التردد استجابة من واحد -4- نقطة تتحرك من المتوسط فلتر

المتوسط ​​المتحرك كمصفاة غالبا ما يستخدم المتوسط ​​المتحرك لتيسير البيانات في وجود ضوضاء. والمتوسط ​​المتحرك البسيط لا يعترف به دائما على أنه مرشاح الاستجابة النبضية المحددة (فير)، وهو في الواقع أحد المرشحات الأكثر شيوعا في معالجة الإشارات. التعامل معها كفلتر يسمح مقارنتها مع، على سبيل المثال، مرشحات المخلوطة نافذة (انظر المقالات على تمريرة المنخفضة. تمريرة عالية، ومرشحات تمريرة النطاق والترفض الفرقة لأمثلة على تلك). والفرق الرئيسي مع تلك المرشحات هو أن المتوسط ​​المتحرك مناسب للإشارات التي ترد المعلومات المفيدة في المجال الزمني. والتي تعد قياسات التمهيد عن طريق حساب المتوسط ​​مثالا رئيسيا. ومن ناحية أخرى، فإن المرشحات المخلوطة بالنافذة، هي عوامل أداء قوية في مجال الترددات. مع تحقيق المساواة في معالجة الصوت كمثال نموذجي. هناك مقارنة أكثر تفصيلا لكلا النوعين من المرشحات في المجال الزمني مقابل نطاق التردد أداء الفلاتر. إذا كانت لديك بيانات يكون كل من نطاق الوقت ونطاق التردد فيها هاما، فقد تحتاج إلى إلقاء نظرة على الاختلافات في المتوسط ​​المتحرك. الذي يعرض عددا من النسخ المرجحة للمتوسط ​​المتحرك الأفضل في ذلك. ويمكن تعريف المتوسط ​​المتحرك للطول (N) كما هو مكتوب كما هو مطبق عادة، مع عينة الانتاج الحالي كمتوسط ​​للعينات السابقة (N). ويرى المتوسط ​​المتحرك أن توليفة تتابع الدخل (شن) ذات نبضة مستطيلة طولها (N) والارتفاع (1N) (لجعل منطقة النبضة، وبالتالي كسب المرشاح ، واحد). في الممارسة العملية، فمن الأفضل أن تأخذ (N) الغريب. وعلى الرغم من إمكانية حساب متوسط ​​متحرك باستعمال عدد متساو من العينات، فإن استخدام قيمة غريبة ل (N) له ميزة مفادها أن تأخر المرشح سيكون عددا صحيحا من العينات، نظرا لأن تأخر المرشاح (N) العينات هو بالضبط ((N-1) 2). ويمكن بعد ذلك مواءمة المتوسط ​​المتحرك تماما مع البيانات الأصلية بتحويله بعدد صحيح من العينات. المجال الزمني نظرا لأن المتوسط ​​المتحرك هو ارتباط مع نبضة مستطيلة، فإن استجابته للتردد هي دالة صادقة. هذا يجعل من شيء مثل المزدوج من المرشح المصدق نافذة، لأن هذا هو التلازم مع نبض مخلص يؤدي إلى استجابة التردد مستطيلة. هذا هو استجابة التردد المخلص الذي يجعل المتوسط ​​المتحرك أداء ضعيف في مجال التردد. ومع ذلك، فإنه يؤدي بشكل جيد جدا في المجال الزمني. ولذلك، فإنه مثالي لنعومة البيانات لإزالة الضوضاء بينما في نفس الوقت لا تزال تحافظ على استجابة خطوة سريعة (الشكل 1). وبالنسبة للضوضاء البيضاء النموذجية المضافة (غوسيان نويز) (أوغن) التي غالبا ما تفترض، فإن متوسطات (N) عينات لها تأثير زيادة شنر بعامل (سرت N). وبما أن الضوضاء بالنسبة للعينات الفردية غير مترابطة، فلا يوجد سبب لمعالجة كل عينة على حدة. وبالتالي، فإن المتوسط ​​المتحرك، الذي يعطي كل عينة نفس الوزن، والتخلص من أقصى قدر من الضوضاء لحدة استجابة خطوة معينة. التنفيذ نظرا لأنه مرشح من نوع فير، يمكن تنفيذ المتوسط ​​المتحرك من خلال الالتفاف. ومن ثم سيكون لها نفس الكفاءة (أو عدم وجودها) مثل أي مرشح آخر لتصفية معلومات الطيران. ومع ذلك، فإنه يمكن أيضا أن تنفذ بشكل متكرر، بطريقة فعالة جدا. ويأتي ذلك مباشرة من التعريف بأن هذه الصيغة هي نتيجة لتعبيرين عن (ين) و (yn1)، أي حيث نلاحظ أن التغيير بين (yn1) و (ين) هو أن مصطلح إضافي (xn1N) يظهر عند في النهاية، في حين تتم إزالة المصطلح (شن-N1N) من البداية. في التطبيقات العملية، غالبا ما يكون من الممكن ترك التقسيم عن طريق (N) لكل مصطلح من خلال تعويض عن