Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

A segment-wise reconstruction method based on bidirectional long short term memory for Power Line Interference suppression

Qiu Y., Huang K., Xiao F., Shen H.

Biocybernetics and Biomedical Engineering

|

2018

|

Vol. 38, no. 2

217--227

EN

The overlap between the signal components of Power Line Interference (PLI) and biomedical signals in the frequency domain makes the filtered results prone to severe distortion. Electrocardiogram (ECG) is a type of biomedical electronic signal used for cardiac diagnosis. The objective of this work is to suppress the PLI components from biomedical signals with minimal distortion, and the object of study is mainly the ECG signals. In this study, we propose a novel segment-wise reconstruction method to suppress the PLI in biomedical signals based on the Bidirectional Recurrent Neural Networks with Long Short Term Memory (Bi-LSTM). Experiments are conducted on both synthetic and real signals, and quantitative comparisons are made with a traditional IIR notch filter and two state-of-the-art methods in the literature. The results show that by our method, the output Signal-to-Noise Ratio (SNR) is improved by more than 7 dB and the settling time for step response is reduced to 0.09 s on average. The results also demonstrate that our method has enough generalization ability for unforeseen signals without retraining.

2

ECG signals reconstruction in subbands for noise suppression

Kotas M., Moroń T.

Biocybernetics and Biomedical Engineering

|

2017

|

Vol. 37, no. 3

453--465

EN

In this study, we propose a combination of two methods for ECG noise suppression. The first one is the robust principal component analysis, applied to QRS complexes reconstruction. The second is the method of weighted averaging of nonlinearly aligned signal cycles. The novelty of the approach consists in the way these methods are combined. First, a processed ECG signal is decomposed into three spectral subbands, of high, medium and low frequency. Then both methods are applied in such a way that their operation is prevented from the most common unfavorable factors. RPCA reconstructs QRS complexes in a medium and high frequency subbands added. This makes the method more immune to low frequency artifacts that can be caused by electrodes motion. Dynamic time-warping is performed on the medium frequency subband which again prevents the procedure from the unfavorable influence of electrode motion artifacts. After the warping paths have been determined, the weighted addition of nonlinearly aligned signal cycles is executed, separately in the three subbands, with optimal weights estimated in each subband. Finally, by the appropriate addition of the obtained signals, the whole spectrum ECG is reconstructed. In the experimental section, the method was investigated with the use of real and artificially generated signals. In both cases, it allowed for effective suppression of noise, preserving important features of the processed signals. When it was applied to ECG enhancement prior to determination of the QT interval, the measurements appeared to be remarkably immune to different types of noise.

3

Badanie jakości tłumienia zakłóceń stochastycznych w układach ciągłych z różnymi typami regulatorów dyskretnych

Bialic G., Błachuta M.J.

Zeszyty Naukowe. Elektryka / Politechnika Opolska

|

2004

|

Vol. 297, z. 54

185-201

PL

Artykuł dotyczy oceny jakości tłumienia zakłóceń stochastycznych dla liniowych obiektów ciągłych, sterowanych za pomocą regulatora dyskretnego w oparciu o benchmark bazujący na optymalnej strategii sterowania LQG. Benchmark ten jest traktowany jako strategia minimalnowariancyjna z ograniczeniem na wariancję sterowania. Badania dotyczą jakości sterowania systemów z dyskretnymi regulatorami typu PID strojonymi zarówno metodą klasyczną oraz w sposób optymalny uwzględniający charakterystykę zakłócenia oraz ograniczenie na wariancję sygnału sterującego. W pracy przedstawiono wyniki świadczące, że optymalne nastawy regulatorów klasycznych typu PID poprawiają zdolności tłumienia zakłócenia systemu i zbliżają go do dolnej granicy jakości.

EN

The paper deals with a LQG control benchmark for a linear continuous-time plant whose output is corrupted by a stochastic disturbance controlled by a discrete-time controller, which can be seen as a MV benchmark with bounded control variance. The quality of discrete-time control systems with PID controllers tuned both classically and optimally in such way that disturbance characteristics are taken into account is investigated and, assuming the same control effort, compared with the benchmark. It has been shown that optimal tuning of classical PID controllers improves the disturbance attenuation bringing it closer to the lower bound.

4

Adaptacyjne tłumienie zakłóceń z wykorzystaniem funkcji bazy ortonormalnej

Stanisławski R., Marciak C., Latawiec K., Hunek W.

