基于FPGA的生命探测仪算法研究与系统设计
从滤波器的传递函数可以知道，它是恒稳定的，不需要回馈。而且只要加权系数h(i)=h(N-1-i)其中，(0≤i≤N-1)，FIR滤波器就具有线性相位。一般而言，常用的FIR滤波器是线性相位的，即滤波器的系数满足某种对称性。于是线性相位滤波器的输出为：
这样，只需要做N／2(当N为奇数时为(N+1)／2)次而不是N次乘法，就可以实现滤波器的功能，可以大大地节约硬件资源的消耗，还可以提高速度。
本文采用Matlab的窗函数方法设计并在FPGA上实现的方案。根据实际要求，可以分为有人静止存在只有呼吸心跳和有人存在并且有体动两种情况。经计算，分别为截止频率0．5 Hz的低通滤波器获取呼吸心跳信息和通带频率1～50 Hz的带通滤波器获取体动信息。我们选择海明窗作为系数计算窗函数，低通滤波器阶数N=412阶，带通滤波器阶数N=168阶。然后通过Matlab中的FIR函数确定各阶系数，再由FPGA硬件实现FIR滤波器。由于目前的FPGA器件只能支持定点计算，从Matlab计算所得的系数^是浮点值，需要转换成定点值，即进行系数量化。为了满足精度要求，把所有系数乘以216后再四舍五入即可。
用MATLAB设计完成滤波器系数和结构在具体硬件实现之前先对它进行滤波的功能仿真。滤波器应能使通频带内的信号通过，对通频带外的信号给予极大地衰减，阻止其通过。这里输入信号由MATLAB产生，频率分量分别位于滤波器的通频带之内和之外。首先验证截止频率为0．5 Hz的400阶低通滤波器，它的采样频率是250 Hz。MATLAB产生幅度为1，频率分量分别为1 Hz、3 Hz和10 Hz的正弦信号，把它们相迭加并且加入5 dB高斯白噪声。滤波器的时域波形和频域波形如图3所示。本文引用地址：//m.amcfsurvey.com/article/190438.htm
对于通频带为1～50 Hz的200阶带通滤波器，输入幅度为1，频率分量分别为30 Hz和60 Hz的带噪正弦信号，其滤波器输入输出的时域与频域波形如图4所示。
由图3和图4可以看出，两路滤波器的通频带外的信号都已经被滤除地很干净，并且通频带外的噪声也得到了极大地抑制。由于MATLAB滤波输出是将输入数据与滤波器系数直接卷积而得出的，滤波器的输出相较于输入有一定的延迟。两路滤波器的设计都满足系统性能要求规范。
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