DSP中的FIR滤波器论文-无人机在农业险情监控方面的应用.doc

无人机在农业险情监控方面的应用 姓名： 何庆勇 学号：200830590308 年级专业班级：08通信3班 指导教师 李震 报告提交日期 2011年6月9日 摘 要 随着信息与数字技术的发展，数字信号处理已经成为当今极其重要而学科与技术领域之一。它在通信、语音、图像、自动控制、雷达、军事、航空航天、医疗和家用电器等众多领域得到了广泛的应用。在数字信号处理的基本方法中，通常会涉及到变换、滤波、频谱分析、调制解调和编码解码等处理。其中滤波是应用非常广泛的一个环节，数字滤波器的理论和相关设计也一直都是人们研究的重点之一。FIR滤波器的是非递归的，稳定性好，精度高；更重要的是，FIR滤波器在满足幅频响应要求的同时，可以获得严格的线性相位特征。因此，它在高保真的信号处理，如数字音频、图像处理、数据传输和生物医学等领域得到广泛应用。 在数字信号处理中，滤波占有极其重要的地位。数字滤波是语音信号处理、图像处理、模式识别、频谱分析等应用的基本处理算法。用DSP芯片实现数字滤波除了具有稳定性好、精确度高、不受环境影响等优点外，还具有灵活性好等特点。 本文介绍了数字滤波器的设计基础及用窗函数法设计FIR滤波器的方法，运用MATHLAB语言实现了低通滤波器的设计并用CCS 2.0进行观察效果。 关键词： FIR滤波 MATHLAB 窗函数法 CCS 目 录 1.设计要求 1 2.滤波器的设计原理说明 1 2.1数字滤波器的设计原理 1 2.2 FIR滤波器的基本结构 1 2.3 FIR滤波器的主要特点 2 3.FIR滤波器的设计方法 2 3.1 FIR滤波器设计 2 3.2 窗函数设计的基本方法 2 3.3 滤波器的算法实现 2 4.FIR滤波器的MATLAB实现 3 4.1用fir1函数设计FIR滤波器 3 4.2用fir2函数设计FIR滤波器 4 4.3用MATLAB工具箱（Toolbox）自带工具设计FIR滤波器 4 5.FIR滤波器的DSP实现 7 6.FIR滤波器的结果检验 9 7. 调试问题 10 8.心得体会 11 参 考 文 献 12 设计要求 设计一FIR低通滤波器，实现对语音信号的滤波。 2）用语音信号去检验该滤波器，查看滤波效果。 根据老师的要求，我们自己拟定了滤波器的指标：Fs=8000hz，Wp=1500 Hz，Ws=2000 Hz，通带波纹为0.01，阻带波纹为0.1，N=37。 2.滤波器的设计原理说明 2.1数字滤波器的设计原理 数字滤波器的设计问题就是寻找一组系数ai和bi，使得其性能在某种意义上逼近所要求的特性。如果在s平面上去逼近，就得到模拟滤波器，如果在z平面上去逼近，则得到数字滤波器。 数字滤波是将输入的信号序列，按规定的算法进行处理，从而得到所期望的输出序列。一个线性位移不变系统的输出序列y(n)和输入序列x(n)之间的关系， 应满足常系数线性差分方程： （2.1.1） x(n)为输入序列，y(n)为输出序列，ai、bi 为滤波器系数，N为滤波器的阶数。 2.2 FIR滤波器的基本结构 在式2.1.1中，若所有的ai均为0，则得FIR滤波器的差分方程： （2.2.1） 对式（2.2.1）进行z变换，可得FIR滤波器的传递函数： （2.2.2） 由此可得到FIR滤波器的结构如图1所示。 FIR滤波器的单位冲击响应h(n)是一个有限长序列。若h(n)为实数，且满足偶对称或奇对称的条件，即h(n)=h(N-1-n)或h(n)=-h(N-1-n)，则FIR滤波器具有线性相位特性。 2.3 FIR滤波器的主要特点 1）单位冲击响应只有有限项； 2）FIR滤波器无反馈回路，是一种无条件稳定系统； 3）FIR滤波器可以设计成具有线性相位特性。 3.FIR滤波器的设计方法 3.1 FIR滤波器设计 FIR滤波器的设计问题在于寻求一系统函数 ，使其响应 逼近滤波器要求的理想频率响应 。 3.2 窗函数设计的基本方法 从时域出发，设计h(n)逼近理想hd(n)，设理想滤波器的单位脉冲响应为hd(n)，则有 所求得的 一般是无限长的，且是非因果的。 要想得到一个因果的有限长的滤波器h(n)，最直接的方法是截断 ，或者说用