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FPGA设计与应用课程启发式教学实践——以FIR滤波器设计为例
1
作者 杜勇 《中国教育技术装备》 2026年第2期79-82,共4页
FPGA设计与应用是电子信息类专业的专业课程,如何综合利用先修课程的理论知识和FPGA设计知识完成应用电路的设计,是课程学习的重点和难点。根据课程知识结构的特点,以FIR滤波器设计为例,采用启发式教学方法,通过讲解设计原理、构建FPGA... FPGA设计与应用是电子信息类专业的专业课程,如何综合利用先修课程的理论知识和FPGA设计知识完成应用电路的设计,是课程学习的重点和难点。根据课程知识结构的特点,以FIR滤波器设计为例,采用启发式教学方法,通过讲解设计原理、构建FPGA设计思路、完成设计仿真、扩展应用讲解的教学设计,逐步启发学生的思维,提高学生的综合设计能力,取得良好的教学效果。 展开更多
关键词 FPGA设计与应用 启发式教学 fir滤波器
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基于频率采样法的FIR数字滤波器优化设计
2
作者 李红科 张兴辉 巩浩阳 《物联网技术》 2026年第3期38-41,共4页
目前通常利用频率采样法设计FIR数字滤波器,但是该方法易在过渡带附近出现较大误差。为了减小误差,文中设计一款基于频率采样法的FIR低通数字滤波器,通过在过渡带增加采样点的方法,减小了过渡带附近的逼近误差,从而提高滤波器性能。同... 目前通常利用频率采样法设计FIR数字滤波器,但是该方法易在过渡带附近出现较大误差。为了减小误差,文中设计一款基于频率采样法的FIR低通数字滤波器,通过在过渡带增加采样点的方法,减小了过渡带附近的逼近误差,从而提高滤波器性能。同时还介绍利用频率采样法设计FIR数字滤波器的基本思想及步骤,并分析基于频率采样法设计FIR数字滤波器产生逼近误差的原因以及减少逼近误差的方法。MATLAB仿真测试结果表明,文中设计的滤波器能够满足设计要求。因此,基于文中方法的FIR低通数字滤波器设计具有一定参考价值。 展开更多
关键词 fir数字滤波器 频率采样法 逼近误差 阻带内最小衰减 线性相位 频率响应函数
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FIR数字带通滤波器实验设计
3
作者 姜恩华 窦德召 +1 位作者 许学杰 周正 《商丘师范学院学报》 2025年第9期26-29,共4页
借助Matlab软件提供的FIR滤波器设计函数或FDATool软件,实现FIR带通滤波器设计,求得单位脉冲响应h(n).把h(n)代入Matlab函数tf2sos,求得FIR级联型网络结构的系数矩阵SOS和增益G.通过计算h(n)和输入序列x(n)的线性卷积,求得FIR滤波器的输... 借助Matlab软件提供的FIR滤波器设计函数或FDATool软件,实现FIR带通滤波器设计,求得单位脉冲响应h(n).把h(n)代入Matlab函数tf2sos,求得FIR级联型网络结构的系数矩阵SOS和增益G.通过计算h(n)和输入序列x(n)的线性卷积,求得FIR滤波器的输出y(n),提出了实现FIR数字滤波的线性卷积计算方法.根据FIR带通滤波器的边界截止频率,设计了输入序列x(n).借助CCS 5.5软件,采用C语言编程,设计了FIR直接型网络结构和FIR级联型网络结构的滤波程序,实现对输入序列x(n)滤波.实验结果表明,采用Matlab和CCS 5.5软件,能够很好地完成FIR数字带通滤波器实验设计. 展开更多
关键词 MATLAB软件 FDATool软件 CCS 5.5软件 fir带通滤波器
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基于改进的迭代重加权OMP的稀疏FIR滤波器设计 被引量：1
4
作者 李怡 赵加祥 《电子信息对抗技术》 2025年第1期73-78,共6页
