一種動態(tài)可變時間常數(shù)濾波器及濾波方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種動態(tài)可變時間常數(shù)濾波器及濾波方法，涉及電子電路領(lǐng)域，用以解決濾波器的時間常數(shù)選擇時，快速響應(yīng)和低噪聲的矛盾。濾波器包括：快速響應(yīng)濾波器和慢速響應(yīng)濾波器，以及與快速響應(yīng)濾波器和慢速響應(yīng)濾波器均相連的變權(quán)重合成器。方法包括：將輸入信號同時輸入到快速響應(yīng)濾波器和慢速響應(yīng)濾波器分別處理；將快速響應(yīng)濾波器的輸出信號和慢速響應(yīng)濾波器的輸出信號同時輸入變權(quán)重合成器；變權(quán)重合成器對快速響應(yīng)濾波器的輸出信號和慢速響應(yīng)濾波器的輸出信號分別賦以相應(yīng)的權(quán)重系數(shù)，并合成并輸出。本發(fā)明可以通過權(quán)重系數(shù)信號有效的控制濾波器響應(yīng)時間常數(shù)，并且在時間常數(shù)調(diào)整過程中，輸出始終保持平穩(wěn)，無輸出跳動現(xiàn)象。
【專利說明】一種動態(tài)可變時間常數(shù)濾波器及濾波方法 【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及電子電路領(lǐng)域，尤其是一種動態(tài)可變時間常數(shù)濾波器及濾波方法。 【【背景技術(shù)】】
[0002] 目前編碼器被普遍用于伺服電機(jī)、智能機(jī)器人、數(shù)控機(jī)床等領(lǐng)域，是一種把角位移 或直線位移轉(zhuǎn)換成電信號的精密測量裝置，前者稱為碼盤，后者稱為碼尺。按照讀出方式編 碼器可以分為接觸式和非接觸式兩種;按照工作原理編碼器可分為增量式和絕對式兩類。 增量式編碼器是將位移轉(zhuǎn)換成周期性的電信號，再把這個電信號轉(zhuǎn)變成計數(shù)脈沖，用脈沖 的個數(shù)表示位移的大小。絕對式編碼器的每一個位置對應(yīng)一個確定的數(shù)字碼。
[0003] 按照編碼器工作原理，主要有光柵編碼器、磁柵編碼器和容柵編碼器。光柵編碼器 利用光線通過光柵碼盤旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的干涉條紋明暗變化來檢測位置或運動;磁柵編碼器利用 磁場的霍爾效應(yīng)來檢測磁柵碼盤的運動;而容柵編碼器則通過相對的兩片印刷電路板相對 運動產(chǎn)生的電容變化來進(jìn)行位移的精密檢測。
[0004] 無論光柵編碼器、磁柵編碼器還是容柵編碼器，所用碼盤的刻線決定了其物理分 辨率。提升物理分辨率必然要增加編碼器的制造加工難度，提高成本，而且分辨率提升極限 受制于工業(yè)制造技術(shù)的限制。
[0005] 因此，為了提升編碼器的分辨率，在物理分辨率不變的情況下，往往采用細(xì)分方法 來進(jìn)一步提高編碼器輸出分辨率。
[0006] 然而，隨著細(xì)分系數(shù)的增加，編碼器前端采集的信號的微小變化，都會造成編碼器 輸出的跳動，甚至等編碼器完全沒有運動的情況下，由于環(huán)境噪聲和電路噪聲的影響，編碼 器的輸出信號不停的變化。
[0007] 為了解決編碼器穩(wěn)定性問題，在細(xì)分編碼器的輸出前往往加入濾波器，以濾除造 成編碼器輸出跳動的干擾信號。但是濾波器的引用，會使編碼器的輸出響應(yīng)速度變慢，在高 速運動的系統(tǒng)中，造成控制精度下降。
[0008] 因此，輸出濾波器的時間常數(shù)選擇變得十分困難和敏感。時間常數(shù)過小，無法濾除 噪聲;而時間常數(shù)過大，又影響響應(yīng)速度。 【
【發(fā)明內(nèi)容】
