Оптимальные фильтры в обработке сигналов: сопоставленные фильтры максимизируют отношение сигнал/шум (SNR). Применение в радарах и обнаружении сигналов.
Сравнивайте с английским: нажмите на абзац — оригинал откроется в окне. Кнопка EN под абзацем показывает его прямо в тексте.
Введение
Фильтры, используемые в обработке сигналов, оптимальные в определенном смысле. В обработке сигналов выход согласованного фильтра определяется путем корреляции известного задержанного сигнала или шаблона с неизвестным сигналом для обнаружения наличия шаблона в неизвестном сигнале. Это эквивалентно свертке неизвестного сигнала с комплексно сопряженным и развернутым по времени вариантом шаблона. Согласованный фильтр является оптимальным линейным фильтром для максимизации отношения сигнал/шум (SNR) в присутствии аддитивного стохастического шума. Согласованные фильтры широко используются в радиолокации, где известный сигнал излучается, а отраженный сигнал анализируется на предмет общих элементов с излученным сигналом. Компрессия импульса является примером согласованной фильтрации. Она называется так, поскольку импульсная характеристика согласована с входными импульсными сигналами. Двумерные согласованные фильтры обычно используются в обработке изображений, например, для повышения SNR рентгеновских наблюдений. Согласованная фильтрация – это метод демодуляции с использованием ЛТИ (линейных инвариантных во времени) фильтров для максимизации SNR. Изначально она также была известна как фильтр Норта.
Filters used in signal processing that are optimal in some sense. In signal processing, the output of the matched filter is given by correlating a known delayed signal, or template, with an unknown signal to detect the presence of the template in the unknown signal. This is equivalent to convolving the unknown signal with a conjugated time reversed version of the template. The matched filter is the optimal linear filter for maximizing the signal to noise ratio (SNR) in the presence of additive stochastic noise. Matched filters are commonly used in radar, in which a known signal is sent out, and the reflected signal is examined for common elements of the out going signal. Pulse compression is an example of matched filtering. It is so called because the impulse response is matched to input pulse signals. Two dimensional matched filters are commonly used in image processing, e. g., to improve the SNR of X ray observations. Matched filtering is a demodulation technique with LTI (linear time invariant) filters to maximize SNR. It was originally also known as a North filter.
Биология
Животные, обитающие в относительно стабильной среде, будут воспринимать относительно неизменные её характеристики. Это позволяет эволюции формировать фильтры, соответствующие ожидаемому сигналу с максимально высоким отношением сигнал/шум – так называемые фильтры, согласованные с сигналом. Сенсоры, воспринимающие мир "через такой фильтр, согласованный с сигналом", значительно ограничивают объем информации, которую мозг может извлечь из внешнего мира, но освобождают его от необходимости выполнять более сложные вычисления для получения информации, необходимой для решения конкретной задачи.
Animals living in relatively static environments would have relatively fixed features of the environment to perceive. This allows the evolution of filters that match the expected signal with the highest signal to noise ratio, the matched filter. Sensors that perceive the world "through such a 'matched filter' severely limits the amount of information the brain can pick up from the outside world, but it frees the brain from the need to perform more intricate computations to extract the information finally needed for fulfilling a particular task."