收藏本站
《湖南大学》 2011年
收藏 | 手机打开
二维码
手机客户端打开本文

基于开关电流技术的模拟小波变换实现理论与方法研究

赵文山  
【摘要】:小波变换因具有优良的时频局部性而成为处理非平稳信号的理想工具,已广泛应用于信号处理领域。为满足信号处理的实时性要求,近些年来人们开始致力于小波变换的硬件实现的研究,但主要集中在小波算法的数字电路实现。由于需要A/D转换装置,小波变换的数字实现电路具有功耗高的缺点,难以满足现今小波变换器件面向小型化、低耗能的发展趋势,阻碍了小波分析理论的进一步实用化。由于模拟电路在低功耗设计方面具有不可比拟的优势,小波变换的模拟电路实现方法受到了广泛的关注。开关电流电路属于电流模式模拟取样数据技术,具有低压性能好、便于求和运算、膨胀系数精确可调等优点。此外,开关电流电路不需要线性浮置电容,与标准数字CMOS工艺兼容,有利于电路的超大规模集成实现。因此,采用开关电流技术实现小波变换,非常适合低电压、低功耗、多尺度模拟小波变换电路的VLSI实现。 目前,开关电流小波变换器件设计的核心任务即是开关电流小波滤波器的构造,主要包括小波基的有理函数逼近和逼近网络的开关电流滤波器设计。已有文献虽然对上述两个设计步骤进行了研究,但仍存在如下问题:(1)就实小波变换的开关电流电路实现而言,已有文献采用的Pade逼近法在逼近精度、系统稳定性、设计复杂度等方面不够理想;所采用的级联实现结构具有灵敏度较高等缺点。(2)在复小波变换的开关电流电路实现方面,出现的文献较少,几乎处于空白。 在此背景下,本论文主要对开关电流小波变换电路的设计理论及方法进行了研究,对涉及到的构造步骤进行了归纳,并对每个设计步骤中存在的不足进行了改进。全文的主要工作包括以下几个方面: 1、对实小波基的逼近方法进行了研究,提出了一种基于混合遗传算法的实小波函数逼近方法。首先,讨论了时域逼近法的优势和小波函数的平移值等关键量对逼近精度的影响,并对逼近过程进行数学建模。然后,针对所构造的优化模型,先采用遗传算法快速获得全局最优值的近似解,再利用拟牛顿法求得实小波函数逼近的全局最优解。实验结果表明,所提出的逼近方法在逼近精度、系统稳定性、设计复杂度等方面比Pade逼近法更具优势。 2、对复小波基的逼近方法进行了研究,提出了两种逼近方法。(1)提出了一种基于多目标遗传算法的复小波函数逼近方法,在实小波逼近的基础上,对复小波逼近过程进行建模,并利用NSGAII算法求解复小波函数的最优逼近参数。该逼近算法具有广泛意义,可以逼近实现任意类型的复小波基。(2)提出了一种复小波函数的共极点逼近法,直接利用所提出的实小波逼近算法和拉普拉斯变换求解复小波函数的有理逼近函数。该算法所构造的复小波实部逼近函数和虚部逼近函数具有相同的极点,这一特点可以极大地简化复小波变换器件的结构,非常适合常用模拟复小波基的构造,具有极高的使用价值。实验结果证明了两种方法在逼近效果和系统稳定性方面的优势。 3、对开关电流小波滤波器的结构设计进行了研究。小波滤波器性能的优劣不仅取决于小波逼近精度的高低,而且还依赖于小波滤波器实现结构的好坏。为提高小波滤波器的电路性能,提出了一种新的开关电流小波滤波器结构。利用双线性变换理论和“第二代”开关电流技术,构造出两种多回路反馈开关电流滤波器结构来综合所获得的小波有理逼近函数,并推导出参数求解公式。理论分析表明,所提出的开关电流小波滤波器结构可综合实现任意类型的小波逼近函数,具有电路灵敏度低、拓扑结构和参数求解公式简单等优点。 4、对开关电流实小波变换电路的设计进行了研究。提出了一种改进的实小波变换的开关电流滤波器实现方法,采用基于混合遗传算法的实小波逼近法进行模拟实小波基的构造,并利用多回路反馈开关电流结构综合实现。最后,以实高斯小波为例来具体说明开关电流实小波变换电路的构造过程。理论分析和仿真结果表明,所提出的实现方法逼近精度高、系统稳定性强、电路灵敏度低。 5、对复小波变换的开关电流电路实现进行了研究,提出了一种开关电流复小波滤波器的设计方法。首先,采用共极点逼近法构造具有同分母特性的模拟复小波基。然后,设计了一种开关电流复小波滤波器的共享型结构,通过使复小波的实部和虚部逼近函数共用实现电路,来简化电路结构。最后,以复Morlet小波为例具体阐述了开关电流复小波变换电路的设计步骤。理论分析和仿真结果表明,所提出的实现方法具有电路复杂度小、实现元件少、逼近效果好、系统稳定性强等优点。
