไร?


12

ฉันศึกษาเล็กน้อยเกี่ยวกับตัวกรองแบบปรับตัวได้บนอินเทอร์เน็ตและพบว่ามันเป็นตัวกรองพิเศษที่ยังคงปรับปรุงค่าตัวกรองของมันทันทีที่มันดำเนินการ พบความแตกต่างระหว่างอินพุตและเอาต์พุตและการใช้ฟังก์ชันข้อผิดพลาดและค่าสัมประสิทธิ์ก่อนหน้านี้ค้นหาค่าสัมประสิทธิ์ตัวกรองใหม่

แต่นี่ไม่สมเหตุสมผลเลย มันพยายามลดความแตกต่างระหว่างอินพุตและเอาต์พุตให้น้อยที่สุดเสมอ ดังนั้นมันมีประโยชน์อย่างไรถ้าพยายามส่งสัญญาณทั้งหมดตามที่เป็นอยู่

ทุกคนสามารถอธิบายได้ว่ามีการใช้งานอย่างไรในแอปพลิเคชันแบบเรียลไทม์

มันจะดีถ้าคุณสามารถช่วยฉันผ่านการเชื่อมโยงบางอย่างที่สามารถช่วยฉันในการใช้งานตัวกรองดิจิตอลแบบปรับตัวได้

โปรดแสดงความคิดเห็นหากฉันไม่ชัดเจนในการแสดงความสงสัยของฉัน!


อย่างน้อยในบางแอปพลิเคชั่นที่ใช้งานได้ของตัวกรองแบบปรับตัวสิ่งที่มันทำคือการค้นหา«แบบที่ดีที่สุด»อย่างต่อเนื่องสำหรับตัวกรองเฟอร์ (สันนิษฐาน) ที่ไม่รู้จักตัวเอง แต่รู้จักอินพุตและเอาต์พุต
Knut Inge

คำตอบ:


11

แนวคิดหลักที่คุณขาดหายไปคือคุณไม่เพียง แต่ลดความแตกต่างระหว่างสัญญาณอินพุตและเอาต์พุตเท่านั้น ข้อผิดพลาดมักจะคำนวณจากอินพุตที่สอง เพียงแค่ดูที่ตัวอย่างเช่นวิกิพีเดียที่เกี่ยวข้องกับคลื่นไฟฟ้าหัวใจ

ค่าสัมประสิทธิ์ตัวกรองในตัวอย่างนี้ถูกคำนวณใหม่เพื่อเปลี่ยนความถี่ของรอยบากของตัวกรองรอยตามความถี่ที่แยกจากสัญญาณไฟหลัก คุณสามารถใช้ตัวกรองบากแบบคงที่ แต่คุณจะต้องปฏิเสธช่วงความถี่ที่กว้างขึ้นเพื่อรองรับความแปรปรวนในความถี่ไฟ ตัวกรองแบบปรับตัวตามความถี่ของไฟเมนและแถบหยุดสามารถแคบลงได้มากขึ้นดังนั้นการเก็บรักษาข้อมูล ECG ที่เป็นประโยชน์มากขึ้น

แก้ไข:

ฉันได้ดูสิ่งนี้อีกครั้งและฉันคิดว่าฉันเข้าใจคำถามของคุณดีขึ้นเล็กน้อย อัลกอริทึม LMS ต้องการคำที่ผิดพลาดเพื่ออัปเดตค่าสัมประสิทธิ์การกรอง ในตัวอย่าง ECG ที่ฉันแปลข้อความข้างต้นฉันให้คำผิดพลาดเป็นอินพุตที่สองจากแรงดันไฟหลัก ตอนนี้ฉันคาดเดาว่าคุณกำลังคิดว่า "ทำไมไม่เพียงแค่ลบเสียงรบกวนจากสัญญาณบวกกับเสียงรบกวนเพื่อออกจากสัญญาณ?" มันจะทำงานได้ดีในแบบเส้นตรงระบบ. ยิ่งแย่ลงตัวอย่างส่วนใหญ่ที่ให้ทางออนไลน์จะบอกคุณ (อย่างถูกต้อง แต่สับสน) ว่าคำผิดพลาดนั้นคำนวณจากความแตกต่างระหว่างสัญญาณที่ต้องการและผลลัพธ์ของตัวกรองแบบปรับตัว สิ่งนี้ทำให้คนที่มีเหตุผลคิดว่า "ถ้าคุณมีสัญญาณที่ต้องการแล้วทำไมต้องทำสิ่งนี้!" สิ่งนี้สามารถทำให้ผู้อ่านขาดแรงจูงใจในการอ่านและทำความเข้าใจกับคำอธิบายทางคณิตศาสตร์ของตัวกรองแบบปรับได้ อย่างไรก็ตามกุญแจอยู่ในส่วนที่ 18.4 ของคู่มือการประมวลผลสัญญาณดิจิตอล Ed Vijay K. Madisetti และ Douglas B. William

