Исследование алгоритмов фильтрации при обработке зашумленных сигналов

Феклин, Семен Федорович Отделение информационных технологий (ОИТ)
Бесплатно
В избранное
Работа доступна по лицензии Creative Commons:«Attribution» 4.0

В настоящей работе приводятся результаты исследований по доступным измерительным каналам. Исследование проводилось с позиции подавления высокочастотных случайных помех. Проведённое сравнение результатов подавления высокочастотных случайных помех, а также вычислений, выполненных с использованием БИХ-фильтров, КИХ-фильтров, фильтров на основе взвешенных оконных функций, а также фильтров на базе дискретного и непрерывного вейвлет-преобразования, свидетельствует о возможности выбора оптимальных видов частот. могут быть получены с учётом допустимого уровня достоверности и точности полученных результатов.

Введение ……………………………………………………………………………………………………… 13
Глава 1 Исследование и анализ методов фильтрация на базе преобразования
Фурье ………………………………………………………………………………………………………….. 14
1.1 Ряд и интеграл Фурье………………………………………………………………………….. 14
1.2 Сигналы ……………………………………………………………………………………………… 17
1.3 Оконное преобразование Фурье ………………………………………………………….. 18
1.3.1 Частотная фильтрация ………………………………………………………………….. 19
Глава 2 Исследование и анализ методов построения фильтров с конечной
импульсной характеристикой ………………………………………………………………………. 24
2.1 Влияние боковых лепестков спектра окон на погрешности обработки …. 24
2.2 Дискретизация спектра весовой функции ……………………………………………. 25
2.3 Получение основных характеристик оконных функций ………………………. 27
2.4 Сравнительный анализ оконной фильтрации ………………………………………. 31
Глава 3 Исследование и анализ методов построения фильтров с бесконечной
импульсной характеристикой ………………………………………………………………………. 33
3.1 Типы БИХ-фильтров …………………………………………………………………………… 33
3.1.1 Фильтр Баттерворта ……………………………………………………………………… 34
3.1.2 Фильтр Бесселя …………………………………………………………………………….. 34
3.1.3 Фильтр Чебышёва ………………………………………………………………………… 35
3.1.4 Эллиптический фильтр …………………………………………………………………. 36
3.2 Сравнительный анализ БИХ-фильтрации ……………………………………………. 37
3.2.1 Сравнение амплитудно-частотных характеристик …………………………. 37
3.2.2 Сравнение характеристик группового времени запаздывания ……….. 39
Глава 4 Исследование и анализ методов фильтрация на базе вейвлет-
преобразования ……………………………………………………………………………………………. 42
4.1 Дискретное вейвлет преобразование …………………………………………………… 43
4.2 Непрерывное вейвлет-преобразования ………………………………………………… 44
4.3 Вейвлет фильтрация……………………………………………………………………………. 44
4.3.1 Спектральный анализ вейвлет-функций ………………………………………… 51
4.4 Применение вейвлет-анализа для обработки временных рядов
метеорологических данных ………………………………………………………………………. 52
Заключение ……………………………………………………………………………………………… 55
Глава 5 Финансовый менеджмент, ресурсоэффективность и ресурсосбережение
……………………………………………………………………………………………………………………. 57
5.1 Организация и планирование работ …………………………………………………….. 57
5.1.1 Продолжительность этапов работ …………………………………………………. 58
5.2 Расчёт сметы затрат на выполнение проекта ……………………………………….. 62
5.2.1 Расчёт затрат на материалы ………………………………………………………….. 62
5.2.2 Расчёт заработной платы ………………………………………………………………. 63
5.2.3 Расчёт затрат на социальный налог……………………………………………….. 64
5.2.4 Расчёт затрат на электричество …………………………………………………….. 64
5.2.5 Расчёт амортизационных расходов ……………………………………………….. 65
5.2.6 Расчёт расходов, учитываемых непосредственно на основе платёжных
(расчётных) документов (кроме суточных) ……………………………………………. 66
5.2.7 Расчёт прочих расходов ………………………………………………………………… 67
5.2.8 Расчёт общей себестоимости разработки ………………………………………. 67
5.2.9 Расчёт прибыли ……………………………………………………………………………. 67
5.2.10 Расчёт НДС ………………………………………………………………………………… 68
5.2.11 Цена разработки НИР …………………………………………………………………. 69
5.3 Оценка экономической эффективности проекта ………………………………….. 69
5.3.1 Определение срока окупаемости инвестиций ………………………………… 70
Глава 6 Социальная ответственность ……………………………………………………………. 73
6.1 Правовые и организационные вопросы обеспечения безопасности ……… 74
6.1.1 Специальные правовые нормы трудового законодательства ………….. 74
6.1.2 Организационные мероприятий при компоновке рабочей зоны …….. 75
6.2 Производственная безопасность …………………………………………………………. 77
6.2.1 Температура поверхности оборудования ………………………………………. 78
6.2.2 Температура окружающей среды ………………………………………………….. 79
6.2.3 Влажность воздуха ……………………………………………………………………….. 80
6.2.4 Искусственное освещение …………………………………………………………….. 81
6.2.5 Возникновение пожара …………………………………………………………………. 84
6.3 Экологическая безопасность……………………………………………………………….. 85
6.4 Безопасность в чрезвычайных ситуациях …………………………………………….. 85
Вывод ………………………………………………………………………………………………………. 87
Приложение А …………………………………………………………………………………………….. 90
Приложение Б ……………………………………………………………………………………………… 93
Приложение В……………………………………………………………………………………………… 94