Zeszyty Naukowe. Elektryka / Politechnika Opolska

|

2004

|

Vol. 297, z. 54

133-147

PL

Artykuł przedstawia nowe zastosowania funkcji bazy ortonormalnej (ang. orhonormal basis functions - OBF) w zadaniu adaptacyjnego tłumienia szumów. Krótko podano zasady modelowania liniowych systemów dynamicznych z wykorzystaniem OBF. Została również przedstawiona koncepcja modelowania odwrotnego OBF (wprowadzona przez autorów). Poddano analizie porównawczej metody adaptacyjnego tłumienia szumów za pomocą filtrów Laguerre'a, Kautza, odwrotnego filtra Laguerre'a oraz FIR. Przeprowadzono szereg eksperymentów identyfikacyjnych demonstrujących właściwości adaptacyjnego tłumienia zakłóceń. Pokazano, że jakość tłumienia zakłóceń zależy od 1) rodzaju dynamiki modelowanych filtrów, 2) specyfiki użytego modelu filtra oraz 3) stosunku poziomu szumu wejściowego do wyjściowego.

EN

The paper presents a new application of Laguerre filters and inverse Laguerre filters in adaptive noise cancellation. An orthonormal basis function approach to modeling of linear dynamical systems is outlined. The inverse OBF modeling concept (introduced by the authors) is also recalled. Laguerre, Kautz, inverse Laguerre and FIR filters are comparatively applied in the problem of adaptive noise cancellation. In a series of simulation experiments it is demonstrated that the performance of the noise cancellation system for the above filter models is dependent on 1) a type of dynamics of the filter involved, 2) a specific filter model used and 3) a ratio of input-to-output noise. Laguerre and Kautz models are particularly recommended in the task of adaptive noise cancellation.

5

Suppresion of NB interference in SS systems via adaptation and double matching a receiver

Pawelec J. J.

Biuletyn Wojskowej Akademii Technicznej

|

2004

|

Vol. 53, nr 2-3

85-94

EN

A survey of methods used for narrow-band (NB) interference suppression (filtration, compensation, cutting out) in the spread spectrum systems, particularly of DS-CDMA is carried out. It has been shown that these methods seem to be effective but no one is optimal and many are invasive. That is why we propose a new method, which is not invasive and optimal or at least asymptotically optimal. It is based on maching of a receiver structure both to the signal shape and to interference spectrum (hence its name: double-matched). If the interference is unknown, an adaptation technique is used, which estimates the interference (hence the term - assymptotically). Practically for the typical interference occupying not less than 10% of the signal spectrum the results obtained are near the optimal ones. The required order of the adaptive filter (FIR) is not high and the admissiable mean time of interference fluctuations is of order of 1/B, where B - is the interference bandwidth. The gain obtained in comparison with not double-matched receivers reaches 10-20 dB depending on the interference-to-signal bandwidths ratio. The weak point of the method is its large delay and small gain for the very narrow-band interference (of order of 1% of signal spectrum).

PL

Dano krótki przegląd metod tłumienia (filtracji, wycinania, kompensacji) zakłóceń wąskopasmowych w systemach z rozproszonym widmem, w szczególności DS-CDMA. Wykazano, że stosowane dotąd metody są w niektórych przypadkach bardzo efektywne, w szczególności metody nieliniowe. Żadna jednak nie jest doskonała, np. wycinanie zakłóceń cechuje duża inwazyjność w stosunku do sygnału użytecznego, jeśli interferencja jest umiarkowanie wąskopasmowa. Z tego względu zaproponowano nową metodę, zwaną podwójnie dopasowaną z adaptacją, która nie jest inwazyjna, natomiast jest asymptotycznie optymalna w zakresie metod liniowych. Asymptotyczność odnosi się do czasu poznawania procesu zakłóceń i do rzędu filtru adaptacyjnego (muszą być niewielkie). W praktyce dla typowych zakłóceń zajmujących nie mniej niż 10% widma sygnału uzyskuje się wyniki bliskie optymalnych dla filtrów zaledwie kilkustopniowych i dla średnich czasów fluktuacji zakłóceń nie przekraczających odwrotności pasma odbioru. Zyski w stosunku do konwencjonalnych detektorów (nieadaptacyjnych i niedopasowanych podwójnie) wynoszą w tych warunkach kilkanaście decybeli (stosunek mocy sygnał interferencja). Wadą metody jest mała efektywność i duże opóźnienia dla zakłóceń bardzo wąskopasmowych, rzędu 1% widma sygnału.