】
[0009] 本發(fā)明提供了一種動態(tài)可變時間常數(shù)濾波器及濾波方法，用以解決濾波器的時間 常數(shù)選擇時，快速響應(yīng)和低噪聲的矛盾。
[0010] 本發(fā)明的一種動態(tài)可變時間常數(shù)濾波器，包括:快速響應(yīng)濾波器和慢速響應(yīng)濾波 器，以及與所述快速響應(yīng)濾波器和慢速響應(yīng)濾波器均相連的變權(quán)重合成器;將輸入信號同 時輸入到所述的快速響應(yīng)濾波器和慢速響應(yīng)濾波器分別處理后分兩路輸入所述的變權(quán)重 合成器，經(jīng)由所述變權(quán)重合成器合成所述輸入的兩路信號后輸出信號。
[0011] 其中，所述的快速響應(yīng)濾波器采用一階濾波器、二階濾波器，或高階濾波器;所述 的慢速響應(yīng)濾波器采用一階濾波器、二階濾波器，或高階濾波器。
[0012] 其中所述的快速響應(yīng)濾波器和慢速響應(yīng)濾波器分別為時間常數(shù)不同的低通濾波 器。
[0013] 其中，所述的變權(quán)重合成器包括:快速信號乘法器，慢速信號乘法器，與所述慢速 信號乘法器連接的運算器，以及與所述快速信號乘法器和慢速信號乘法器均相連的加法 器;快速響應(yīng)濾波器輸出的快速信號與快速權(quán)重系數(shù)被送進(jìn)快速信號乘法器做有符號乘法 運算，乘積輸入到所述加法器；同時，慢速響應(yīng)濾波器輸出的慢速信號與運算器計算得到的 慢速權(quán)重系數(shù)被送進(jìn)慢速信號乘法器做有符號乘法運算，乘積輸入到所述加法器;所述加 法器將兩路輸入信號相加，得到合成后輸出信號。
[0014] 本發(fā)明的一種動態(tài)可變時間常數(shù)的濾波方法，包括下列步驟:S1、將輸入信號同時 輸入到快速響應(yīng)濾波器和慢速響應(yīng)濾波器分別處理;S2、將快速響應(yīng)濾波器的輸出信號和 慢速響應(yīng)濾波器的輸出信號同時輸入變權(quán)重合成器;S3、變權(quán)重合成器對所述快速響應(yīng)濾 波器的輸出信號和慢速響應(yīng)濾波器的輸出信號分別賦以相應(yīng)的權(quán)重系數(shù)，并合成并輸出。
[0015] 其中，所述慢速濾波器的時間常數(shù)大于等于快速濾波器的時間常數(shù)的10倍。
[0016] 其中，步驟S1中所述的快速響應(yīng)濾波器和慢速響應(yīng)濾波器進(jìn)行信號處理時，系數(shù) 的計算公式為：
;其中，N為濾波器階數(shù)，t為時間常數(shù)，T s為采樣時間間隔。
[0018] 其中，步驟S3中所述的權(quán)重系數(shù)具體是所述賦給快速響應(yīng)濾波器輸出信號的權(quán)重 系數(shù)與賦給慢速響應(yīng)濾波器輸出信號的權(quán)重系數(shù)之和等于1;
[0019] Kfast = K；
[0020] Ksi?=l-K;其中，K為權(quán)重系數(shù);Kfast為賦給快速響應(yīng)濾波器輸出信號的快速權(quán)重 系數(shù);K sl?S賦給慢速響應(yīng)濾波器輸出信號的慢速權(quán)重系數(shù)。
[0021 ]其中，步驟S3中所述的變權(quán)重合成器對所述快速響應(yīng)濾波器的輸出信號和慢速響 應(yīng)濾波器的輸出信號分別賦以相應(yīng)的權(quán)重系數(shù)，并合成并輸出，具體是快速響應(yīng)濾波器輸 出的快速信號與快速權(quán)重系數(shù)做有符號乘法運算，同時，慢速響應(yīng)濾波器輸出的慢速信號 與慢速權(quán)重系數(shù)做有符號乘法運算;再相加得到合成后輸出信號；