【学位授予单位】:湖南大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2011
【分类号】:TN911.7

手机知网App
【引证文献】
中国硕士学位论文全文数据库 前1条
1 董潇健;基于开关电流电路的小波变换的实现方法研究[D];湖南大学;2012年
【参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 吴晓冬,李永明,陈弘毅;一维离散小波/小波包变换的VLSI结构[J];半导体学报;1999年03期
2 高虹,吕扬生,万柏坤,曹玉珍;基于DSP实现ECG信号的小波变换[J];北京生物医学工程;2002年02期
3 崔雪梅,孙才新,李新,杜林,李剑;实小波与复小波变换对局部放电在线监测中提取信号特征的特点研究[J];电工技术学报;2004年07期
4 薛蕙,杨仁刚;基于连续小波变换的非整数次谐波测量方法[J];电力系统自动化;2003年05期
5 苏鹏声,王欢;短窗Morlet复小波用于电力系统信号处理的探讨[J];电力系统自动化;2004年09期
6 张大波;刘志刚;张亚军;;复小波研究现状及其在电力系统中的应用进展[J];电力系统自动化;2006年17期
7 苏立,何怡刚;连续小波变换VLSI实现综述[J];电路与系统学报;2003年02期
8 龙佳乐;张建民;何怡刚;;Marr小波变换的模拟开关电流技术实现[J];电路与系统学报;2009年02期
9 胡沁春;何怡刚;郭迪新;;基于开关电流的Morlet小波变换及重构的实现[J];电子测量与仪器学报;2006年02期
10 黄姣英;袁海文;何怡刚;;连续小波变换的对数模拟滤波器实现[J];电子测量与仪器学报;2009年06期
【共引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 毕超;江波;;往复式单螺杆销钉挤出机停留时间分布研究[J];工程塑料应用;2007年12期
2 陈学锋;瞿金平;;注塑机曲肘式合模机构弹性振动的研究[J];工程塑料应用;2008年03期
3 陈文元;李雪梅;迟晓梅;;小波分析与神经网络在结构多处损伤监测中的应用[J];四川建筑科学研究;2006年03期
4 陈海胜;;基于小波变换的桥梁损伤识别研究[J];四川建筑科学研究;2010年05期
5 谢晓娣;基于小波包变换的地铁远方短路电流分析[J];安徽电气工程职业技术学院学报;2005年01期
6 马春艳;龚瑛;;基于小波变换模极大值的小电流接地系统故障选线[J];安徽电气工程职业技术学院学报;2008年01期
7 王家正;矩阵值切触插值的迭加算法[J];安徽教育学院学报;2005年03期
8 梁艳;唐烁;;Thiele-Thiele型二元分叉连分式切触有理插值的对偶[J];安徽教育学院学报;2007年06期
9 王家正;梁艳;;三角网格上的对称型向量值混合连分式插值[J];合肥师范学院学报;2008年03期
10 梁艳;李美蓉;;矩形网格上切触有理插值的对偶[J];合肥师范学院学报;2012年03期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 冯晶晶;张琪昌;王炜;;二维非线性振动系统同异宿轨道的类Pade逼近方法[A];第十三届全国非线性振动暨第十届全国非线性动力学和运动稳定性学术会议摘要集[C];2011年
2 陈云生;;用最小二乘法与搜索法寻求A值与风速V关系的数学表达式[A];中国电子学会可靠性分会第十三届学术年会论文选[C];2006年
3 刘钰;韩峰;董楠;陆希成;雷鸣;;爆炸容器安全概率的统计分析方法[A];全国危险物质与安全应急技术研讨会论文集(下)[C];2011年
4 王炬;樊绍胜;;平移不变小波快速算法在电力通信消噪中的研究[A];第二十六届中国控制会议论文集[C];2007年
5 牛雪娟;刘景泰;孙雷;;基于小波变换的栅格点云多分辨率分析[A];第二十七届中国控制会议论文集[C];2008年
6 朱寅;吴敏;曹卫华;何勇;;基于小波分解与图像增强的高炉红外图像处理方法[A];第二十七届中国控制会议论文集[C];2008年
