一種對(duì)fft數(shù)據(jù)實(shí)施的平均噪聲降噪方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種對(duì)FFT數(shù)據(jù)實(shí)施的平均噪聲降噪方法，對(duì)設(shè)定范圍內(nèi)的FFT信號(hào)數(shù)據(jù)且低于參考值dRef的數(shù)據(jù)進(jìn)行平均值求取，得到低于參考值dRef的平均噪聲基線值，然后對(duì)所要處理的數(shù)據(jù)中，低于參考值dRef的各個(gè)數(shù)據(jù)進(jìn)行與平均噪聲基線值的均值處理；使得設(shè)定參考值以下信號(hào)向平均噪聲基線值收攏，抑制噪聲、減小干擾信號(hào)能量。大大簡(jiǎn)化了對(duì)硬件的要求和依賴性，同時(shí)也減少了硬件調(diào)試所帶來的開銷。
【專利說明】
一種對(duì)FFT數(shù)據(jù)實(shí)施的平均噪聲降噪方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明涉及數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種對(duì)FFT數(shù)據(jù)實(shí)施的平均噪聲降 噪方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 在高速采集信號(hào)分析處理領(lǐng)域，高速采樣數(shù)據(jù)在FFT變換處理后，因高取樣條件下 硬件設(shè)計(jì)和實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)分析處理難度限制，很多時(shí)候會(huì)由于大帶寬問題、信號(hào)泄露問題、信號(hào) 混疊問題、帶內(nèi)自激問題等，使得FFT后效果并不理想，一些無用信號(hào)或并不關(guān)心的小信號(hào) 會(huì)混雜在信號(hào)噪底之上，高速情況下通過改善硬件和優(yōu)化可編程邏輯時(shí)序已很難解決，影 響數(shù)據(jù)處理效果。
[0003] 通常情況下，在硬件環(huán)境不理想時(shí)，尤其在高速應(yīng)用情況下，一般很難通過硬件優(yōu) 化手段做到信號(hào)效果的徹底改善。同時(shí)，硬件環(huán)境的改善在一定程度上需增加人力開銷、時(shí) 間擴(kuò)展、硬件資源耗費(fèi)等，且很多情況下，因環(huán)境的不同，一次的調(diào)試結(jié)果不具備多個(gè)環(huán)境 下的通用性需求。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明的目的就是為了解決上述問題，提供一種對(duì)FFT數(shù)據(jù)實(shí)施的平均噪聲降噪 方法，該方法大大簡(jiǎn)化了降噪處理對(duì)硬件的要求和依賴性，減少了硬件調(diào)試所帶來的開銷。
[0005] 為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：
[0006] -種對(duì)FFT數(shù)據(jù)實(shí)施的平均噪聲降噪方法，
[0007] 對(duì)設(shè)定范圍內(nèi)的FFT信號(hào)數(shù)據(jù)且低于參考值dRef的數(shù)據(jù)進(jìn)行平均值求取，得到低 于參考值dRef的平均噪聲基線值，然后對(duì)所要處理的數(shù)據(jù)中，低于參考值dRef的各個(gè)數(shù)據(jù) 進(jìn)行與平均噪聲基線值的均值處理;使得設(shè)定參考值以下信號(hào)向平均噪聲基線值收攏，抑 制噪聲、減小干擾信號(hào)能量。
[0008] 具體步驟包括，
[0009] 步驟1:對(duì)于給定的由N個(gè)FFT數(shù)據(jù)組成的數(shù)據(jù)值組X，及參考值dRef，數(shù)據(jù)值組X的 計(jì)數(shù)索引為L(zhǎng)，求取平均噪聲基線值dAvgN;設(shè)L的初始值為0，然后進(jìn)入步驟2;