المكسب الناتج من (N) في مكان آخر. هذا التنفيذ المتكرر سيكون أسرع بكثير من الالتفاف. ويمكن حساب كل قيمة جديدة (y) بإضافتين فقط، بدلا من الإضافات (N) التي ستكون ضرورية للتنفيذ المباشر للتعريف. شيء واحد للبحث عن مع تنفيذ العودية هو أن أخطاء التقريب سوف تتراكم. قد يكون هذا أو قد لا يكون مشكلة للتطبيق الخاص بك، ولكنه يعني أيضا أن هذا التنفيذ المتكرر سوف تعمل في الواقع بشكل أفضل مع تنفيذ عدد صحيح من مع أرقام نقطة العائمة. هذا أمر غير عادي تماما، حيث أن تنفيذ النقطة العائمة عادة ما يكون أكثر بساطة. يجب أن يكون استنتاج كل هذا أنه يجب أن لا نقلل من فائدة مرشح المتوسط ​​المتحرك البسيط في تطبيقات معالجة الإشارات. أداة تصميم التصفية يتم استكمال هذه المقالة باستخدام أداة تصميم التصفية. قم بتجربة قيم مختلفة ل (N) وتصور الفلاتر الناتجة. جرب الآن استجابة التردد لمرشاح معدل التشغيل استجابة التردد لنظام لتي هي دتفت للاستجابة النبضية، الاستجابة النبضية لمتوسط ​​متحرك L-سامبل هو لأن المرشح المتوسط ​​المتحرك هو فير، فإن استجابة التردد تقلل إلى المحدود سوم يمكننا استخدام هوية مفيدة جدا لكتابة استجابة التردد حيث أننا قد دعونا إ ناقص جوميغا. N 0 و M L ناقص 1. قد نكون مهتمين بحجم هذه الوظيفة من أجل تحديد الترددات التي يتم الحصول عليها من خلال المرشح غير الموهوب والتي تكون موهنة. وفيما يلي مؤامرة من حجم هذه الوظيفة ل L 4 (الأحمر)، 8 (الأخضر)، و 16 (الأزرق). ويتراوح المحور الأفقي من صفر إلى بي راديان لكل عينة. لاحظ أنه في جميع الحالات الثلاث، استجابة التردد لديه خاصية لوباس. عنصر ثابت (صفر تردد) في المدخلات يمر من خلال مرشح غير موهن. يتم التخلص من بعض الترددات الأعلى، مثل بي 2، تماما بواسطة المرشح. ومع ذلك، إذا كان القصد هو تصميم مرشح لوباس، ثم نحن لم تفعل بشكل جيد للغاية. وتخفف بعض الترددات الأعلى بعامل قدره حوالي 110 (للمتوسط ​​المتحرك 16 نقطة) أو 13 (للمتوسط ​​المتحرك لأربع نقاط). يمكننا أن نفعل أفضل بكثير من ذلك. تم إنشاء المؤامرة المذكورة أعلاه بواسطة كود ماتلاب التالي: أوميغا 0: pi400: بي H4 (14) (1-إكس (-iomega4)) (1-إكس (-iomega)) H8 (18) (1-إكس (- (1-إكس (-iomega16)) (1-إكس (-iomega8)) 1-إكس (-iomega)) H16 (116) (1-إكس (-iomega8) (أوميغا، عبس (H4) H16)) محور (0، بي، 0، 1) كوبيرايت كوبي 2000- - جامعة كاليفورنيا، بيركلي تحتاج إلى تصميم مرشح المتوسط ​​المتحرك الذي لديه تردد قطع 7.8 هرتز. لقد استخدمت الفلاتر المتوسطة المتحركة من قبل، ولكن بقدر إم علم، المعلمة الوحيدة التي يمكن أن تتغذى في هو عدد من النقاط التي يتم متوسطها. كيف يمكن أن يتعلق ذلك بتكرار قطع هو معكوس 7.8 هرتز هو 130 مللي ثانية، و إم تعمل مع البيانات التي يتم أخذ عينات في 1000 هرتز. هل يعني هذا أنه يجب أن أستخدم متوسط ​​حجم نافذة مرشح متحرك من 130 عينة أم أن هناك شيء آخر مفقود هنا طلب 18 يوليو 13 في 9:52 مرشح المتوسط ​​المتحرك هو الفلتر المستخدم في المجال الزمني المطلوب إزالته والضجيج المضاف وأيضا لتمهيد الغرض ولكن إذا كنت تستخدم نفس المرشح المتوسط ​​المتحرك في مجال التردد لفصل التردد ثم الأداء سيكون أسوأ. حتى في هذه الحالة استخدام مرشحات نطاق التردد نداش user19373 فب 3 16 في 5:53 المرشح المتوسط ​​المتحرك (المعروف أحيانا بالعامية كمرشح صندوقي) لديه استجابة مستطيلة النبض: أو ذكر بشكل مختلف: تذكر أن استجابة الترددات أنظمة منفصلة يساوي تحويل فورييه المنفصل من وقت الاستجابة، ويمكننا حسابه على النحو التالي: ما كان الأكثر اهتماما في قضيتك هو استجابة حجم مرشح، H (أوميجا). باستخدام