7 郭晓霞;杨慧中;;基于多阈值的小波包去噪[A];第二十七届中国控制会议论文集[C];2008年
8 姚智颖;刘冬;;基于Kazakov线性化的迭代滤波[A];第二十九届中国控制会议论文集[C];2010年
9 杨辰龙;;曲面变厚度工件超声检测中的波形自动跟踪技术研究[A];中国自动化学会控制理论专业委员会C卷[C];2011年
10 王璐;张丽;王红球;易裕民;;拉曼光谱用于液态物品安检的方法研究[A];第十六届全国光散射学术会议论文摘要集[C];2011年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 陶秋香;PS InSAR关键技术及其在矿区地面沉降监测中的应用研究[D];山东科技大学;2010年
2 付江志;直扩测控系统中的窄带干扰抑制技术研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
3 孙明;基于小波和迟滞的混沌神经网络及其应用[D];哈尔滨工程大学;2010年
4 谭佳琳;粒子群优化算法研究及其在海底地形辅助导航中的应用[D];哈尔滨工程大学;2010年
5 王文答;小波视频编码与动态码率传输技术研究[D];哈尔滨工程大学;2009年
6 陈得宇;基于MAS的智能电压控制系统研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
7 宫宇;基于STBC-OFDM技术的海上移动通信新框架体系的研究[D];大连海事大学;2010年
8 刘冬雁;川西高原甘孜黄土记录的早更新世晚期以来的古气候变化[D];中国海洋大学;2009年
9 邹玮;荧光分子断层图像的重建技术研究[D];苏州大学;2010年
10 王敏;分布式电源的概率建模及其对电力系统的影响[D];合肥工业大学;2010年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 苏艳丽;高功能孤独症儿童抑制功能的近红外成像研究[D];南京医科大学;2010年
2 张小亮;非线性规划的信赖域算法[D];河南理工大学;2010年
3 田继辉;用于三维影像快速浏览的多尺度DEM数据组织研究[D];河南理工大学;2010年
4 师晶;一类三次代数曲线的插值和逼近[D];南昌航空大学;2010年
5 丁凯;基于随机模型的IGS台站高精度解算及其时间序列分析[D];山东科技大学;2010年
6 张亮;基于小波变换与希尔伯特黄变换的心音信号分析[D];山东科技大学;2010年
7 杨焱麟;基于小波变换理论与比值分析法的变压器励磁涌流识别的研究[D];山东科技大学;2010年
8 陈赓;弹性波透地通信信号接收关键技术的研究[D];山东科技大学;2010年
9 徐芳芳;优化问题的PVD算法研究[D];山东科技大学;2010年
10 赵奇;医学超声图像三维重建算法研究[D];山东科技大学;2010年
【同被引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 苏立,何怡刚;连续小波变换VLSI实现综述[J];电路与系统学报;2003年02期
2 左园园;何怡刚;;基于开关电流电路的小波变换实现[J];电路与系统学报;2011年04期
3 田逢春,金吉成;用线性模拟滤波器实现连续小波变换[J];重庆大学学报(自然科学版);1998年05期
4 李万社;王凤兰;;超小波发展综述[J];陕西师范大学学报(自然科学版);2007年03期
5 耿艳峰,冯叔初;小波构造综述[J];石油大学学报(自然科学版);2004年01期
6 王际兵,赵明,姚彦;软件无线电实现方案研究[J];通信学报;2000年03期
7 周宇峰;程景全;;小波变换及其应用[J];物理;2008年01期
8 易华;舒红;张涛;樊启斌;;Morlet小波在确定局部周期中的应用[J];应用数学;2010年02期
9 刘小平,董治宝;零平面位移高度的Marquardt算法[J];中国沙漠;2002年03期
10 朱学锋,吴晓琳;基于SVD-TLS的ARMA谱估计及应用[J];战术导弹技术;2004年04期
中国博士学位论文全文数据库 前2条
1 郑成德;Padé逼近若干问题研究[D];大连理工大学;2004年
2 胡沁春;小波变换的开关电流技术实现研究[D];湖南大学;2007年