有限脉冲响应(Finite Impulse Response, FIR)滤波器具备线性相位和稳定性的优点,在雷达信号处理、图像处理、电子对抗等领域被广泛应用。然而高性能的FIR滤波器通常需要较高的阶数,导致硬件实现成本高、系统功耗大。针对该问题,提出了... 有限脉冲响应(Finite Impulse Response, FIR)滤波器具备线性相位和稳定性的优点,在雷达信号处理、图像处理、电子对抗等领域被广泛应用。然而高性能的FIR滤波器通常需要较高的阶数,导致硬件实现成本高、系统功耗大。针对该问题,提出了一种改进的迭代重加权正交匹配追踪算法,设计稀疏的线性相位FIR滤波器。该算法采用Frobenius范数简化在每次迭代中求解目标稀疏FIR滤波器的过程,并且引入一个对数函数迭代更新权重。仿真结果表明,在某些情况下所提算法设计的滤波器比已有的稀疏滤波器设计方法具有更短的有效滤波器长度和更少的滤波器非零抽头个数,避免了硬件实现时乘法器和加法器的大量使用,从而有效地降低了实现成本和系统功耗。 展开更多
关键词 稀疏fir滤波器 线性相位 正交匹配追踪 FROBENIUS范数
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基于最优FIR滤波器的小电流接地故障选线技术 被引量：3
5
作者 王喆 《粘接》 2025年第3期150-153,共4页
由于小电流接地系统的故障信号特征不明显,容易被其他干扰信号掩盖,导致故障选线不准确。为提升小电流接地故障定位准确度,提出基于最优FIR滤波器的小电流接地故障选线技术。通过分析小电流接地故障的暂态特征,获取电流接地故障原因。采... 由于小电流接地系统的故障信号特征不明显,容易被其他干扰信号掩盖,导致故障选线不准确。为提升小电流接地故障定位准确度,提出基于最优FIR滤波器的小电流接地故障选线技术。通过分析小电流接地故障的暂态特征,获取电流接地故障原因。采用EMD分解方法对小电流接地系统各相电路实施零序电流分解,以高频分量为目标设计最优FIR滤波器。根据建立的最优FIR滤波器,计算线路频带信号相应幅值,确定暂态零序电流时频特征。依据时频特征的相似性度量结果,制定综合相关系数,确立判定条件实现小电流接地故障选线。实验结果表明,所提方法开展小电流接地故障选线时,选线判据灵敏度高且抗噪性较好。由此证明,所提方法在小电流接地故障选线时具有较高的应用效果。 展开更多
关键词 最优fir滤波器 小电流接地故障 选线技术 特征提取 电流时频分解
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基于MATLAB的FIR数字滤波器设计分析 被引量：3
6
作者 贺雪莉 《铁路计算机应用》 2025年第3期75-81,共7页
文章主要研究基于MATLAB实现有限长单位脉冲响应(FIR,Finite Impulse Response)数字滤波器的设计方法,分别从时域和频域两方面对窗函数法和频域采样法进行详细描述,并通过类比两种设计方法的仿真结果,总结其优缺点,可为实际滤波器设计... 文章主要研究基于MATLAB实现有限长单位脉冲响应(FIR,Finite Impulse Response)数字滤波器的设计方法,分别从时域和频域两方面对窗函数法和频域采样法进行详细描述,并通过类比两种设计方法的仿真结果,总结其优缺点,可为实际滤波器设计方法的选择提供理论支撑。 展开更多
关键词 有限长单位脉冲响应(fir) 数字滤波器 MATLAB 窗函数法 频域采样法
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一种基于帧结构的并行FIR数字滤波的FPGA实现 被引量：2
7
作者 胡春江 刘宪军 +2 位作者 张丁丁 李炎桦 黎伟 《自动化应用》 2025年第6期236-239,共4页
