[发明专利]一种在线零相移IIR数字滤波器的数字滤波处理方法

说明书

技术领域

本发明属于数字信号处理技术领域，涉及一种在线零相移IIR数字滤波器的数字滤波处理方法。

背景技术

数字信号中每一个频率分量的复振幅，即模和相位，在通过数字滤波器后，会受滤波器的系统频率响应的增益和相移的影响而发生改变。系统的相移可以改变输入信号中各分量之间的相对相位关系,这样即使系统的增益对所有频率都为常值的情况下,也有可能在输入的时域特性上产生很大的变化，产生相位失真。尤其对于无限冲激响应滤波器（IIR滤波器），其非线性相位特性将使通带内信号产生相位失真。在某些数字信号处理应用，如精密测量和动态测试信号分析等应用中，我们希望输入信号经过滤波器后，信号的相位不发生变化，即该滤波器的系统频率响应的相移为零，则这种滤波器称之为零相移滤波器。

零相移滤波器有离线和在线两种实现方式。离线零相移滤波器通过正反向滤波能精确的实现零相移，但仅适用于非因果系统，适用于离线处理。在线零相移滤波器无需采集全部输入信号进行处理，在信号采集过程中，即可在线输出近似的零相移信号，适用于在线输出的动态系统。目前国内外关于在线零相移滤波器的设计，一般都采用分块反转技术，但在分块信号序列首尾失真较大。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：针对IIR滤波器非线性相位特点，提供一种在线零相移IIR数字滤波器的数字滤波处理方法，实现在线输出近似的零相移信号。

本发明的技术方案是：一种在线零相移IIR数字滤波器的数字滤波处理方法，其特征为所述方法包括：

1.1）对IIR数字滤波器H(z)冲激响应h[n]进行截断处理，利用长度为L的有限冲激响应对h[n]进行近似；

1.2）自i时刻起，首先采集长度为L的输入信号序列；

1.3）利用有限冲激响应与输入信号序列进行反向滤波卷积处理得到w[i]；

1.4）将w[i]送入IIR数字滤波器H(z)进行正向滤波递归处理，输出近似的零相移信号y[i]；

其中，所述有限冲激响应的截断长度L，在给定某一输入测试信号t[k]，需满足

RMSE(h‾)=1LΣi=1L(u[i]-v[i])2≤ϵ---(1)]]>

所述（1）式中，u[n]为输入为t[k]，冲激响应为h[n]的输出，v[n]为输入为t[k]，冲激响应为的输出，阈值ε根据近似精度确定；所述自i时刻起，采集长度为L的输入信号序列为{x[i],x[i+1],…,x[i+L-1]}；所述反向滤波卷积处理为利用输入信号序列{x[i],x[i+1],…,x[i+L-1]}和有限冲激响应进行如下（2）式计算