[0010] 步驟2:獲取計(jì)數(shù)索引L對(duì)應(yīng)數(shù)據(jù)值組X的數(shù)據(jù)值1，判斷1是否小于參考值dRef，是 則進(jìn)入步驟3，否則進(jìn)入步驟4;
[0011 ] 步驟3:求XL和噪聲基值dAvgN的平均值Xm，并以Xm代替X中對(duì)應(yīng)Xl的值;進(jìn)入步驟4;
[0012] 步驟4:計(jì)數(shù)索引L加1;判斷L是否小于N，是則返回步驟2;否則整個(gè)處理流程結(jié)束。
[0013] 所述步驟1中平均噪聲基線值的求取具體方法為：
[0014] 步驟21:數(shù)據(jù)值組X中設(shè)定范圍的計(jì)數(shù)索引起始SLmin，計(jì)數(shù)索引終止為L(zhǎng)max;求值 總和為Χτ，計(jì)數(shù)值為L(zhǎng) T;令L為L(zhǎng)min，Χτ為0，LT為0;然后進(jìn)入步驟22;
[0015]步驟22:獲取計(jì)數(shù)索引L對(duì)應(yīng)數(shù)據(jù)值組X的數(shù)據(jù)值XL，判斷XL是否小于參考值dRef， 是則進(jìn)入步驟23，否則進(jìn)入步驟24;
[0016]步驟23:令Xt=Xt+Xl，Lt=Lt+1 ;進(jìn)入步驟24;
[0017] 步驟24:計(jì)數(shù)索引L加1;進(jìn)入步驟25;
[0018] 步驟25:判斷L是否小于等于Lmax，是則返回步驟22;否則進(jìn)入步驟26;
[0021 ]所述步驟21中計(jì)數(shù)索引起始Lmin和計(jì)數(shù)索引終止Lmax的確定方法為：
[0023]本發(fā)明的有益效果：
[0024]本發(fā)明提供了一種對(duì)FFT數(shù)據(jù)實(shí)施的平均噪聲降噪方法，大大簡(jiǎn)化了降噪處理對(duì) 硬件的要求和依賴性，同時(shí)也減少了硬件調(diào)試所帶來的開銷。在高速采集硬件調(diào)試和高速 FPGA信號(hào)處理調(diào)試已無法改善信號(hào)處理效果的情況下，以可選配模式進(jìn)行后續(xù)進(jìn)一步處 理，應(yīng)用靈活方便，可優(yōu)化處理效果，有針對(duì)性的提高信號(hào)分析效果。且調(diào)試時(shí)間短，節(jié)省了 人力、物力成本，提高了效益。
【附圖說明】
[0025]圖1為濾波方法參數(shù)示意圖；
[0026]圖2為平均噪聲均值濾波后效果。
【具體實(shí)施方式】
[0027]下面結(jié)合附圖與實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說明。
[0028] 一種對(duì)FFT數(shù)據(jù)實(shí)施的平均噪聲降噪方法，該發(fā)明方法的思想是對(duì)所要處理的FFT 信號(hào)數(shù)據(jù)10%~90%范圍內(nèi)的數(shù)據(jù)且低于參考值dRef的數(shù)據(jù)進(jìn)行平均值求取，得到低于參 考值dRef的平均噪聲基線，然后對(duì)所要處理的數(shù)據(jù)中，低于參考值dRef的各個(gè)數(shù)據(jù)進(jìn)行與 平均噪聲的均值處理，即該數(shù)據(jù)與平均噪聲的和進(jìn)行平均處理。
[0029] 平均噪聲基線的求取過程之所以取10%~90%范圍內(nèi)數(shù)據(jù)，是為了避免采樣處理 過程中信號(hào)數(shù)據(jù)首部和尾部可能出現(xiàn)的異常情況，而影響基線值的準(zhǔn)確度。該處理流程能 夠減小參考值以下畸變數(shù)據(jù)的幅值大小，同時(shí)縮減噪聲帶，使得參考值以下信號(hào)向平均噪 聲基線收攏，在一定程度上能夠抑制噪聲、減小干擾信號(hào)能量。
[0030] 各參數(shù)在圖形中的位置及范圍示意如圖1所示。圖1中數(shù)據(jù)在參考值dRef等于-20dB時(shí)實(shí)施平均噪聲均值濾波后的效果如圖2所示。濾波后，40MHz處干擾信號(hào)和零頻部分 信號(hào)幅度明顯減小，整個(gè)基帶噪聲向噪聲基線附近收縮，干擾信號(hào)和噪聲信號(hào)得到有效抑 制，而100MHz有用信號(hào)并未影響。