[0022] Output = Xfast*K+Xsi?*(l-K);其中：Xfast為快速響應(yīng)濾波器的輸出信號;X si?為慢 速響應(yīng)濾波器的輸出信號;K為權(quán)重系數(shù)。
[0023] 本發(fā)明的動態(tài)可變時間常數(shù)濾波器及濾波方法中輸入信號被同時輸入到快速響 應(yīng)濾波器和慢速響應(yīng)濾波器，濾波器的輸出信號進(jìn)入變權(quán)重合成器，通過調(diào)整權(quán)重系數(shù)可 實現(xiàn)改變?yōu)V波器響應(yīng)速度的目的。 【【附圖說明】】
[0024] 圖1是本發(fā)明實施例1的動態(tài)可變時間常數(shù)濾波器示意圖；
[0025]圖2是本發(fā)明實施例1的數(shù)字一階低通濾波器的原理圖；
[0026]圖3是本發(fā)明實施例1的變權(quán)重合成器13的原理結(jié)構(gòu)示意圖；
[0027]圖4是本發(fā)明實施例2的動態(tài)可變時間常數(shù)的濾波方法流程圖；
[0028]圖5是本發(fā)明實施例2的數(shù)字一階低通濾波器的原理圖；
[0029]圖6是本發(fā)明實施例2的變權(quán)重合成器工作原理圖；
[0030] 圖7是本發(fā)明實施例的權(quán)重系數(shù)與濾波器響應(yīng)速度曲線圖；
[0031] 圖8是本發(fā)明實施例的實測輸出波形圖。 【【具體實施方式】】
[0032] 經(jīng)發(fā)明人研究發(fā)現(xiàn)，傳統(tǒng)的數(shù)字濾波器，通過改變運算系數(shù)的方法可以實現(xiàn)時間 常數(shù)的調(diào)整，但是在改變運算系數(shù)的同時，會造成輸出結(jié)果的階躍跳變，這種方法不適用于 實時性和平穩(wěn)性要求很高的系統(tǒng)，例如旋轉(zhuǎn)編碼器和直線位置編碼器。因此，發(fā)明人提出了 一種動態(tài)可變時間常數(shù)濾波器及濾波方法，適用于模擬濾波器或者數(shù)字濾波器，通過該方 案可以實現(xiàn)動態(tài)調(diào)整濾波器的時間常數(shù)，同時輸出不會產(chǎn)生階躍跳變。以下通過實施例進(jìn) 一步詳述。
[0033] 實施例1、本實施例的動態(tài)可變時間常數(shù)濾波器，參見圖1所示，包括:快速響應(yīng)濾 波器11和慢速響應(yīng)濾波器12,以及與快速響應(yīng)濾波器11和慢速響應(yīng)濾波器12均相連的變權(quán) 重合成器13。將輸入信號同時輸入到快速響應(yīng)濾波器11和慢速響應(yīng)濾波器12分別處理后分 兩路輸入變權(quán)重合成器13,通過調(diào)整權(quán)重系數(shù)可實現(xiàn)改變?yōu)V波器響應(yīng)速度的目的，再經(jīng)由 變權(quán)重合成器合成輸入的兩路信號后輸出信號。
[0034] 在具體實現(xiàn)中，快速響應(yīng)濾波器11和慢速響應(yīng)濾波器12分別為時間常數(shù)不同的數(shù) 字低通濾波器，快速響應(yīng)濾波器11和慢速響應(yīng)濾波器12的時間常數(shù)可根據(jù)實際應(yīng)用選取， 一般要求慢速響應(yīng)濾波器12的時間常數(shù)是快速響應(yīng)濾波器11的時間常數(shù)的10倍或以上，具 體濾波器可采用但不限于巴特沃斯濾波器、切此雪夫濾波器或橢圓濾波器。快速響應(yīng)濾波 器11可以采用一階濾波器、二階濾波器，或高階濾波器，同理慢速響應(yīng)濾波器12也可采用一 階濾波器、二階濾波器，或高階濾波器。以數(shù)字一階低通濾波器為例，參見圖2所示為數(shù)字一 階低通濾波器的原理圖，濾波器的響應(yīng)特性由其中濾波器系數(shù)al、b0、bl決定。