Повседневное использование цифровой техники в различных системах
наблюдения и мониторинга, зачастую, связано с получением и обработкой
больших объёмов данных. Функционирование технических систем при
возникновении любой деградации нередко приводит к неисправным или
неработоспособным состояниям, и, как следствие, к нестабильности выполнения
требуемых задач. Одной из проблем неисправной работы оборудования является
возникновение флуктуаций в выходном потоке данных, что обуславливается
наложением на полезный сигнал аддитивных, либо мультипликативных помех.
Одним из подходов повышения достоверности измерений является
использование различных алгоритмов фильтрация [1, 2]. Если частотные
спектры сигнала и помехи различаются, то с применением частотных фильтров
можно добиться существенного повышения отношения сигнал/помеха.
При применении традиционного анализа Фурье на практике появляется
возможность продемонстрировать поведение сигнала в его частотной области,
но при этом возникает вопрос о локализации во времени различных компонентов
сигнала. Сегодня известно множество различных подходов и алгоритмов,
модифицирующих Фурье преобразование. Данные методы основываются на
оконном преобразовании, в ходе которого устраняется указанный выше
недостаток. Кром Фурье преобразования для обработки сигналов используется
вейвлет обработка. Вейвлет-методы эффективно дополняют обработку, и
способны полностью заменить использование традиционных методов.
Результаты вейвлет-преобразования, всегда имеют высокую информативность и
обеспечивают возможность обработать такие особенности данных, которые
бывает затруднительно анализировать в ходе выполнения Фурье-анализа [7, 12].
Возможности, которые демонстрируют новые подходы и методы по
обработке сигналов различной степени сложности, широко описаны в
литературеИ. Добеши [5] и К. Чуи [20].

