维纳滤波

更新时间:2023-02-07 18:37

维纳滤波器(wiener filtering) 的本质是使估计误差(定义为期望响应与滤波器实际输出之差)均方值最小化。

基本原理

维纳滤波由N.Wiener于1942年,基于最小均方误差准则下提出的最佳线性滤波方法,但是去噪的效果不太好。

自适应滤波中,最广泛采用的目标函数之一是均方误差(MSE),其定义为

输出信号是由来自于阵列的信号的线性组合构成的,

其中, 分别是输入信号和自适应滤波器系数向量。

在线性组合器和FIR滤波器情形下,目标函数可以写为,

对于具有固定系数的滤波器而言,MSE函数为,

其中, 为期望信号与输入信号之间的互相关向量,且 为输入信号的相关矩阵。

要求

输入过程广义平稳

重要特性

正交性原理,维纳滤波器产生的误差信号(估计误差)正交于它的抽头输入信号;

误差信号统计表征为白噪声,当滤波器长度与描述观测数据(即期望响应)产生的多回归模型阶数匹配时,这个条件成立。

物理类型

归入维纳滤波理论范围的滤波器结构有两种不同的物理类型:

横向滤波器,以有限脉冲响应为特征。

窄带波束形成器,由一组权值可调、间隔均匀的天线元素组成。

这两种结构具有相同的特征:它们都是线性系统的实例,其输出都定义为权向量与输入向量的内积。

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