[0035] 變權(quán)重合成器13的原理結(jié)構(gòu)示意圖參見圖3所示，包括:快速信號乘法器131，慢速 信號乘法器132,與慢速信號乘法器132連接的運算器133,以及與快速信號乘法器131和慢 速信號乘法器132均相連的加法器134。
[0036] 快速響應(yīng)濾波器11輸出的快速信號與快速權(quán)重系數(shù)(等于權(quán)重系數(shù))被送進(jìn)快速 信號乘法器131做有符號乘法運算，乘積輸入到加法器134;同時，慢速響應(yīng)濾波器12輸出的 慢速信號與運算器133計算得到的慢速權(quán)重系數(shù)(與快速權(quán)重系數(shù)之和等于1)被送進(jìn)慢速 信號乘法器132做有符號乘法運算，乘積輸入到加法器134;加法器134將兩路輸入信號相 加，得到合成后輸出信號。
[0037] 實施例2、本實施例的動態(tài)可變時間常數(shù)的濾波方法，參見圖4所示，包括下列主要 步驟：
[0038] S21、將輸入信號同時輸入到快速響應(yīng)濾波器和慢速響應(yīng)濾波器分別處理。
[0039]更為具體的，快速響應(yīng)濾波器和慢速響應(yīng)濾波器同時接收輸入信號，并保持連續(xù) 工作狀態(tài)?？焖夙憫?yīng)濾波器和慢速響應(yīng)濾波器分別為時間常數(shù)不同的數(shù)字低通濾波器，包 括但不限于巴特沃斯濾波器、切比雪夫濾波器或橢圓濾波器。快速響應(yīng)濾波器可以采用一 階濾波器、二階濾波器，或高階濾波器，同理慢速響應(yīng)濾波器也可采用一階濾波器、二階濾 波器，或高階濾波器。本實施例中以數(shù)字一階低通濾波器為例，如圖5所示為數(shù)字一階低通 濾波器的原理圖。濾波器的響應(yīng)特性由其中濾波器系數(shù)al、b0、bl決定。
[0040]快速響應(yīng)濾波器和慢速響應(yīng)濾波器的時間常數(shù)可根據(jù)實際應(yīng)用選取，一般要求慢 速響應(yīng)濾波器的時間常數(shù)是快速響應(yīng)濾波器的時間常數(shù)的10倍或以上。濾波器中系數(shù)的計 算如公式一所示：
[0042 ]其中，N為濾波器階數(shù)，t為時間常數(shù)，Ts為采樣時間間隔。
[0043] 在本實施例中，采樣時間間隔Ts為20ys，快速響應(yīng)濾波器時間常數(shù)Tfast設(shè)定為 0.159ms，濾波器階數(shù)N為一階。根據(jù)公式一，由數(shù)學(xué)工具"Matlab"軟件計算得出：
[0044] b0 = 0.059245110266641
[0045] bl=0.059245110266641
[0046] a0 = 1
[0047] al =-0.881509779466719
[0048]同理，慢速響應(yīng)濾波器時間常數(shù)ts1qw設(shè)定為1.59ms(即以快速響應(yīng)濾波器時間常 數(shù)Tfast的10倍為例），根據(jù)公式一，由數(shù)學(xué)工具"Matlab"軟件計算得出：
[0049] b0 = 0.006250081893323
[0050] bl=0.006250081893323
[0051] a0 = 1
[0052] al =-0.987499836213355
[0053]再根據(jù)圖5所示的結(jié)構(gòu)，利用以上計算取得的a，b參數(shù)，使用verilog集成電路芯片 設(shè)計語言描述，構(gòu)建出快速響應(yīng)濾波器和慢速響應(yīng)濾波器的芯片內(nèi)部邏輯電路。
[0054] S22、將快速響應(yīng)濾波器的輸出信號和慢速響應(yīng)濾波器的輸出信號同時輸入變權(quán) 重合成器。
