Розробка алгоритму цифрової фільтрації вхідної інформації робототехнічної системи

Скорочена інформація про документ
dc.contributor.authorПархомей, Ігор Ростиславович
dc.contributor.authorЦьопа, Наталія Володимирівна
dc.date.accessioned2020-06-18T17:33:05Z
dc.date.available2020-06-18T17:33:05Z
dc.date.issued2018
dc.description.abstractenIn many fields of technology, the form of signals associated with the object of research, an example of this can be radar, technical and medical diagnostics, telemetry, etc. As a rule, there are non-stationary random signals of short duration in time. As a result of the processing of such signals, for example, using a linear digital filter, their shape, and, consequently, the diagnostic features contained therein, can be severely distorted. In this regard, the development of algorithms for digital filtering of signals aimed at preserving their original form is of particular relevance. The aim is to develop an algorithm for digital signal filtering based on the mathematical apparatus of fast Fourier transformation (FFT). To achieve this goal, the analysis of existing methods of digital signal filtering was carried out and the synthesis of the digital filtering algorithm based on the mathematical apparatus of the FFT was carried out. As a result of these studies, it was determined that in order to increase the speed of the FFT, it is necessary to organize in such a way that at each stage the data for processing can be read from memory sequentially. To do this, at the previous stage, the results of calculations should be stored in the required order. The considered algorithm was implemented on ARM Cortex-M3 processor. The Fourier transform execution time for 128 points, including context preservation, was 1900 cycles (less than 15 cycles per point), which is 20% faster than the best known result (2400 cycles, less than 19 cycles per point) for algorithms performing in-place calculations.en
dc.description.abstractruВ ряде областей техники форму сигналов связывают с объектом исследования, примером этого могут служить радиолокация, техническая и медицинская диагностика, телеметрия и др. Как правило, здесь имеют место нестационарные случайные сигналы малой продолжительности во времени. В результате обработки таких сигналов, например, с помощью линейного цифрового фильтра, их форма, а, следовательно, диагностические признаки, содержащиеся в нем, могут быть сильно искажены. В связи с этим особую актуальность приобретает разработка алгоритмов цифровой фильтрации сигналов, направленных на сохранение их первоначальной форме. Целью данной работы является разработка алгоритма цифровой фильтрации сигналов на основы математического аппарата быстрого преобразования Фурье (БПФ). Для достижения поставленной цели в работе был проведен анализ существующих способов цифровой фильтрации сигналов и осуществлен синтез алгоритма цифровой фильтрации на основе математического аппарата БПФ. В результате полученных исследований было определено, что для увеличения быстродействия БПФ необходимо организовать таким образом, чтобы на каждой стадии данные для обработки можно было бы считывать из памяти последовательно. Для этого на предыдущей стадии результаты вычислений нужно хранить в необходимом порядке. Рассмотренный алгоритм был реализован на процессоре ARM Cortex-M3. Время выполнения преобразования Фурье для 128 точек, включая сохранение контекста, составил 1900 тактов (менее 15 тактов на точку), что на 20% быстрее лучшего из известных результатов (2400 тактов, менее 19 тактов на точку) для алгоритмов, выполняющих вычисления «на месте ».ru
dc.description.abstractukУ ряді областей техніки форму сигналів пов'язують з об'єктом дослідження, прикладом цього служать радіолокація, технічна та медична діагностика, телеметрія та ін. Як правило, тут мають місце нестаціонарні випадкові сигнали малої тривалості у часі. В результаті обробки таких сигналів, наприклад, за допомогою лінійного цифрового фільтра, їх форма, а, отже, діагностичні ознаки що містяться в ньому можуть бути сильно спотворені. У зв'язку з цим особливої актуальності набуває розробка алгоритмів цифрової фільтрації сигналів, спрямованих на збереження їх первісної форми. Метою даної роботи є розробка алгоритму цифрової фільтрації сигналів на основи математичного апарату швидкого перетворення Фур’є (ШПФ). Для досягнення поставленої мети в роботі був проведений аналіз існуючих способів цифрової фільтрації сигналів та здійснено синтез алгоритму цифрової фільтрації на основі математичного апарату ШПФ. В результаті отриманих досліджень було визначено, що для збільшення швидкодії ШПФ необхідно організувати таким чином, щоб на кожній стадії дані для обробки можна було б зчитувати з пам'яті послідовно. Для цього на попередній стадії результати обчислень потрібно зберігати в необхідному порядку. Розглянутий алгоритм був реалізований на процесорі ARM Cortex-M3. Час виконання перетворення Фур'є для 128 точок включаючи збереження контексту склав 1900 тактів (менше 15 тактів на точку), що на 20% швидше найкращого з відомих результатів (2400 тактів, менш 19 тактів на точку) для алгоритмів, що виконують обчислення «на місці».uk
dc.format.pagerangeС. 66-74uk
dc.identifier.citationПархомей, І. Р. Розробка алгоритму цифрової фільтрації вхідної інформації робототехнічної системи / І. Р. Пархомей, Н. В. Цьопа // Адаптивні системи автоматичного управління : міжвідомчий науково-технічний збірник. – 2018. – № 2 (33). – С. 66–74. – Бібліогр.: 6 назв.uk
dc.identifier.doihttps://doi.org/10.20535/1560-8956.33.2018.164676
dc.identifier.urihttps://ela.kpi.ua/handle/123456789/34292
dc.language.isoukuk
dc.publisherКПІ ім. Ігоря Сікорськогоuk
dc.publisher.placeКиївuk
dc.sourceАдаптивні системи автоматичного управління : міжвідомчий науково-технічний збірник, 2018, № 2 (33)uk
dc.subjectцифро-аналоговий перетворювачuk
dc.subjectцифрова обробка сигналівuk
dc.subjectшвидке перетворення Фур’єuk
dc.subjectмікроконтролер ARM Cortex-M3uk
dc.subjectdigital-to-analog converteruk
dc.subjectdigital signal processinguk
dc.subjectfast Fourier transformationuk
dc.subjectARM Cortex-M3 microcontrolleruk
dc.subjectцифро-аналоговый преобразовательuk
dc.subjectцифровая обработка сигналовuk
dc.subjectбыстрое преобразование Фурьеuk
dc.subjectмикроконтроллер ARM Cortex-M3uk
dc.subject.udc004.652uk
dc.titleРозробка алгоритму цифрової фільтрації вхідної інформації робототехнічної системиuk
dc.title.alternativeDevelopment of an algorithm for digital filtering of input information of robotic systemsuk
dc.title.alternativeРазработка алгоритма цифровой фильтрации входной информации робототехнических системuk
dc.typeArticleuk

Файли

Зібрання

Адаптивні системи автоматичного управління: міжвідомчий науково-технічний збірник, № 2 (33)