针对FPGA内直接型FIR滤波架构数据吞吐速率慢、数据带宽受限,传统并行FIR滤波架构实现逻辑复杂、硬件资源消耗大的问题,提出了一种基于帧结构的并行FIR数字滤波架构。通过从流水输入的数据中提取滑动帧进行滑动滤波,并根据帧结构对滑动... 针对FPGA内直接型FIR滤波架构数据吞吐速率慢、数据带宽受限,传统并行FIR滤波架构实现逻辑复杂、硬件资源消耗大的问题,提出了一种基于帧结构的并行FIR数字滤波架构。通过从流水输入的数据中提取滑动帧进行滑动滤波,并根据帧结构对滑动滤波输出进行拼接、截取,所提滤波架构可以获得与传统并行FIR滤波架构几乎相同的频域响应。而相较于传统并行架构,所提架构消耗的系统资源更少,工程上更易实现。基于MATLAB和ISE的仿真实验结果证明了所提滤波架构的有效性。 展开更多
关键词 fir数字滤波 FPGA 并行架构
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基于Verilog的FIR滤波器的设计与实现 被引量：1
8
作者 苏靖轩 《信息与电脑》 2025年第4期80-83,共4页
文章介绍了利用Quartus和ModelSim联合实现并仿真一个32阶线性相位有限冲激响应(Finite Impulse Response,FIR)低通滤波器的过程,采样率为30 MHz,截止频率为2 MHz。输入信号为1 MHz、4 MHz、7 MHz的正弦波叠加。滤波器系数由MATLAB设计... 文章介绍了利用Quartus和ModelSim联合实现并仿真一个32阶线性相位有限冲激响应(Finite Impulse Response,FIR)低通滤波器的过程,采样率为30 MHz,截止频率为2 MHz。输入信号为1 MHz、4 MHz、7 MHz的正弦波叠加。滤波器系数由MATLAB设计,硬件描述和综合在Quartus完成,仿真验证通过ModelSim进行。结果表明,该滤波器能有效抑制高于2 MHz的频率成分,保持通带信号完整性。研究提升了数字滤波器设计的性能与精度,对通信与信号处理领域具有重要意义。 展开更多
关键词 fir滤波器 线性相位 Quartus MODELSIM VERILOG
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基于增强型多模态粒子群算法的FIR数字滤波器的优化设计
9
作者 周俊宇 丁武学 《信息化研究》 2025年第6期46-53,共8页
文章针对粒子群优化算法(PSO)在计算时易陷入局部最优等问题,引入混合混沌初始化、双驱莱维重置策略、非精英变异学习策略与多峰记忆库等策略,提出一种改进的粒子群优化算法(EMPSO)并阐述了其算法流程。使用两种测试函数验证了改进算法... 文章针对粒子群优化算法(PSO)在计算时易陷入局部最优等问题,引入混合混沌初始化、双驱莱维重置策略、非精英变异学习策略与多峰记忆库等策略,提出一种改进的粒子群优化算法(EMPSO)并阐述了其算法流程。使用两种测试函数验证了改进算法的可行性。以实际滤波器与理想滤波器之间频率响应幅度的均方差最小为优化目标,通过该改进算法设计了FIR低通滤波器的抽头系数。利用MATLAB进行仿真验证,实验结果表明,相比于标准PSO算法与其他常用优化算法,改进的粒子群算法设计的低通滤波器具有更好的通带特性、阻带特性以及收敛性,验证了该算法在FIR数字滤波器设计优化方面具有更好的效果。 展开更多
关键词 fir滤波器 粒子群算法 参数优化 智能算法
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基于FPGA的低通FIR滤波器设计与实现
10
作者 魏同成 张迎翔 +2 位作者 蒋宗宏 丁浩圆 杜勇 《喀什大学学报》 2025年第6期38-42,共5页