[0055] S23、變權(quán)重合成器對快速響應(yīng)濾波器的輸出信號和慢速響應(yīng)濾波器的輸出信號 分別賦以相應(yīng)的權(quán)重系數(shù)，并合成并輸出。
[0056]更為具體的，變權(quán)重合成器工作原理如圖6所示，賦給快速響應(yīng)濾波器輸出信號的 權(quán)重系數(shù)與賦給慢速響應(yīng)濾波器輸出信號的權(quán)重系數(shù)之和等于1，可以采用圖6中的運算器 運算權(quán)重系數(shù)，運算方法如公式二所示：：
[0057] Kfast = K；
[0058] Ksi〇w=l-K 公式二
[0059] 其中，K為權(quán)重系數(shù);Kfast為賦給快速響應(yīng)濾波器輸出信號的快速權(quán)重系數(shù);Ksi?為 賦給慢速響應(yīng)濾波器輸出信號的慢速權(quán)重系數(shù)。
[0060] 快速信號輸入Xfast來自快速響應(yīng)濾波器的輸出，該信號與快速權(quán)重系數(shù)Kfast被送 進(jìn)快速信號乘法器做有符號乘法運算，乘積輸入到加法器。同時，慢速信號輸入x sl?來自慢 速響應(yīng)濾波器的輸出，該信號與慢速權(quán)重系數(shù)Ksl?被送進(jìn)慢速信號乘法器做有符號乘法運 算，乘積輸入到加法器。加法器將兩路輸入信號相加，得到濾波器合成后輸出信號。具體可 變權(quán)重合成器的傳遞函數(shù)公式三：
[0061] Output=Xfast*K+Xsi〇w*(l-K)；公式三
[0062] 其中:Xfast為快速響應(yīng)濾波器的輸出信號；
[0063] Xsi?為慢速響應(yīng)濾波器的輸出信號；
[0064] K為權(quán)重系數(shù)。
[0065] 綜上所述，作為編碼器的濾波器，其功能是盡量多的濾除隨機(jī)干擾和噪聲，同時對 有效測量信號的影響要盡量小，對于高精度編碼器，要求其引入的附加跳動小于最小測量 分辨率。同時，編碼器用于多種運動物理量的測量，被測目標(biāo)的運動速度范圍非常寬泛，對 于旋轉(zhuǎn)編碼器，要求可測量的速度范圍是零到數(shù)萬rpm(每分鐘轉(zhuǎn)數(shù)）。為了滿足編碼器寬轉(zhuǎn) 速范圍和高精度的要求，本專利的動態(tài)可變時間常數(shù)濾波器及濾波方法，可根據(jù)被測目標(biāo) 的運動速度，調(diào)整響應(yīng)時間，即滿足高速運動時的快速響應(yīng)，同時也滿足低速或靜止?fàn)顟B(tài)的 高穩(wěn)定性要求。而且，在調(diào)整過程中，不引入附加跳動干擾。
[0066] 對于數(shù)字低通濾波器，常規(guī)的時間常數(shù)調(diào)整方法是改變其濾波系數(shù)，即圖5中的a， b的數(shù)值。但這種做法只適用于靜態(tài)調(diào)整，如果在系統(tǒng)運行過程中改變?yōu)V波器的系數(shù)，濾波 器的輸出會產(chǎn)生非常大的輸出跳動，這是編碼器產(chǎn)品完全不能接受的。本發(fā)明使用了兩個 時間常數(shù)不同的濾波器，快速響應(yīng)濾波器和慢速響應(yīng)濾波器，而且兩個濾波器同時工作，其 輸出同時跟蹤輸入信號的低頻及直流成分。
[0067] 變權(quán)重合成器根據(jù)預(yù)制的權(quán)重把兩個濾波器的輸出信號進(jìn)行合成，其輸出傳遞函 數(shù)如公式三。由公式三可知，在極端情況下，例如K = 0，在此情況下，公式三可化簡為Output = Xsi?。即濾波器特性完全由慢速濾波器決定。當(dāng)K = 1的時候，在此情況下，公式三可化簡 為〇Utput = Xfast。即濾波器特性完全由快速濾波器決定。而當(dāng)常規(guī)情況下，濾波器輸出為快 速和慢速濾波器輸出的加權(quán)平均。即等加權(quán)系數(shù)K從0緩慢變化到1的時候，濾波器響應(yīng)時間 常數(shù)逐步加快，權(quán)重系數(shù)與濾波器響應(yīng)速度曲線如圖7所示。