[0031] 參考值dRef取值不同，得到的濾波優(yōu)化效果也不同，可根據(jù)具體使用情況進(jìn)行合 適的調(diào)整，以達(dá)到本發(fā)明方法具體使用環(huán)境下最優(yōu)的使用效果。
[0032]具體方法包括，
[0033]步驟1:對(duì)于給定的由N個(gè)FFT數(shù)據(jù)組成的值組X，及參考值dRef，設(shè)數(shù)據(jù)值組X的計(jì) 數(shù)索引為L(zhǎng)，首先通過求平均噪聲基線方法確定平均噪聲基線值dAvgN;設(shè)L為0,然后進(jìn)入步 驟2;
[0034]步驟2:獲取計(jì)數(shù)索引L對(duì)應(yīng)數(shù)據(jù)值組X的數(shù)據(jù)值XL，判斷XL是否小于參考值dRef，是 則進(jìn)入步驟3，否則進(jìn)入步驟4;
[0035] 步驟3:求XL和噪聲基值dAvgN的平均值Xm，并以Xm代替X中對(duì)應(yīng)Xl的值;進(jìn)入步驟4;
[0036] 步驟4:計(jì)數(shù)索引L加 1;進(jìn)入步驟5;
[0037] 步驟5:判斷L是否小于N，是則返回步驟2;否則整個(gè)處理流程結(jié)束，將數(shù)據(jù)值組X送 往下一個(gè)處理環(huán)節(jié)或進(jìn)行顯示處理，返回步驟1，進(jìn)行下一輪數(shù)據(jù)處理。
[0038]所述步驟1中所述的平均噪聲基線方法確定平均噪聲基線值dAvgN的步驟為：
[0039] 步驟21:設(shè)數(shù)據(jù)值組X求取平均噪聲取值范圍的計(jì)數(shù)索引起始為L(zhǎng)min，計(jì)數(shù)索引終 止為L(zhǎng)max;設(shè)求值總和為Χτ，計(jì)數(shù)值為L(zhǎng)t ;令L為L(zhǎng)min，Χτ為0，Lt為0;然后進(jìn)入步驟22;
[0040] 步驟22:獲取計(jì)數(shù)索引L對(duì)應(yīng)數(shù)據(jù)值組X的數(shù)據(jù)值Xl，判斷Xl是否小于參考值dRef， 是則進(jìn)入步驟23，否則進(jìn)入步驟24;
[0041 ] 步驟23:令父了=父計(jì)父[，1^=1^+1;進(jìn)入步驟24;
[0042] 步驟24:計(jì)數(shù)索引L加1;進(jìn)入步驟25;
[0043] 步驟25:判斷L是否小于等于Lmax，是則返回步驟22;否則進(jìn)入步驟26;
[0046] 所述步驟21中所述的計(jì)數(shù)索引起始Lmin和計(jì)數(shù)索引終止Lmax的確定方法為：
[0047] ΖΜ:Γι. =「X X .么盧:I" ￡ X :， 〇
[0048] 一種對(duì)FFT數(shù)據(jù)實(shí)施的平均噪聲降噪方法以參考值為判別界限進(jìn)行噪聲平均降噪 優(yōu)化，是對(duì)低于參考值的數(shù)據(jù)以噪底平均的方式向噪聲基線歸心靠攏處理，該處理流程通 過與噪聲基線平均的方法能夠減小參考值以下畸變數(shù)據(jù)的幅值大小，同時(shí)縮減噪聲帶，使 得參考值以下信號(hào)向平均噪聲基線收攏，在一定程度上能夠抑制噪聲、減小干擾信號(hào)能量。 [0049]尤其針對(duì)高速采集信號(hào)分析處理中高速采樣數(shù)據(jù)在FFT變換處理后，因高取樣條 件下硬件設(shè)計(jì)和實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)分析處理難度限制，由于大帶寬問題、信號(hào)泄露問題、信號(hào)混疊問 題、帶內(nèi)自激問題等，使得FFT后效果并不理想，一些無用信號(hào)或并不關(guān)心的小信號(hào)混雜在 信號(hào)噪底之上，高速情況下通過改善硬件和優(yōu)化可編程邏輯時(shí)序已很難解決的情況下使 用，有助于濾波和噪底凈化處理，提高FFT處理效果，優(yōu)化數(shù)據(jù)處理結(jié)果。由于采用本發(fā)明方 法的方式，以可選配模式進(jìn)行進(jìn)一步處理，應(yīng)用靈活方便，在一定程度上也可簡(jiǎn)化對(duì)硬件的 要求，節(jié)省硬件資源開銷、減少硬件調(diào)試時(shí)間，節(jié)省人力、物力成本，提高效益。