针对模拟滤波器精度低、灵活性和抗干扰能力差、难以实现复杂的高阶响应等问题,采用布莱克曼窗函数法生成滤波器系数,设计了一款有限长单位冲激响应(FIR)低通滤波器,并在MATLAB中对幅频响应及滤波器系数进行量化分析.该滤波器通带截止... 针对模拟滤波器精度低、灵活性和抗干扰能力差、难以实现复杂的高阶响应等问题,采用布莱克曼窗函数法生成滤波器系数,设计了一款有限长单位冲激响应(FIR)低通滤波器,并在MATLAB中对幅频响应及滤波器系数进行量化分析.该滤波器通带截止频率为158 Hz,通带纹波为0.1 dB,阻带截止频率为617.2 Hz,阻带衰减为74.21 dB,并对系数进行12 bit量化.实验结果表明,基于FPGA开发板完成综合设计、仿真与实时测试,硬件验证结果与仿真结果相一致.通过利用FIR滤波器系数的对称特性实现了FPGA资源的优化.该系统适用于高速数字信号滤波及光通信滤波等应用场景. 展开更多
关键词 可编程门阵列(FPGA) fir滤波器 可见光通信 系数量化
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基于线性相位FIR滤波器自适应设计的色噪声白化方法
11
作者 罗忠涛 刘宇桐 《仪器仪表学报》 北大核心 2025年第11期173-183,共11页
电子电气等领域数据普遍考虑高斯白噪声,此假设下设计的最佳系统在色噪声环境中性能下降严重,故需采用适当的噪声白化处理方法。基于随机信号白化滤波理论,提出了一种线性相位有限脉冲响应(FIR)滤波器自适应设计方法,以实现稳定便捷的... 电子电气等领域数据普遍考虑高斯白噪声,此假设下设计的最佳系统在色噪声环境中性能下降严重,故需采用适当的噪声白化处理方法。基于随机信号白化滤波理论,提出了一种线性相位有限脉冲响应(FIR)滤波器自适应设计方法,以实现稳定便捷的色噪声白化处理。首先,简要总结了现有主流的白化滤波方法,将其分为基于正交基或变换域两类。然后考虑基于正交基的协方差矩阵白化原理,分析其关键白化矩阵具有Toeplitz结构和Hermitian性质。因为该矩阵元素具有收敛性,推导表明其行或列向量均具有近似白化功能。进一步地,利用近似白化向量的收敛性,设置合适阈值对其截短,从而自动确定滤波器长度。所设计滤波器被称为近似白化横向滤波器(AWTF),是一类线性相位FIR滤波器,可直接基于噪声样本进行自适应设计,具有绝对稳定、结构简单、无相位失真和运算量较低等优点。此外,讨论白化滤波后的信号检测问题,给出基于广义匹配滤波的信号检测方案。实验仿真基于自回归模型的色噪声,验证了近似白化向量的收敛性,表明AWTF能有效噪声白化,结合广义匹配滤波所得误码率与传统最优方法基本相同。最后,分析了AWTF应用于天波雷达系统,实测数据处理实验表明射频干扰符合噪声假设,且AWTF能够有效抑制射频干扰。 展开更多
关键词 色噪声 白化处理 fir滤波器设计 线性相位 目标检测
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基于FPGA的DDS任意波形发生器及FIR数字滤波系统设计
12
作者 周琦发 李正权 《自动化应用》 2025年第17期137-141,共5页
为满足测试领域对多样化信号激励源的需求,基于FPGA研制了集成FIR数字滤波功能的DDS任意波形发生器系统。系统以DAC11001B芯片构建数模转换电路,采用VC709 FPGA开发板实现数字波形生成与切换控制,结合MATLAB生成FIR滤波器系数文件构建... 为满足测试领域对多样化信号激励源的需求,基于FPGA研制了集成FIR数字滤波功能的DDS任意波形发生器系统。系统以DAC11001B芯片构建数模转换电路,采用VC709 FPGA开发板实现数字波形生成与切换控制,结合MATLAB生成FIR滤波器系数文件构建数字滤波模块。结果表明,该系统可输出4种用户可切换、频率相对误差不超过1%的模拟波形,并支持FIR数字信号滤波处理功能,有效扩展了系统的灵活性,为信号测试提供了高效灵活的解决方案。 展开更多
关键词 直接数字频率合成 任意波形发生器 现场可编程门阵列 fir数字滤波系统
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高效2^n并行快速FIR算法及其实现方法 被引量：1
13