[0068] 本專利的動態(tài)可變時間常數(shù)濾波器及濾波方法的另外一個重要特性是，當(dāng)調(diào)整時 間常數(shù)的時候，不會造成輸出的跳動。由公式二可推導(dǎo)出，即快慢權(quán)重系數(shù)的和恒定為"1"， 因此，在調(diào)整權(quán)重系數(shù)K的時候，輸出不會產(chǎn)生跳動干擾。
[0069] 本專利的動態(tài)可變時間常數(shù)濾波器及濾波方法實測輸出波形如圖8所示。圖中最 上方一行的波形為濾波器輸入信號，在基頻上疊加了高頻的噪聲信號；中間一行的波形為 濾波器輸出波形;最下方一行為控制濾波器時間常數(shù)的權(quán)重系數(shù)。圖中最左邊一列的區(qū)域 為濾波器設(shè)置在快速響應(yīng)模式下的工作情況，權(quán)重系數(shù)為"1"，與之對應(yīng)的輸出波形，輸出 噪聲水平較高。因為此時濾波器響應(yīng)速度快，頻率帶寬較寬，所以只有輸入信號中高頻噪聲 可以有效濾除，較低頻的噪聲，仍然可以通過濾波器。圖中中間一列的區(qū)域是"過渡區(qū)域"， 在此區(qū)域，權(quán)重系數(shù)逐漸較小，從"1"緩慢變化為"〇"。在此區(qū)域，可見濾波器輸出信號噪聲 水平隨著權(quán)重系數(shù)的下降而減小。而且，在此區(qū)域，輸出信號保持平緩變化，并無跳動現(xiàn)象 發(fā)生。圖中最右邊一列的區(qū)域為濾波器過渡到慢速響應(yīng)模式下的工作情況，權(quán)重系數(shù)為 "0"，與之對應(yīng)的輸出波形，輸出噪聲水平低。因為此時濾波器響應(yīng)速度慢，頻率帶寬變窄， 所以輸入信號中高頻噪聲及低頻噪聲均得到有效濾除。
[0070] 可見，本專利的動態(tài)可變時間常數(shù)濾波器及濾波方法可以通過權(quán)重系數(shù)信號有效 的控制濾波器響應(yīng)時間常數(shù)。并且在時間常數(shù)調(diào)整過程中，輸出始終保持平穩(wěn)，無輸出跳動 現(xiàn)象。
[0071] 這里本發(fā)明的描述和應(yīng)用都只是說明性和示意性的，并非是想要將本發(fā)明的范圍 限制在上述實施例中。這里所披露的實施例的變形和改變是完全可能的，對于那些本領(lǐng)域 的普通技術(shù)人員來說，實施例的替換和等效的各種部件均是公知的。本領(lǐng)域技術(shù)人員還應(yīng) 該清楚的是，在不脫離本發(fā)明的精神或本質(zhì)特征的情況下，本發(fā)明可以以其它形式、結(jié)構(gòu)、 布置、比例，以及用其它組件、材料和部件來實現(xiàn)，以及在不脫離本發(fā)明范圍和精神的情況 下，可以對這里所披露的實施例進(jìn)行其它變形和改變。
【主權(quán)項】
1. 一種動態(tài)可變時間常數(shù)濾波器，其特征在于，包括:快速響應(yīng)濾波器和慢速響應(yīng)濾波 器，以及與所述快速響應(yīng)濾波器和慢速響應(yīng)濾波器均相連的變權(quán)重合成器； 將輸入信號同時輸入到所述的快速響應(yīng)濾波器和慢速響應(yīng)濾波器分別處理后分兩路 輸入所述的變權(quán)重合成器，經(jīng)由所述變權(quán)重合成器合成所述輸入的兩路信號后輸出信號。2. 如權(quán)利要求1所述的動態(tài)可變時間常數(shù)濾波器，其特征在于，所述的快速響應(yīng)濾波器 采用一階濾波器、二階濾波器，或高階濾波器;所述的慢速響應(yīng)濾波器采用一階濾波器、二 階濾波器，或高階濾波器。