ที่อยู่:

  • x = สัญญาณอินพุต
  • y = เอาต์พุตจากตัวกรอง
  • W = ค่าสัมประสิทธิ์ตัวกรอง
  • d = เอาต์พุตที่ต้องการ
  • E = ข้อผิดพลาด

ในทางปฏิบัติปริมาณดอกเบี้ยไม่เสมอไป ความปรารถนาของเราอาจเป็นตัวแทนในองค์ประกอบบางอย่างของ d ที่อยู่ใน x หรืออาจแยกส่วนประกอบของ d ภายในข้อผิดพลาด e ซึ่งไม่มีอยู่ใน x หรือเราอาจสนใจ แต่เพียงผู้เดียวในค่าของพารามิเตอร์ใน W และไม่ต้องกังวลเกี่ยวกับ x, y หรือ d เอง ตัวอย่างการปฏิบัติของแต่ละสถานการณ์เหล่านี้มีให้ในภายหลังในบทนี้

มีสถานการณ์ที่ d ไม่สามารถใช้ได้ตลอดเวลา ในสถานการณ์เช่นนี้การปรับตัวมักเกิดขึ้นเมื่อ d พร้อมใช้งานเท่านั้น เมื่อ d ไม่พร้อมใช้งานเรามักจะใช้การประมาณค่าพารามิเตอร์ล่าสุดของเราเพื่อคำนวณ y ในความพยายามที่จะประเมินสัญญาณตอบสนองที่ต้องการ d

มีสถานการณ์จริงที่ไม่สามารถหาได้ ในกรณีเช่นนี้เราสามารถใช้ข้อมูลเพิ่มเติมเกี่ยวกับลักษณะของ "สมมุติฐาน" d เช่นพฤติกรรมทางสถิติที่คาดการณ์ไว้หรือลักษณะแอมพลิจูดของมัน วิธีการดังกล่าวเรียกว่าอัลกอริทึมการปรับตัวตาบอด ความจริงที่ว่ารูปแบบดังกล่าวยังทำงานอยู่เป็นเครื่องบรรณาการทั้งต่อความเฉลียวฉลาดของผู้พัฒนาอัลกอริธึมและเทคโนโลยีที่ครบกำหนดของการปรับตัว

ฉันจะสร้างคำตอบนี้ต่อไปเมื่อฉันมีเวลาในความพยายามที่จะปรับปรุงตัวอย่าง ECG

ฉันพบบันทึกการบรรยายชุดนี้จะดีเป็นพิเศษเช่นกัน: การประมวลผลสัญญาณขั้นสูงการประมาณแบบอะแดปทีฟและตัวกรองแบบปรับได้ - ดานิโลแมนดิค


ขอบคุณสำหรับคำอธิบาย ฉันได้ยินมาว่าตัวกรองแบบปรับตัวได้ถูกใช้งานผ่านอัลกอริทึม LMS คุณสามารถให้ลิงค์ที่เป็นประโยชน์กับฉันได้ไหมเพื่อที่ฉันจะสามารถนำไปใช้งานได้
Prashant Singh

2
ทฤษฎีตัวกรองแบบปรับตัวนั้นมีความซับซ้อนและเน้นเรื่องคณิตศาสตร์ เพิ่งได้รับตัวชี้ไปยังอัลกอริทึม LMS ดูเหมือนจะไม่บอกอะไรมากมาย หากคุณเขียนซอฟต์แวร์เพื่อใช้งานและไม่สามารถใช้งานได้คุณจะถูกกดอย่างหนักเพื่อเข้าใจปัญหา จากที่กล่าวมานั้นWikipediaมีหน้าที่ดีในตัวกรอง LMS
Jason R

ขอบคุณมาก ! ฉันเข้าใจการทำงานของ LMS และนำไปใช้งาน: D
Prashant Singh

คุณพูดว่า "เพื่อเปลี่ยนความถี่บากของตัวกรองรอยตาม frequncy สกัดจากสัญญาณไฟ" ในขณะที่ตัวอย่าง ECG พูดว่า "และลบเสียงรบกวนจากการบันทึก" แต่ตัวกรองรอยไม่ลบพวกเขาจะคูณและลบออกสัญญาณทั้งหมดที่ความถี่ที่กำหนด ดังนั้นมันจะติดตามความถี่และเฟสของสัญญาณไฟและลบออกทิ้งสัญญาณที่ต้องการที่ความถี่เหล่านั้นหรือไม่ หรือเป็นโมฆะอะไรที่ความถี่เหล่านั้นด้วยตัวกรองรอย? คุณนึกถึงตัวอย่างที่ดีกว่านี้ได้ไหม
endolith

โดยการใช้ไซต์ของเรา หมายความว่าคุณได้อ่านและทำความเข้าใจนโยบายคุกกี้และนโยบายความเป็นส่วนตัวของเราแล้ว
Licensed under cc by-sa 3.0 with attribution required.