如何在Java中实现Chebyshev Type 2 LPF？

Question

我的原始信号图如下。

我打算做的是进行“真正的峰值”检测。也就是说，原始信号中的锯齿状噪声峰值不应计算在内。

在Python中实现Chebyshev Type 2 LPF后，信号将平滑到下图中。

可以看出，我可以在Python中实现LPF。

但我的问题是用Java实现它。

是否有适合我目的的易于建造的LPF？ 或者任何人都可以教我如何用Java做到这一点？

参数如下：

截止频率= 4Hz。 采样率= 350Hz。

Answer 1

有很多方法可以实现这样的过滤器。 Direct Form I既简单又数值稳定，所以我建议这样做。我将为递归变量显示双精度数字以确保准确性。你可能想要四处使用双打以避免转换，但我会用浮点数和双精度显示，这样你就可以看到你真正需要双打的位置。

我没有像这样的高阶过滤器的代码，所以这是未经测试的，但是这里的概念和上面的链接将为您提供答案。您始终可以将结果与python结果进行比较。

首先，您应该已经具有以下形式的系数：

float a[10] = { ... }
float b[10] = { ... }

现在，您需要确保系数已标准化，如果它们尚未标准化：

for( int i=0; i<10; ++i )
    b[i] /= a[0];
for( int i=1; i<10; ++i )
    a[i] /= a[0];

您最后的设置步骤是创建内存缓冲区以存储旧输入（x）和输出（y）：

float x[10] = { 0, 0, 0, ... }
double y[10] = { 0, 0, 0, ... }

当“重置”新数据集的过滤器时，请记住再次将其值设置为0.

现在您已准备好开始处理。这包括两个步骤：1。计算输出，以及2.更新存储的值。

float processOneValue( float in ) {
    // calculate new output:
    double out = in * b[0] ;
    for( int i=0; i<9; ++i )
       out += x[i]*b[i+1] ;
    for( int i=0; i<9; ++i )
       out -= y[i]*a[i+1] ;

    // update:
    for( int i=9; i>=1; --i )
       y[i] = y[i-1];
    y[0] = out;

    for( int i=9; i>=1; --i )
       x[i] = x[i-1];
    x[0] = in;

    return out;
}

由于这是一个高阶滤波器，使用环形缓冲区可能更有效，而不是我用于x和y的“bucket-brigade”样式更新，但这样可以工作并且更易于阅读。

现在，要处理数据数组，只需在processOneValue（）上循环。您可以在适当的位置或新阵列中获取输出。