К ВОПРОСУ ПАРАЛЛЕЛЬНЫХ РЕШЕНИЙ ЗАДАЧИ ЦИФРОВОЙ ФИЛЬТРАЦИИ СИГНАЛОВ

Авторы
Файлы

Мезенцева О.С. Андреев А.А. Статья в формате PDF 101 KB

Неуклонное расширение круга современных приложений при решении важных трудоемких задач по обработке многомерных сигналов звуковой локации, космической астрономии, сейсмографии, связи, медицинской электроники и другие проблемы требуют колоссальных объемов математических расчетов над большими массивами данных в реальном масштабе времени, выполнение которых невозможно без использования высокопроизводительных и надежных средств вычислительной техники. Все это ставит перед исследователями новые проблемы, связанные, прежде всего, с постоянным ужесточением требований к производительности и отказоустойчивости алгоритмических и аппаратных средств цифровой обработке сигналов (ЦОС). Одним из основных алгоритмов ЦОС является цифровая фильтрация, которая может быть реализована с помощью вычисления свертки, с помощью алгоритмов дискретного преобразования Фурье, алгоритма Винограда преобразования Фурье, теоретико-числового преобразования, а также их различных модификаций и быстрых реализаций. Помимо алгоритмов, использующих частотное представление сигнала, широко используются алгоритмы, работающие в прострaнcтвенных координатах, такие как линейные и нелинейные преобразования и алгоритмы, основанные на изучении статистической модели шума. Однако следует заметить, что не всегда удается решить обратную задачу, т.е. отделить полезный сигнал от шумовой составляющей. Применение статистических алгоритмов осложняется необходимостью построения точной модели шума для конкретного случая, что тоже удается сделать далеко не всегда.

В данной работе предлагается использовать интегральное преобразование сигнала для получения его энергетической хаpaктеристики, с последующей трaнcформацией сигнала в зону понижения шумов.

Суть метода заключается в анализе сигнала с точки зрения распределения его энергии по всевозможным областям, на которых определен сигнал. Для данного анализа на координатной сетке строиться гиперповерхность. Точка на координатной сетке определяет область сигнала, а значение гиперповерхности в данной точке определяет энергию сигнала, содержащуюся в соответствующей области сигнала.

ПроцеДypa восстановления исходного сигнала из гиперповерхности является нелинейной фильтрацией, и основана на трaнcформации сигнала в точки с наибольшей энергией. Экспериментально подтверждено, что данная трaнcформация фильтрует сигнал от импульсной и аддитивной шумовых составляющих значительно лучше, чем наиболее распространенные на сегодняшний день методы фильтрации, такие как метод скользящего окна, метод медианной фильтрации и др. [1].

Однако алгоритм метод оптимального среднего является крайне тяжелым алгоритмом с точки зрения вычислительной сложности, к тому же, циклы данного алгоритма не могут быть параллельно выполнены на многопроцессорном вычислительном комплексе, из-за сцепления по переменным в телах циклов. В связи с чем, был проведен анализ его вычислительного ядра. Результатом данного анализа явилась модифицированная версия алгоритма с меньшей вычислительной сложностью, а также параллельной структурой. Модифицированный алгоритм лишен сцепления по переменным между внутренними вычислительными циклами, что позволяет эффективно выполнять программу, реализующую данный алгоритм, в среде вычислительного кластера с помощью технологий MPI или OpenMP.

Таблица 1. Сравнительная хаpaктеристика исходного и модифицированного алгоритмов

Алгоритм	Вычислительная сложность	Размерность простантства итераций	Возможность параллельного исполнения циклов	Возможность параллельного исполнения инструкций внутри циклов
Исходный		3	Нет (по всем измерениям)	Нет (по всем измерениям)
модифицированный	O (n)	2	Да (по всем измерениям)	Да (по всем измерениям)

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ:

Мезенцева О.С. Андреев А.А. Сравнительный анализ методов фильтрации шума в дискретных сигналах // НТЖ «Автоматизация, телемеханизация и связь в нефтяной промышленности». - М.: 2007. -№2. - с.22-28.

СРАВНИТЕЛЬНЫЙ АНАЛИЗ ВТОРИЧНЫХ СТРУКТУР ГЛЮКОАМИЛАЗ ИЗ ASPERGILLUS AWAMORI И SACCHAROMYCES CEREVISIAE

С помощью метода инфpaкрасной спектроскопии осуществлено сравнение вторичных структур глюкоамилаз из Aspergillus awamori и Saccharomyces cerevisiae. Получены данные о типах вторичной структуры, количественном соотношении упорядоченных и нерегулярных участков. ...

28 05 2026 4:34:18

САМООБРАЗОВАНИЕ ИНЖЕНЕРА – ОДИН ИЗ ФАКТОРОВ СОЦИАЛЬНО–ЭКОНОМИЧЕСКОГО РАЗВИТИЯ РЕГИОНА

Статья в формате PDF 126 KB...

27 05 2026 9:21:20

ЭКОЛОГИЧЕСКОЕ ОБРАЗОВАНИЕ – ОГРАНИЧИТЕЛЬ НЕГАТИВНЫХ ПОСЛЕДСТВИЙ НАУЧНО – ТЕХНИЧЕСКОГО ПРОГРЕССА

Статья в формате PDF 157 KB...