[0050]上述雖然結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】進(jìn)行了描述，但并非對(duì)本發(fā)明保護(hù)范 圍的限制，所屬領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該明白，在本發(fā)明的技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，本領(lǐng)域技術(shù)人員不 需要付出創(chuàng)造性勞動(dòng)即可做出的各種修改或變形仍在本發(fā)明的保護(hù)范圍以內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種對(duì)FFT數(shù)據(jù)實(shí)施的平均噪聲降噪方法，其特征是，包括， 對(duì)設(shè)定范圍內(nèi)的FFT信號(hào)數(shù)據(jù)且低于參考值dRef的數(shù)據(jù)進(jìn)行平均值求取，得到低于參 考值dRef的平均噪聲基線值，然后對(duì)所要處理的數(shù)據(jù)中，低于參考值dRef的各個(gè)數(shù)據(jù)進(jìn)行 與平均噪聲基線值的均值處理;使得設(shè)定參考值以下信號(hào)向平均噪聲基線值收攏，抑制噪 聲、減小干擾信號(hào)能量。2. 如權(quán)利要求1所述一種對(duì)FFT數(shù)據(jù)實(shí)施的平均噪聲降噪方法，其特征是，具體步驟包 括， 步驟1:對(duì)于給定的由N個(gè)FFT數(shù)據(jù)組成的數(shù)據(jù)值組X，及參考值dRef，數(shù)據(jù)值組X的計(jì)數(shù) 索引為L(zhǎng)，求取平均噪聲基線值dAvgN;設(shè)L的初始值為O，然后進(jìn)入步驟2; 步驟2:獲取計(jì)數(shù)索引L對(duì)應(yīng)數(shù)據(jù)值組X的數(shù)據(jù)值Xl，判斷Xl是否小于參考值dRef，是則進(jìn) 入步驟3,否則進(jìn)入步驟4; 步驟3:求Xl和噪聲基值dAvgN的平均值Xm，并以Xm代替X中對(duì)應(yīng)Xl的值;進(jìn)入步驟4; 步驟4:計(jì)數(shù)索引L加1;判斷L是否小于N，是則返回步驟2;否則整個(gè)處理流程結(jié)束。3. 如權(quán)利要求2所述一種對(duì)FFT數(shù)據(jù)實(shí)施的平均噪聲降噪方法，其特征是，所述步驟1中 平均噪聲基線值的求取具體方法為： 步驟21:數(shù)據(jù)值組X中設(shè)定范圍的計(jì)數(shù)索引起始為L(zhǎng)min，計(jì)數(shù)索引終止為L(zhǎng)max;求值總和 為Xt，計(jì)數(shù)值為L(zhǎng)t ;令L為L(zhǎng)min，Xt為O，Lt為O;然后進(jìn)入步驟22; 步驟22:獲取計(jì)數(shù)索引L對(duì)應(yīng)數(shù)據(jù)值組X的數(shù)據(jù)值Xl，判斷Xl是否小于參考值dRef，是則 進(jìn)入步驟23，否則進(jìn)入步驟24; 步驟23:令Xt = Xt+Xl，Lt = Lt+ 1;進(jìn)入步驟24; 步驟24:計(jì)數(shù)索引L加1;進(jìn)入步驟25; 步驟25:判斷L是否小于等于Lmax，是則返回步驟22;否則進(jìn)入步驟26; 步驟26:4. 如權(quán)利要求2所述一種對(duì)FFT數(shù)據(jù)實(shí)施的平均噪聲降噪方法，其特征是，所述步驟3中 的平均值Xm的確定方法為：5. 如權(quán)利要求3所述一種對(duì)FFT數(shù)據(jù)實(shí)施的平均噪聲降噪方法，其特征是，所述步驟21 中計(jì)數(shù)索引起始Lmin和計(jì)數(shù)索引終止Lmax的確定方法為：9向上取整。
【文檔編號(hào)】H03H17/02GK106026973SQ201610323997
【公開日】2016年10月12日
【申請(qǐng)日】2016年5月17日
【發(fā)明人】白月勝, 曹淑玉, 高長(zhǎng)全
【申請(qǐng)人】中國(guó)電子科技集團(tuán)公司第四十研究所, 中國(guó)電子科技集團(tuán)公司第四十一研究所