1. Лоцманов А.А. Разработка и исследование структур адаптивных систем
нелинейных и рекурсивных цифровых фильтров на основе метода наименьших
квадратов для повышения показателей качества различных радиотехнических
устройств: дис. – Рязань, 2004. – 182 c.
2. Цифровая обработка сигналов // Лаборатория информационных
технологий. URL: http://www.itlab.unn.ru/archive/lectures/DSP/DSP _Lectures.pdf
(дата обращения: 19.12.2019).
3. Система климатического мониторинга. // IMCES SB RAS 2017. URL:
http://mon.imces.ru (дата обращения: 19.11.2019).
4. Л. Хаттон. Обработка сейсмических данных [Текст]: теория и практика
/ М. Уэрдингтон, Дж. Мейкин ; пер. с англ. А. Л. Малкина. – М: Мир, 1989. – 214
с.
5. Герман, Д. Я. Конспект лекций по курсу «Цифровая обработка сигналов»
/ Д. Я. Герман. – М. : МГТУ им. Н. Э. Баумана, 2009. – 174 с.
6. Голд, Б. Цифровая обработка сигналов / Голд Б., Рейдер Ч. – Пер. с англ.
под ред. А. М. Трахтмана. – М. : Советское радио, 1973. – 368 с.
7. И. Добеши. Десять лекций по вейвлетам. Пер. с англ. — Ижевск, НИЦ
регулярная и хаотическая динамика, 2001.
8. К. Чуи. Введение в вэйвлеты. — М.: Мир, 2001.
9. Н. Астафьева. Вейвлет анализ: основы теории и примеры применения.
— Успехи Физических Наук, 166 (1996), № 11, с. 1145
10. В. Воробьев, В. Грибунин. Теория и практика вейвлетпреобразования.
— С.-Пб.: Издательство ВУС, 1999.
11. Д. Галягин, П. Фрик. Адаптивные вейвлеты (алгоритм спектрального
анализа сигналов с пробелами в данных). — Математическое моделирование
систем и процессов, 1996, № 6, с. 10.
12. И. Дремин, О. Иванов, В. Нечитайло. Вейвлеты и их использование. —
Успехи физических наук, 2001, т. 171, № 5, с. 465–561.
13. Г. Ососков, А. Шитов. Сравнительные характеристики возможностей
вейвлетов первого и второго поколения. — Proceedings of 2-nd international
conference MTCP-2000. Dubna, 2000, p. 20.
14. Трудовой кодекс Российской Федерации от 30.12.2001 N 197-ФЗ (ред.
от 24.04.2020) // Собрание законодательства РФ. – 07.01.2002. – № 1 (ч. 4). – Ст.
11.
15. Трудовой кодекс Российской Федерации от 30.12.2001 N 197-ФЗ (ред.
от 24.04.2020) // Собрание законодательства РФ. – 07.01.2002. – № 1 (ч. 1). – Ст.
92.
16. Трудовой кодекс Российской Федерации от 30.12.2001 N 197-ФЗ (ред.
от 24.04.2020) // Собрание законодательства РФ. – 07.01.2002. – № 1 (ч. 1). – Ст.
256.
17. Трудовой кодекс Российской Федерации от 30.12.2001 N 197-ФЗ (ред.
от 24.04.2020) // Собрание законодательства РФ. – 2014. – № 49 (ч. 4). – Ст. 327.5.
18. ГОСТ Р ИСО 9241-5-2009. Эргономические требования к проведению
офисных работ с использованием видеодисплейных терминалов [Текст]. –
Москва: Изд-во стандартов, 2010.
19. ГОСТ Р ИСО 11064-3-2015 Эргономическое проектирование центров
управления [Текст]. – Москва: Изд-во стандартов, 2016
20. СНиП 60.13330. Отопление, вентиляция и кондиционирование воздуха.
– Введ. 17-06-2017. – М. : АО “Кодекс”. – 54 с.
21. СНиП 131.13330.2012. Строительная климатология. – Введ. 01-01-2013.
– М. : “Кодекс”. – 120 с.
22. СНиП 131.13330.2012. Естественное и искусственное освещение. –
Введ. 08-05-2017. – М. : АО “Кодекс”. – 145 с.
23. Метод коэффициента использования [Электронный ресурс]. – Режим
доступа: https://www.websor.ru/metodkoefi.html (Дата обращения: 01.06.2020).
24. СНиП 12.13130.2009. Определение категорий помещений, зданий и
наружных установок по взрывопожарной и пожарной опасности. – Введ. 01-05-
2009. – М. : АО “Кодекс”. – 84 с.

Заказать новую

Лучшие эксперты сервиса ждут твоего задания

от 5 000 ₽

Не подошла эта работа?
Закажи новую работу, сделанную по твоим требованиям

    Нажимая на кнопку, я соглашаюсь на обработку персональных данных и с правилами пользования Платформой

    Хочешь уникальную работу?

    Больше 3 000 экспертов уже готовы начать работу над твоим проектом!