作者 胡剑浩 曾维棋 +1 位作者 费超 陈杰男 《电子科技大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第2期182-186,共5页
快速有限脉冲响应(FIR)算法(FFA)突破了传统并行FIR滤波器复杂度随并行度线性增加的局限性,效率大幅提高。然而目前缺少对高并行FFA通用算法和实现架构的研究。该文提出了高效2^n并行FFA,并给出了其通用算法形式与实现架构;同时讨论了... 快速有限脉冲响应(FIR)算法(FFA)突破了传统并行FIR滤波器复杂度随并行度线性增加的局限性,效率大幅提高。然而目前缺少对高并行FFA通用算法和实现架构的研究。该文提出了高效2^n并行FFA,并给出了其通用算法形式与实现架构;同时讨论了对于非2^n并行FFA的实现架构。通过算法分析和硬件效率评估,本文算法及其实现架构在相同的并行度和性能条件下,比传统并行算法有显著改善,且随着并行度的增加,这种优势更加明显。该算法在高并行FIR滤波器的应用中有很大优势。 展开更多
关键词 2^n并行 快速fir算法 fir滤波器 硬件效率
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基于窗函数的FIR滤波器的设计 被引量：8
14
作者 何小河 《四川理工学院学报（自然科学版）》 CAS 2008年第3期51-53,共3页
文章主要阐述了FIR算法的基本原理,推导了其中所有的重要公式,并且对几种窗函数做了比较,阐明了加窗函数对结果的影响。在这里还给出了实现FIR算法的结构图.介绍了几种常用滤波窗函数的特点,给出了包络图和幅度响应图。在分析了各种滤... 文章主要阐述了FIR算法的基本原理,推导了其中所有的重要公式,并且对几种窗函数做了比较,阐明了加窗函数对结果的影响。在这里还给出了实现FIR算法的结构图.介绍了几种常用滤波窗函数的特点,给出了包络图和幅度响应图。在分析了各种滤波之后,我们决定选用海明窗,并且给出了滤波效果图形. 展开更多
关键词 fir滤波器 窗函数 fir算法的结构图
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FIR滤波器快速实现算法的最佳设计 被引量：2
15
作者 苏涛 王大庆 赵洋浩 《雷达与对抗》 2005年第1期32-35,共4页
针对实时信号处理中长阶数FIR滤波器运算量大的特点,分析并比较了包括快速算法在内的多种实现方法的性能,提出了不同方法的选择准则,得出了频域分段滤波方法中的最佳分段长度与系数阶数的关系,显著降低了连续信号FIR滤波的运算量。并提... 针对实时信号处理中长阶数FIR滤波器运算量大的特点,分析并比较了包括快速算法在内的多种实现方法的性能,提出了不同方法的选择准则,得出了频域分段滤波方法中的最佳分段长度与系数阶数的关系,显著降低了连续信号FIR滤波的运算量。并提出利用代价函数,综合考虑最佳设计中的吞吐率和处理迟延。 展开更多
关键词 长阶数fir滤波器 频域fir滤波 最佳分段长度
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基于人工蜂群算法的FIR滤波器设计 被引量：1
16
作者 刘婷 张立毅 张晋斌 《山西电子技术》 2014年第2期34-36,共3页
FIR滤波器设计是数字信号处理领域中的重要课题之一。最优化FIR滤波器设计可以抽象为一个最优化问题,采用启发式算法来求解。作为一种新型启发式算法,人工蜂群算法由于其原理简单、控制参数少、鲁棒性强等优点,已被越来越多的学者所关... FIR滤波器设计是数字信号处理领域中的重要课题之一。最优化FIR滤波器设计可以抽象为一个最优化问题,采用启发式算法来求解。作为一种新型启发式算法,人工蜂群算法由于其原理简单、控制参数少、鲁棒性强等优点,已被越来越多的学者所关注。本文采用人工蜂群算法优化FIR滤波器设计,研究了两者的结合机理,讨论了具体实现步骤,并通过仿真验证了该方法的有效性。 展开更多
关键词 fir滤波器设计 最优化fir滤波器设计 人工蜂群算法