اثنين من التلاعب بسيطة، يمكننا الحصول على ذلك في شكل أسهل لفهم: هذا قد لا تبدو أسهل للفهم. ومع ذلك، بسبب هوية يولرز. أذكر ما يلي: لذلك، يمكننا كتابة ما سبق على النحو التالي: كما ذكرت من قبل، ما كنت قلقة حقا حول هو حجم استجابة التردد. لذلك، يمكننا أن نأخذ حجم ما سبق لتبسيط ذلك أبعد من ذلك: ملاحظة: نحن قادرون على إسقاط المصطلحات الأسية بها لأنها لا تؤثر على حجم النتيجة e1 لجميع القيم أوميغا. منذ زي زي لأي اثنين من الأعداد المعقدة محدودة x و y، يمكننا أن نخلص إلى أن وجود الأسي لا تؤثر على استجابة حجم الشاملة (بدلا من ذلك، فإنها تؤثر على استجابة مرحلة النظم). الدالة الناتجة داخل الأقواس حجم هو شكل من نواة ديريشليت. ويسمى أحيانا وظيفة المزامنة الدورية، لأنها تشبه وظيفة المخلوق إلى حد ما في المظهر، ولكن هو الدوري بدلا من ذلك. على أي حال، حيث أن تعريف تردد القطع غير محدد إلى حد ما (نقطة دب 3- نقطة دب -6 أول صف جانبي خالي)، يمكنك استخدام المعادلة المذكورة أعلاه لحل كل ما تحتاجه. على وجه التحديد، يمكنك القيام بما يلي: تعيين H (أوميجا) إلى القيمة المقابلة لاستجابة المرشح الذي تريده في تردد قطع. تعيين أوميغا يساوي تردد قطع. لتعيين تردد مستمر الوقت إلى المجال الوقت المنفصل، تذكر أن أوميغا 2pi فراك، حيث فس هو معدل العينة الخاصة بك. العثور على قيمة N التي تمنحك أفضل اتفاق بين الجانبين الأيسر والأيمن من المعادلة. يجب أن يكون طول المتوسط ​​المتحرك. إذا كان N هو طول المتوسط ​​المتحرك، فإن التردد التقريبي F (صالح لل N غ 2) في التردد المعتاد ففس هو: عكس هذا هو هذه الصيغة صحيحة بشكل غير صحيح بالنسبة إلى N كبيرة، ولها حوالي 2 خطأ ل N2، وأقل من 0.5 ل N4. ملاحظة بعد عامين، هنا أخيرا ما كان النهج الذي اتبع. واستندت النتيجة إلى تقريب طيف السعة ما حول f0 كمقطع مكافئ (سلسلة الترتيب الثاني) وفقا لما (أوميغا) تقريبا 1 (فراك - frac) Omega2 التي يمكن جعلها أكثر دقة بالقرب من عبور الصفر من ما (أوميغا) - فراك عن طريق ضرب أوميغا بواسطة معامل الحصول على ما (أوميغا) تقريبا 10.907523 (فراك - frac) Omega2 حل ما (أوميغا) - frac 0 يعطي النتائج أعلاه، حيث 2pi F أوميغا. كل ما سبق يتعلق 3dB قطع تردد، موضوع هذا المنصب. في بعض الأحيان على الرغم من أنه من المثير للاهتمام الحصول على ملف التوهين في نطاق التوقف الذي يمكن مقارنته مع مرشح إر منخفض التصفية المنخفض الأول (ليد القطب الواحد) مع تردد معين 3dB قطع (ويسمى هذا ليف أيضا تكامل تسرب، وجود قطب ليس بالضبط في العاصمة ولكن بالقرب منه). في الواقع على حد سواء ما و 1 النظام إير إر يكون ديك -20dBdecade المنحدر في وقف الفرقة (واحد يحتاج إلى أكبر N من واحد المستخدمة في الشكل، N32، لمعرفة هذا)، ولكن في حين أن ما لديه نول الطيفية في فن و 1F إيفيلوب، مرشح إير لديه ملف تعريف 1f فقط. إذا كان المرء يريد الحصول على مرشح ما مع قدرات مماثلة تصفية الضوضاء مثل هذا المرشح إير، ويطابق قطع 3DB قطع الترددات لتكون هي نفسها، عند مقارنة اثنين من أطياف، وقال انه يدرك أن تموج الفرقة توقف مرشح ما ينتهي 3DB أدناه من مرشح إير. من أجل الحصول على نفس تموج وقف الفرقة (أي نفس التوهين قوة الضوضاء) كما مرشح إير يمكن تعديل الصيغ على النحو التالي: لقد عثرت على السيناريو ماثيماتيكا حيث احسبت قطع لعدة مرشحات، بما في ذلك واحد ما. واستندت النتيجة على تقريب الطيف ما حول f0 كما القطع المكافئ وفقا لما (أوميغا) سين (OmegaN2) سين (Omega2) أوميغا 2PF ما (F) تقريبا N16F2 (N-N3) pi2. واستخلاص المعبر مع 1sqrt من هناك. نداش ماسيمو 17 يناير 16 في 2:08