中国硕士学位论文全文数据库 前1条
1 朱明英;ARMA模型的几种定阶方法[D];东北师范大学;2007年
【二级参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 吴晓冬,李永明,陈弘毅;一维离散小波/小波包变换的VLSI结构[J];半导体学报;1999年03期
2 李智,黄智;小波变换在心电图QRS波检测中的应用[J];北京生物医学工程;1996年01期
3 费保蔚,庄天戈,程敬之,卞正中;一种心电图QRS波检测方法[J];北京生物医学工程;1997年01期
4 崔雪梅,孙才新,李新,杜林,李剑;实小波与复小波变换对局部放电在线监测中提取信号特征的特点研究[J];电工技术学报;2004年07期
5 王建赜,冉启文,纪延超,柳焯;谐波检测中小波变换频域特性分析[J];电力系统自动化;1998年07期
6 蒋斌,罗小平,颜钢锋;基于半复小波的电力系统扰动检测新方法[J];电力系统自动化;2003年06期
7 张安安,杨洪耕;基于畸变波形同步分层估计谐波阻抗的探讨[J];电力系统自动化;2003年09期
8 何正友,钱清泉;电力系统暂态信号分析中小波基的选择原则[J];电力系统自动化;2003年10期
9 苏鹏声,王欢;短窗Morlet复小波用于电力系统信号处理的探讨[J];电力系统自动化;2004年09期
10 苗友忠,孙雅明;基于相电流间相位关联特征的馈线单相接地保护新原理[J];电力系统自动化;2004年16期
中国重要会议论文全文数据库 前1条
1 陈薇;吴刚;;双容水箱的非线性建模及其非线性预测控制[A];第二十四届中国控制会议论文集(上册)[C];2005年
中国博士学位论文全文数据库 前2条
1 唐炬;组合电器局放在线监测外置传感器和复小波抑制干扰的研究[D];重庆大学;2004年
2 崔雪梅;以复小波提取局部放电信号特征的原理及方法研究[D];重庆大学;2004年
中国硕士学位论文全文数据库 前1条
1 胡晓林;演化计算在混合驱动系统优化中的应用[D];武汉理工大学;2004年
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 晏进喜,何怡刚,戴媛媛;基于开关电流技术的连续小波变换的实现方法[J];现代电子技术;2004年23期
2 孟相如,邱关源;开关电流梯形滤波器的双线性变换设计[J];电子学报;1994年10期
3 ;一种10位流水线开关电流A/D转换器[J];微电子学;1995年03期
4 肖军,何怡刚,吴杰;Hebb学习规则的开关电流实现[J];微电子学与计算机;1999年04期
5 吴杰,洪毅,蔡国昌;一种新的开关电流双二次滤波器[J];电子学报;1993年05期
6 朱达斌,黄天锡,苏玉北;开关电流滤波器设计的一种新方法[J];武汉大学学报(自然科学版);1999年03期
7 胡惟文;郭杰荣;陈雪娟;;基于S~2I开关电流技术的2次抽样采样混频器[J];吉首大学学报(自然科学版);2007年03期
8 孟相如,曹磊,虞厥邦;离散时间点格神经网络的开关电流电路实现[J];电路与系统学报;1997年01期
9 胡沁春;郭迪新;;开关电流滤波器的设计与实现[J];湖南工业大学学报;2009年01期
10 胡沁春;何怡刚;郭迪新;李宏民;周炎涛;;小波滤波器的开关电流电路设计与实现[J];仪器仪表学报;2006年09期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 郭杰荣;何怡刚;唐圣学;李宏民;;开关电流滤波器的伪随机激励测试[A];第四届中国测试学术会议论文集[C];2006年
2 索继东;柳晓鸣;刘玉民;;利用小波变换实现的雷达目标跟踪滤波器[A];新世纪 新机遇 新挑战——知识创新和高新技术产业发展(下册)[C];2001年
3 应自炉;张有为;;面向对象的小波变换软件包设计[A];第十一届全国信号处理学术年会(CCSP-2003)论文集[C];2003年
4 黄姣英;赵文山;何怡刚;唐圣学;阳辉;;基于Padé逼近技术的高斯小波变换对数滤波器电路实现[A];第四届中国测试学术会议论文集[C];2006年