26 05 2026 8:11:20

АНАЛИЗ ПРОДУКТОВ ПЧЕЛОВОДСТВА

Статья в формате PDF 310 KB...

25 05 2026 21:32:27

КЛЕВЦОВ ГЕННАДИЙ ВСЕВОЛОДОВИЧ

Статья в формате PDF 264 KB...

24 05 2026 15:37:46

ПРОФЕССИОНАЛЬНЫЙ АНГЛИЙСКИЙ ЯЗЫК ДЛЯ СТУДЕНТОВ ТЕПЛОЭНЕРГЕТИЧЕСКИХ СПЕЦИАЛЬНОСТЕЙ И ЭНЕРГОМАШИНОСТРОЕНИЯ

Статья в формате PDF 183 KB...

23 05 2026 17:17:33

ОСОБЕННОСТИ ЛЕЙКОЦИТАРНЫХ ИНФИЛЬТРАТОВ ПЕЧЕНИ БОЛЬНЫХ ХРОНИЧЕСКИМ ВИРУСНЫМ ГЕПАТИТОМ

Статья в формате PDF 243 KB...

22 05 2026 4:32:49

МОРФОЛОГИЯ ТИМУСА МОЛОДИ РУССКОГО ОСЕТРА

Статья в формате PDF 121 KB...

21 05 2026 22:38:32

МЕТОДИКА ВОССТАНОВЛЕНИЯ ФУНКЦИЙ АНАЛИЗАТОРОВ ПОСЛЕ ОСТАНОВКИ КРОВОТОКА

Статья в формате PDF 135 KB...

20 05 2026 11:36:43

КОЛХИЦИНИРОВАНИЕ – ОДИН ИЗ СПОСОБОВ ПОЛИПЛОИДИЗАЦИИ ЛИЛИЙ

Статья в формате PDF 192 KB...

19 05 2026 10:17:31

ЭКОЛОГО-ГЕОХИМИЧЕСКАЯ ОЦЕНКА ПОЧВ ТЕРРИТОРИИ ГОРОДА ЯКУТСКА

Статья в формате PDF 292 KB...

18 05 2026 2:39:24

ПОДХОДЫ ИНФОРМАЦИОННОЙ ПОДДЕРЖКИ СОТРУДНИКОВ ОТДЕЛА ТЕХНИЧЕСКОГО ОБСЛУЖИВАНИЯ КОМПЬЮТЕРОВ

Статья в формате PDF 456 KB...

17 05 2026 10:22:45

УСЛОВИЯ КУЛЬТУРНОГО ВОЗРОЖДЕНИЯ РОССИИ: МИРОВОЙ ОПЫТ И НАЦИОНАЛЬНАЯ СПЕЦИФИКА

Статья в формате PDF 93 KB...

16 05 2026 20:56:30

МОДЕЛИ СИСТЕМ ПОВЫШЕНИЯ ПОЖАРНОЙ БЕЗОПАСНОСТИ ТОРФЯНЫХ МЕСТОРОЖДЕНИЙ

Статья в формате PDF 97 KB...

15 05 2026 13:59:59

ПРОБЛЕМА ПРИНЯТИЯ РЕШЕНИЙ И ВЫБОР ВАРИАНТОВ В НЕЧЕТКОЙ СРЕДЕ ПРИ ПРОЕКТИРОВАНИИ НОВЫХ ЖЕЛЕЗНЫХ ДОРОГ

Статья в формате PDF 98 KB...

14 05 2026 11:52:12

ИСПОЛЬЗОВАНИЕ СО2-ЭКСТРАКЦИИ В ЛИКЁРО-ВОДОЧНОЙ ПРОМЫШЛЕННОСТИ

Статья в формате PDF 320 KB...

13 05 2026 11:11:13

К ВОПРОСУ О ПОВЫШЕНИИ КАЧЕСТВА ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО УРОВНЯ ЗНАНИЙ НА ЭТАПАХ ОТ ОБУЧЕНИЯ В ВУЗЕ ДО ОБУЧЕНИЯ В АСПИРАНТУРЕ 

Статья в формате PDF 220 KB...

12 05 2026 14:13:40

ПЕТРОВ ЮРИЙ ДМИТРИЕВИЧ

Статья в формате PDF 93 KB...

11 05 2026 20:42:28

Дисперсионные хаpaктеристики ПАВ в присутствии системы электродов конечной толщины

Статья в формате PDF 104 KB...

10 05 2026 21:36:47

АНТРОПОГЕННОЕ ВЛИЯНИЕ ПРИЕМОВ ОСНОВНОЙ ОБРАБОТКИ НА ЭЛЕМЕНТЫ МЕХАНИЧЕСКОГО СОСТАВА СЕРОЙ ЛЕСНОЙ ПОЧВЫ

Вовлечение серой лесной почвы в сельскохозяйственное производство в течение 26 лет приводит к формированию специфических свойств, которые обусловлены преобразованием микроагрегированности почв. Активность этого процесса зависит от типа агрогенной нагрузки. Так механическое воздействие на серую лесную почву в результате ежегодной отвальной вспашки на 20–22 см вызывает изменение коэффициента полидисперсности и фактора дисперсности в слое 30–40 см. Применение ежегодной безотвальной обработки на глубину 6–8 см не оказывает существенного влияние на микроагрегированность почвы, что не приводит к формированию плужной подошвы. ...