维纳滤波算法

时间:2021-04-19 14:59:15

基本原理

 维纳滤波理论是由数学家N.维纳(Norbert Wiener ,1894~1964)于第二次世界大战期间提出的。这一科研成果是这一时期重大科学发现之一,他提出了线性滤波的理论和线性预测的理论,对通信工程理论和应用的发展起了重要的作用。维纳滤波就是为纪念他的重要贡献而命名的。

维纳滤波的基本原理是:设观察信号y(t)含有彼此统计独立的期望信号x(t)和白噪声ω(t)可用维纳滤波从观察信号y(t)中恢复期望信号x(t)。设线性滤波器的冲击响应为h(t),此时其输入y(t)为y(t)=x(t)+w(t),输出
  维纳滤波算法 
为图1.
维纳滤波算法 图1
从而,可以得到输出
  维纳滤波算法 
对x(t)期望信号的误差为图2
其均方误差为图3:
E[ ]表示数学期望。应用数学方法求最小均方误差时的线性滤波器的冲击响应h opt(t)可得如图4方程.
式中,R yx(t)为y(t)与x(t)的互相关函数,R yy(τ-σ)为y(t)的自相关函数。上述方程称为维
维纳滤波算法 图2
纳-霍夫(Wiener-Hopf)方程。求解维纳-霍夫方程可以得到最佳滤波器的冲击响应h opt(t)。在一般情况下,求解上述方程是有一定困难的,因此这在一定程度上限制了这一滤波理论的应用。然而,维纳滤波对滤波和预测理论的开拓,影响着以后这一领域的发展。
维纳滤波算法 图3
维纳滤波算法 图4