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基于雷米兹交换算法设计线性相位对数FIR滤波器
17
作者 侯志荣 吕振肃 《电讯技术》 北大核心 2003年第2期66-69,共4页
根据线性相位对数FIR滤波器幅度响应与线性相位FIR滤波器幅度响应的关系 ,将线性相位对数滤波器设计转换为线性相位FIR滤波器设计。该方法直接采用雷米兹交换算法即可获得线性相位对数滤波器通带和阻带的等纹波特性。另外 ,该方法既可... 根据线性相位对数FIR滤波器幅度响应与线性相位FIR滤波器幅度响应的关系 ,将线性相位对数滤波器设计转换为线性相位FIR滤波器设计。该方法直接采用雷米兹交换算法即可获得线性相位对数滤波器通带和阻带的等纹波特性。另外 ,该方法既可基于频域均匀采样也可基于频域非均匀采样 。 展开更多
关键词 对数fir滤波器 线性相位 雷米兹交换算法 fir滤波器 对数幅度
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基于FPGA的异步FIR滤波器接口电路设计
18
作者 李鸿 叶燕 《数字通信》 2012年第1期83-85,共3页
介绍了基于四相单轨握手协议的异步FIR滤波器接口电路的设计。分析了异步接口电路互联模型及原理,提出了一种基于存储器和状态机实现异步握手接口电路的全新方案,实现了FIR滤波器功能和异步接口控制功能。对设计进行了波形仿真及结果分... 介绍了基于四相单轨握手协议的异步FIR滤波器接口电路的设计。分析了异步接口电路互联模型及原理,提出了一种基于存储器和状态机实现异步握手接口电路的全新方案,实现了FIR滤波器功能和异步接口控制功能。对设计进行了波形仿真及结果分析,验证了设计方案的可行性。 展开更多
关键词 fir滤波器 异步fir滤波器接口电路 四相单轨握手协议 VERILOG HDL FPGA
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FIR滤波器的CPLD实现
19
作者 刘敏 唐治德 《自动化信息》 2001年第04M期18-19,共2页
本文介绍了PLD的概念及发展状况，说明了用CPLD实现FIR数字滤波器的优点，并将它与一般方法进行了比较。详细阐述了如何用CPLD实现FIR数字滤波器的硬件电路和用MAX+PLUSⅡ实现FIR滤波器的思路。
关键词 fir滤波器 fir数字滤波器 CPLD MAX+PLUSⅡ 硬件电路 优点 发展状况
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基于神经网络的稀疏二维FIR滤波器设计
20
作者 李怡 赵加祥 徐微 《计算机工程与设计》 北大核心 2025年第7期1841-1847,共7页
针对高性能二维线性相位有限脉冲响应(finite impulse response,FIR)滤波器设计,随着阶数增加导致计算和存储压力过大的问题,提出一种稀疏二维FIR滤波器设计的迭代方法。稀疏二维FIR滤波器设计问题被转化为神经网络的李雅普诺夫能量函... 针对高性能二维线性相位有限脉冲响应(finite impulse response,FIR)滤波器设计,随着阶数增加导致计算和存储压力过大的问题,提出一种稀疏二维FIR滤波器设计的迭代方法。稀疏二维FIR滤波器设计问题被转化为神经网络的李雅普诺夫能量函数最小化问题。在每次迭代中,利用加权Frobenius范数的正交匹配追踪(orthogonal matching pursuit,OMP)算法寻找滤波器中非零系数的位置,使用Hopfield神经网络计算非零系数。仿真结果表明,该方法能够有效增加二维FIR滤波器的稀疏度,稀疏效果优于已有的稀疏滤波器设计算法。 展开更多
关键词 霍普菲尔德神经网络 稀疏滤波器 线性相位 二维有限脉冲响应滤波器 弗罗贝尼乌斯范数 正交匹配追踪 迭代算法
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