3. 如權(quán)利要求1所述的動態(tài)可變時間常數(shù)濾波器，其特征在于，所述的快速響應(yīng)濾波器 和慢速響應(yīng)濾波器分別為時間常數(shù)不同的低通濾波器。4. 如權(quán)利要求1所述的動態(tài)可變時間常數(shù)濾波器，其特征在于，所述的變權(quán)重合成器包 括:快速信號乘法器，慢速信號乘法器，與所述慢速信號乘法器連接的運算器，以及與所述 快速信號乘法器和慢速信號乘法器均相連的加法器； 快速響應(yīng)濾波器輸出的快速信號與快速權(quán)重系數(shù)被送進(jìn)快速信號乘法器做有符號乘 法運算，乘積輸入到所述加法器;同時，慢速響應(yīng)濾波器輸出的慢速信號與運算器計算得到 的慢速權(quán)重系數(shù)被送進(jìn)慢速信號乘法器做有符號乘法運算，乘積輸入到所述加法器;所述 加法器將兩路輸入信號相加，得到合成后輸出信號。5. -種動態(tài)可變時間常數(shù)的濾波方法，其特征在于，包括下列步驟： 51、 將輸入信號同時輸入到快速響應(yīng)濾波器和慢速響應(yīng)濾波器分別處理； 52、 將快速響應(yīng)濾波器的輸出信號和慢速響應(yīng)濾波器的輸出信號同時輸入變權(quán)重合成 器； 53、 變權(quán)重合成器對所述快速響應(yīng)濾波器的輸出信號和慢速響應(yīng)濾波器的輸出信號分 別賦以相應(yīng)的權(quán)重系數(shù)，并合成并輸出。6. 如權(quán)利要求5所述動態(tài)可變時間常數(shù)的濾波方法，其特征在于，所述慢速濾波器的時 間常數(shù)大于等于快速濾波器的時間常數(shù)的10倍。7. 如權(quán)利要求6所述動態(tài)可變時間常數(shù)的濾波方法，其特征在于，步驟Sl中所述的快速 響應(yīng)濾波器和慢速響應(yīng)濾波器進(jìn)行信號處理時，系數(shù)的計算公式為：實中，N為濾波器階數(shù)，τ為時間常數(shù)，Ts為采樣時間間隔。8. 如權(quán)利要求5所述動態(tài)可變時間常數(shù)的濾波方法，其特征在于，步驟S3中所述的權(quán)重 系數(shù)具體是所述賦給快速響應(yīng)濾波器輸出信號的權(quán)重系數(shù)與賦給慢速響應(yīng)濾波器輸出信 號的權(quán)重系數(shù)之和等于1; Kfast - K ； Kslow- I-K ； 其中，K為權(quán)重系數(shù);Kfast為賦給快速響應(yīng)濾波器輸出信號的快速權(quán)重系數(shù);Ksi?為賦給 慢速響應(yīng)濾波器輸出信號的慢速權(quán)重系數(shù)。9. 如權(quán)利要求8所述動態(tài)可變時間常數(shù)的濾波方法，其特征在于，步驟S3中所述的變權(quán) 重合成器對所述快速響應(yīng)濾波器的輸出信號和慢速響應(yīng)濾波器的輸出信號分別賦以相應(yīng) 的權(quán)重系數(shù)，并合成并輸出，具體是快速響應(yīng)濾波器輸出的快速信號與快速權(quán)重系數(shù)做有 符號乘法運算，同時，慢速響應(yīng)濾波器輸出的慢速信號與慢速權(quán)重系數(shù)做有符號乘法運算； 再相加得到合成后輸出信號； Output = Xfast*K+Xslow* (I-K); 其中:Xfast為快速響應(yīng)濾波器的輸出信號； Xsi?為慢速響應(yīng)濾波器的輸出信號； K為權(quán)重系數(shù)。
【文檔編號】H03H17/00GK105846793SQ201610228863
【公開日】2016年8月10日
【申請日】2016年4月14日
【發(fā)明人】呂悅川, 錢煒, 宋海峰
【申請人】北京智聯(lián)安科技有限公司