[发明专利]基于混合蛙跳的IIR数字滤波器设计方法

权利要求书

1.一种基于混合蛙跳的IIR数字滤波器设计方法，其特征在于，包括如下步骤：

1)确定频率采样点数，计算理想幅频响应样本值；

2)针对混合蛙跳算法建立IIR数字滤波器参数评估方法；

3)将混合蛙跳算法映射到IIR数字滤波器设计中，进行参数和蛙群初始化；

4)蛙群排序、分组；

5)更新公告栏；

6)基于步骤2)参数评估方法对每组青蛙进行更新；

7)蛙群混合；

8)蛙群排序、分组；

9)再次更新公告栏；

10)根据迭代终止条件判断是否终止迭代。

2.如权利要求1所述的基于混合蛙跳的IIR数字滤波器设计方法，其特征在于，所述步骤1)中，频率采样点数为用户自定义的正整数，表明该方法在计算实际幅频响应与理想幅频响应的差值时，需要采集的频率点数；计算理想幅频响应样本值，是根据用户确定的频率采样点数，将所理想的滤波器理想幅频响应进行等间隔采样，得到理想幅频响应样本值。

3.如权利要求2所述的基于混合蛙跳的IIR数字滤波器设计方法，其特征在于，所述步骤2)中，IIR数字滤波器参数评估方法的建立过称为：首先根据混合蛙跳算法得到的滤波器系数计算该滤波器的极点，如果有极点不在单位圆内，则将该极点移到单位圆内，然后计算滤波器幅频响应的样本值；之后计算该滤波器的增益；最后计算该滤波器幅频响应样本值与滤波器理想幅频响应样本值的平方误差，平方误差越小，表明该滤波器与理想滤波器的幅频响应越接近，即待评估的滤波器参数组合越好。

4.如权利要求3所述的基于混合蛙跳的IIR数字滤波器设计方法，其特征在于，所述步骤3)中，将IIR数字滤波器设计中所需要的参数数目，映射为混合蛙跳算法中青蛙所处空间的维数，将IIR数字滤波器参数的取值范围映射为青蛙在每维空间的取值范围，将IIR数字滤波器的参数组合定义为青蛙在所处空间的具体位置，并将该参数组合对应的滤波器幅频响应的样本值与滤波器理想幅频响应样本值的平方误差作为评价该青蛙优劣的指标，平方误差越小表明该青蛙越优；参数初始化，是指定义蛙群中青蛙的总数、青蛙的分组数目、青蛙所处空间的维度和迭代终止条件，其中青蛙总数为分组数目的整数倍，迭代终止条件为最大迭代次数；蛙群初始化，是指为每只青蛙随机生成一个初始位置的过程。

5.如权利要求4所述的基于混合蛙跳的IIR数字滤波器设计方法，其特征在于，所述步骤4)中，蛙群排序分组是首先将蛙群中所有青蛙按照所对应滤波器从优到劣的顺序排序，然后从最优青蛙开始，第一只青蛙放入第一分组，第二只青蛙放入第二分组，以此类推，当最后一个分组分配完成后，再将剩余青蛙重新从第一个分组开始放入，直至所有青蛙分组完成。

6.如权利要求5所述的基于混合蛙跳的IIR数字滤波器设计方法，其特征在于，所述步骤5)中，更新公告栏是指统计青蛙信息，找到全局最优青蛙和每组最优、最差青蛙，记录对应的滤波器系数、增益和与理想滤波器幅频响应的平方误差。

7.如权利要求6所述的基于混合蛙跳的IIR数字滤波器设计方法，其特征在于，所述步骤6)中，基于步骤2)参数评估方法对每组青蛙进行更新是指在每组内，最差青蛙首先向组内最优青蛙跳跃，并使用步骤2)的参数评估方法评估跳跃结果，如果跳跃后位置优于原位置，则完成跳跃过程，否则令最差青蛙向全局最优青蛙跳跃，再使用步骤2)的参数评估方法评估跳跃结果，如果跳跃后位置优于原位置，则完成跳跃过程，如果跳跃后仍然无法找到更优位置，则随机产生一个有效位置替换原组内最差青蛙的位置。

8.如权利要求7所述的基于混合蛙跳的IIR数字滤波器设计方法，其特征在于，所述步骤7)中，蛙群混合是将所有青蛙从分组中取出，混合到一起；步骤8)中，蛙群排序、分组与步骤4)中操作相同；步骤9)中，更新公告栏的操作与步骤5)中操作相同。

9.如权利要求8所述的基于混合蛙跳的IIR数字滤波器设计方法，其特征在于，所述步骤10)中，根据迭代终止条件判断是否终止迭代，是将迭代次数累加，然后根据迭代次数和步骤3)中定义的迭代终止条件判断是否终止迭代，如果满足迭代终止条件，则算法结束，步骤9)更新公告栏记录的最优青蛙所处的空间位置即为找到的最优滤波器系数组合；如果不满足迭代终止条件，则重复步骤6)到步骤10)的操作直至条件满足。