5 齐保军;罗建书;;基于提升格式的二维自适应小波变换[A];计算机技术与应用进展·2007——全国第18届计算机技术与应用(CACIS)学术会议论文集[C];2007年
6 代健美;耿华芳;;两种像素级图像融合方法的比较与分析[A];2009系统仿真技术及其应用学术会议论文集[C];2009年
7 郭春;罗鹏飞;;一种基于小波变换的目标跟踪算法研究[A];第十届全国信号处理学术年会(CCSP-2001)论文集[C];2001年
8 王欣;;基于非线性多通道小波变换的边缘增强[A];第十一届全国信号处理学术年会(CCSP-2003)论文集[C];2003年
9 姜慧研;藤田広志;;采用小波变换与LOG算法的肝脏区域提取法的研究[A];第十一届全国信号处理学术年会(CCSP-2003)论文集[C];2003年
10 王晓丽;周浔;韩现刚;;小波变换和神经网络在机械故障诊断中的应用[A];2009全国虚拟仪器大会论文集(二)[C];2009年
中国重要报纸全文数据库 前10条
1 浙江 ghost-fish;晶体管之父——威廉·肖克利[N];电脑报;2004年
2 吴玉田殷学平;中药质量控制又添新武器——小波变换近红外光谱分析系统[N];中国医药报;2004年
3 广西 陈华杰;EVD,一路走好[N];电子报;2002年
4 本报记者 毛绍清;“事故”警报拉响以后……[N];西南电力报;2004年
5 北京航空航天大学计算机系 李炜;探寻视频编码技术发展的足迹[N];中国计算机报;2000年
6 陈尔香;在烟草化学王国里驰骋[N];经理日报;2006年
7 张东方;沙明;杨松松;人工神经网络在中药领域中的应用[N];中国医药报;2003年
8 ;能否利用潮汐预测地震[N];科技日报;2008年
9 山东 李金成;康佳LC-TM2018型液晶电视电源电路原理与检修[N];电子报;2010年
10 于晓蓉;330千伏输电线路故障测距系统通过验收[N];中国电力报;2004年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 赵文山;基于开关电流技术的模拟小波变换实现理论与方法研究[D];湖南大学;2011年
2 周童;片上可嵌入式鲁棒真随机数发生器机理与实现技术研究[D];哈尔滨工业大学;2008年
3 孙泳;电流模模数转换器设计[D];哈尔滨工业大学;2009年
4 李少梅;数字地貌晕渲理论与技术的研究[D];解放军信息工程大学;2004年
5 王强;基于声信号检测的管道TPD预警系统研究[D];浙江大学;2005年
6 姜朝阳;作物冠层传输过程中的时间序列分析与阻力估算[D];中国科学院研究生院(上海生命科学研究院);2003年
7 张旗;基于属性的图像分类研究[D];大连海事大学;2005年
8 柯丽;基于小波变换的空间遥感图像实时压缩方法研究[D];中国科学院研究生院(长春光学精密机械与物理研究所);2005年
9 董卫军;基于小波变换的图像处理技术研究[D];西北大学;2006年
10 姜长泓;轨道车辆轮轴故障检测系统研究[D];吉林大学;2006年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 霍聪颖;基于开关电流技术的Morlet小波变换的研究实现[D];华北电力大学;2011年
2 伊晓燕;开关电流技术及其在滤波器设计中的应用研究[D];湖南大学;2003年
3 白洁;基于开关电流技术的小波变换的实现[D];华北电力大学(河北);2009年
4 徐岩峰;基于开关电流技术的∑-△调制器设计与研究[D];华北电力大学(河北);2009年
5 程宇;高性能CMOS模拟低通滤波器的电路设计[D];电子科技大学;2003年
6 晏进喜;连续小波变换的开关电流集成电路实现的研究[D];湖南大学;2005年
7 钟艳华;JPEG2000中DWT的VLSI结构设计[D];国防科学技术大学;2010年
8 海洋;基于不可分小波变换的指纹增强[D];华中科技大学;2010年
9 杨旭;基于小波变换的综合滤波法去噪声[D];昆明理工大学;2010年
10 黄俊;开关电流电路理论及其故障诊断研究[D];湖南大学;2007年
 快捷付款方式  订购知网充值卡  订购热线  帮助中心
  • 400-819-9993
  • 010-62791813
  • 010-62985026