一种低通滤波器滤波方法和相关设备与流程

本发明涉及数据处理，具体涉及一种低通滤波器滤波方法和相关设备。

背景技术：

1、在现在的电子系统中，大部分的adc通过对信号过采样来提高系统的性能，若是系统直接将采样后的信号进行处理，会给系统带来非常大的功耗，并且由于系统的处理速度有限，往往难以对采样得到的高速率数字信号直接进行各种类别的实时处理。

2、如何提供一种高质量的滤波信号，是本领域技术人员亟待解决的技术问题之一。

技术实现思路

1、有鉴于此，本发明实施例提供一种低通滤波器滤波方法和相关设备，以提供一种高质量的滤波信号。

2、为实现上述目的，本发明实施例提供如下技术方案：

3、一种低通滤波方法，包括：

4、基于滤波器的输入信号的频带确定滤波器的滤波频带；

5、基于所述滤波频带计算所述滤波器的扩展惯性环节的时间常数系数；

6、基于不同的预设计算方案采用所述时间常数系数和滤波器的采样频率计算得到第一传递函数和第二传递函数；

7、采用第一扩展惯性积分环节基于所述第一传递函数对输入信号进行扩展惯性积分处理，得到具有积分滞后的第一扩展信号；

8、采用第二扩展惯性积分环节基于所述第二传递函数对输入信号进行扩展惯性积分处理，得到具有积分滞后的第二扩展信号，所述第一扩展惯性积分环节和所述第二扩展惯性积分环节具有不同时间常数；

9、采用所述第一调整系数对所述第一扩展信号进行修正；

10、采用所述第二调整系数对所述第二扩展信号进行修正；

11、将修正后的第一扩展信号与修正后的第二扩展信号之差作为滤波器的输出信号。

12、可选的，上述低通滤波方法中，所述基于滤波器的输入信号的频带确定滤波器的滤波频带，包括：

13、获取滤波器的输入信号的频带fv；

14、基于公式fd＝(1/5～5)fv确定所述滤波器的滤波频带fd的范围。

15、可选的，上述低通滤波方法中，基于所述滤波频带计算所述滤波器的扩展惯性环节的时间常数系数，包括：

16、获取所述滤波器的采样频率fs；

17、基于公式ts＝1/fs，c0＝nσ，σ＝1.01～1.2计算得到时间常数系数n，所述ωd为滤波器的带宽。

18、可选的，上述低通滤波方法中，所述基于不同的预设计算方案采用所述时间常数系数和滤波器的采样频率计算得到第一传递函数和第二传递函数，包括：

19、基于公式计算得到第一传递系数g1(s)；

20、基于公式计算得到第二传递系数g2(s)；

21、所述β表示滤波器的幅值校正系数，所述τ1＝nts，所述τ2＝nσ2ts,所述s表示预设系数。

22、可选的，上述低通滤波方法中，第一调整系数第二调整系数

23、其中，所述δ表示滤波器相位移动调整量。

24、可选的，上述低通滤波方法中，所述将修正后的第一扩展信号与修正后的第二扩展信号之差作为滤波器的输出信号，包括：

25、基于公式对所述修正后的第一扩展信号和修正后的第二扩展信号进行运算，得到滤波器的输出信号

26、其中，

27、

28、v(k)表示第k时刻的输入信号；

29、所述y1(k)第k时刻第一扩展惯性积分环节的输出信号；

30、所述y2(k)第k时刻第二扩展惯性积分环节的输出信号。

31、一种低通滤波装置，包括：

32、参数计算单元，用于基于滤波器的输入信号的频带确定滤波器的滤波频带；基于所述滤波频带计算所述滤波器的扩展惯性环节的时间常数系数；基于不同的预设计算方案采用所述时间常数系数和滤波器的采样频率计算得到第一传递函数和第二传递函数；

33、扩展单元，用于采用第一扩展惯性积分环节基于所述第一传递函数对输入信号进行扩展惯性积分处理，得到具有积分滞后的第一扩展信号；采用第二扩展惯性积分环节基于所述第二传递函数对输入信号进行扩展惯性积分处理，得到具有积分滞后的第二扩展信号，所述第一扩展惯性积分环节和所述第二扩展惯性积分环节具有不同时间常数；

34、修正单元，用于采用所述第一调整系数对所述第一扩展信号进行修正；采用所述第二调整系数对所述第二扩展信号进行修正；

35、输出信号计算单元，用于将修正后的第一扩展信号与修正后的第二扩展信号之差作为滤波器的输出信号。

36、可选的，上述低通滤波装置中，所述参数计算单元在基于滤波器的输入信号的频带确定滤波器的滤波频带时，具体用于：

37、获取滤波器的输入信号的频带fv；

38、基于公式fd＝(1/5～5)fv确定所述滤波器的滤波频带fd的范围。

39、一种低通滤波器，应用有上述任意一项所述的低通滤波装置。

40、一种电子设备，应用有上述低通滤波器。

41、基于上述技术方案，本发明实施例提供的上述方案，首先确定输入信号的频带，基于所述输入信号的频带确定滤波器需要的带宽，从而确定滤波器的惯性环节的时间常数系数，再采用具有不同时间常数的第一扩展惯性积分环节和第二扩展惯性积分环节对所述输入信号进行处理，并采用各个扩展惯性积分环节对应的调整系数对输出结果进行修正，将修正后的第一扩展信号与修正后的第二扩展信号之差作为滤波器的输出信号，从而获得了一定范围内的具有光滑特性、相位滞后接近0、具有幅值校正作用的近似理想低通滤方案，从而提供了一种高质量的滤波信号。

技术特征：

1.一种低通滤波方法，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的低通滤波方法，其特征在于，所述基于滤波器的输入信号的频带确定滤波器的滤波频带，包括：

3.根据权利要求2所述的低通滤波方法，其特征在于，基于所述滤波频带计算所述滤波器的扩展惯性环节的时间常数系数，包括：

4.根据权利要求3所述的低通滤波方法，其特征在于，所述基于不同的预设计算方案采用所述时间常数系数和滤波器的采样频率计算得到第一传递函数和第二传递函数，包括：

5.根据权利要求4所述的低通滤波方法，其特征在于，第一调整系数第二调整系数

6.根据权利要求5所述的低通滤波方法，其特征在于，所述将修正后的第一扩展信号与修正后的第二扩展信号之差作为滤波器的输出信号，包括：

7.一种低通滤波装置，其特征在于，包括：

8.根据权利要求7所述的低通滤波装置，其特征在于，所述参数计算单元在基于滤波器的输入信号的频带确定滤波器的滤波频带时，具体用于：

9.一种低通滤波器，其特征在于，应用有权利要求7-8任意一项所述的低通滤波装置。

10.一种电子设备，其特征在于，应用有权利要求9所述的低通滤波器。

技术总结
本发明提供一种低通滤波器滤波方法和相关设备，方案首先确定输入信号的频带，基于所述输入信号的频带确定滤波器需要的带宽，从而确定滤波器的惯性环节的时间常数系数，再采用具有不同时间常数的第一扩展惯性积分环节和第二扩展惯性积分环节对所述输入信号进行处理，并采用各个扩展惯性积分环节对应的调整系数对输出结果进行修正，将修正后的第一扩展信号与修正后的第二扩展信号之差作为滤波器的输出信号，从而获得了一定范围内的具有光滑特性、相位滞后接近0、具有幅值校正作用的近似理想低通滤方案，从而提供了一种高质量的滤波信号。

技术研发人员：谢云德,黄作东,佘龙华,何展宏,刘标,铁强
受保护的技术使用者：北京轨道交通技术装备集团有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15