    Юлия К. ЮУрГУ (НИУ), г. Челябинск 2017, Институт естественных и т...
    5 (49 отзывов)
    Образование: ЮУрГУ (НИУ), Лингвистический центр, 2016 г. - диплом переводчика с английского языка (дополнительное образование); ЮУрГУ (НИУ), г. Челябинск, 2017 г. - ин... Читать все
    Образование: ЮУрГУ (НИУ), Лингвистический центр, 2016 г. - диплом переводчика с английского языка (дополнительное образование); ЮУрГУ (НИУ), г. Челябинск, 2017 г. - институт естественных и точных наук, защита диплома бакалавра по направлению элементоорганической химии; СПХФУ (СПХФА), 2020 г. - кафедра химической технологии, регулирование обращения лекарственных средств на фармацевтическом рынке, защита магистерской диссертации. При выполнении заказов на связи, отвечаю на все вопросы. Индивидуальный подход к каждому. Напишите - и мы договоримся!
    #Кандидатские #Магистерские
    55 Выполненных работ
    Глеб С. преподаватель, кандидат наук, доцент
    5 (158 отзывов)
    Стаж педагогической деятельности в вузах Москвы 15 лет, автор свыше 140 публикаций (РИНЦ, ВАК). Большой опыт в подготовке дипломных проектов и диссертаций по научной с... Читать все
    Стаж педагогической деятельности в вузах Москвы 15 лет, автор свыше 140 публикаций (РИНЦ, ВАК). Большой опыт в подготовке дипломных проектов и диссертаций по научной специальности 12.00.14 административное право, административный процесс.
    #Кандидатские #Магистерские
    216 Выполненных работ
    Ольга Б. кандидат наук, доцент
    4.8 (373 отзыва)
    Работаю на сайте четвертый год. Действующий преподаватель вуза. Основные направления: микробиология, биология и медицина. Написано несколько кандидатских, магистерских... Читать все
    Работаю на сайте четвертый год. Действующий преподаватель вуза. Основные направления: микробиология, биология и медицина. Написано несколько кандидатских, магистерских диссертаций, дипломных и курсовых работ. Слежу за новинками в медицине.
    #Кандидатские #Магистерские
    566 Выполненных работ
    Рима С.
    5 (18 отзывов)
    Берусь за решение юридических задач, за написание серьезных научных статей, магистерских диссертаций и дипломных работ. Окончила Кемеровский государственный универси... Читать все
    Берусь за решение юридических задач, за написание серьезных научных статей, магистерских диссертаций и дипломных работ. Окончила Кемеровский государственный университет, являюсь бакалавром, магистром юриспруденции (с отличием)
    #Кандидатские #Магистерские
    38 Выполненных работ
    Алёна В. ВГПУ 2013, исторический, преподаватель
    4.2 (5 отзывов)
    Пишу дипломы, курсовые, диссертации по праву, а также истории и педагогике. Закончила исторический факультет ВГПУ. Имею высшее историческое и дополнительное юридическо... Читать все
    Пишу дипломы, курсовые, диссертации по праву, а также истории и педагогике. Закончила исторический факультет ВГПУ. Имею высшее историческое и дополнительное юридическое образование. В данный момент работаю преподавателем.
    #Кандидатские #Магистерские
    25 Выполненных работ
    Андрей С. Тверской государственный университет 2011, математический...
    4.7 (82 отзыва)
    Учился на мат.факе ТвГУ. Любовь к математике там привили на столько, что я, похоже, никогда не перестану этим заниматься! Сейчас работаю в IT и пытаюсь найти время на... Читать все
    Учился на мат.факе ТвГУ. Любовь к математике там привили на столько, что я, похоже, никогда не перестану этим заниматься! Сейчас работаю в IT и пытаюсь найти время на продолжение диссертационной работы... Всегда готов помочь! ;)
    #Кандидатские #Магистерские
    164 Выполненных работы
    Дмитрий К. преподаватель, кандидат наук
    5 (1241 отзыв)
    Окончил КазГУ с красным дипломом в 1985 г., после окончания работал в Институте Ядерной Физики, защитил кандидатскую диссертацию в 1991 г. Работы для студентов выполня... Читать все
    Окончил КазГУ с красным дипломом в 1985 г., после окончания работал в Институте Ядерной Физики, защитил кандидатскую диссертацию в 1991 г. Работы для студентов выполняю уже 30 лет.
    #Кандидатские #Магистерские
    2271 Выполненная работа
    Екатерина С. кандидат наук, доцент
    4.6 (522 отзыва)
    Практически всегда онлайн, доработки делаю бесплатно. Дипломные работы и Магистерские диссертации сопровождаю до защиты.
    Практически всегда онлайн, доработки делаю бесплатно. Дипломные работы и Магистерские диссертации сопровождаю до защиты.
    #Кандидатские #Магистерские
    1077 Выполненных работ
    Татьяна П. МГУ им. Ломоносова 1930, выпускник
    5 (9 отзывов)
    Журналист. Младший научный сотрудник в институте РАН. Репетитор по английскому языку (стаж 6 лет). Также знаю французский. Сейчас занимаюсь написанием диссертации по и... Читать все
    Журналист. Младший научный сотрудник в институте РАН. Репетитор по английскому языку (стаж 6 лет). Также знаю французский. Сейчас занимаюсь написанием диссертации по истории. Увлекаюсь литературой и темой космоса.
    #Кандидатские #Магистерские
    11 Выполненных работ

    Другие учебные работы по предмету