CN111948453B - 一种基于fft处理方式的信号处理方法和装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于FFT处理方式的信号处理方法和装置，其方法包括：获取信号进行宽带的FFT处理结果；根据所述FFT处理结果确定大信号的位置，并获取所述大信号的幅度和频点位置；根据所述大信号中最大信号的幅度调整衰减器，以使最大信号处于中频信号处理板的最佳测试范围；通过窄带滤波器在降采样情况下对小信号的频点进行窄带的FFT处理，获取小信号的幅度和频点位置；当与大信号频点位置对应的幅度或与小信号频点位置对应的幅度不处于预设范围内时，发出异常提醒信息。本发明综合考虑速度和灵敏度，将宽带和窄带信号处理有效结合，快速进行信号扫描，自动监测无线广播及通信信号频道变化，在信号出现异常时发出相应的提醒。

Description

一种基于FFT处理方式的信号处理方法和装置

本申请是名称为：一种信号处理方法和装置、申请日为：2018年11月30日、申请号为：201811450360.6的发明专利申请的分案申请。

技术领域

本发明涉及信号处理领域，尤其涉及一种基于FFT处理方式的信号处理方法和装置。

背景技术

空间信号种类繁多，为了保障信号的有效传播，需要监测空间的信号分布情况，及时发现信号异常，，给出处理建议。现有的监控系统主要由两种处理方式，一种直接以中频宽带为步进进行快速的扫描，另一种以用户设定信号带宽为步进进行频道扫描，比如广播FM信号，一般以100kHz的带宽进行扫描，广播AM信号，一般以10kHz的带宽进行扫描。这两种方式第一种的速度快，但是灵敏度不佳，小信号经常被湮灭在噪底中，第二种灵敏度高，但是扫描速度很慢。

发明内容

基于此，有必要针对上述技术问题，提供一种基于FFT处理方式的信号处理方法和装置，以从信号中提取更全面的信息，并提高信号处理速度。

一种信号处理方法，包括：

获取信号进行宽带的FFT处理结果；

根据所述FFT处理结果确定大信号的位置，并获取所述大信号的幅度和频点位置；

根据所述大信号中最大信号的幅度调整衰减器，以使最大信号处于中频信号处理板的最佳测试范围；

通过窄带滤波器在降采样情况下对小信号的频点进行窄带的FFT处理，获取小信号的幅度和频点位置；

当与大信号频点位置对应的幅度或与小信号频点位置对应的幅度不处于预设范围内时，发出异常提醒信息。

一种信号处理装置，包括：

宽带处理模块，用于获取信号进行宽带的FFT处理结果；

获取大信号模块，用于根据所述FFT处理结果确定大信号的位置，并获取所述大信号的幅度和频点位置；

调整范围模块，用于根据所述大信号中最大信号的幅度调整衰减器，以使最大信号处于中频信号处理板的最佳测试范围；

获取小信号模块，用于通过窄带滤波器在降采样情况下对小信号的频点进行窄带的FFT处理，获取小信号的幅度和频点位置；

异常提醒模块，用于当与大信号频点位置对应的幅度或与小信号频点位置对应的幅度不处于预设范围内时，发出异常提醒信息。

上述信号处理方法及装置，其方法包括：获取信号进行宽带的FFT处理结果；根据所述FFT处理结果确定大信号的位置，并获取所述大信号的幅度和频点位置；根据所述大信号中最大信号的幅度调整衰减器，以使最大信号处于中频信号处理板的最佳测试范围；通过窄带滤波器在降采样情况下对小信号的频点进行窄带的FFT处理，获取小信号的幅度和频点位置；当与大信号频点位置对应的幅度或与小信号频点位置对应的幅度不处于预设范围内时，发出异常提醒信息。本发明结合实际应用情况，综合考虑速度和灵敏度，将宽带和窄带信号处理有效结合，快速进行信号扫描，自动监测无线广播及通信信号频道变化，在信号出现异常时发出相应的提醒。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对本发明实施例的描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明一实施例中信号处理方法的一流程示意图；

图2是本发明一实施例中信号处理装置的一结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在一实施例中，如图1所示，提供一种信号处理方法，包括如下步骤：

S10、获取信号进行宽带的FFT处理结果；

具体的，S10包括：

将预设频率范围内的频带按中频带宽划分为多个频道；

对各个频道内的信号进行FFT处理，获取FFT处理结果。

本实施例中，FFT(Fast Fourier Transformation)是离散傅氏变换(DFT)的快速算法。即为快速傅氏变换。它是根据离散傅氏变换的奇、偶、虚、实等特性，对离散傅立叶变换的算法进行改进获得的。根据起始频率和终止频率的设置，将频带按中频带宽进行划分。比如，预设频率范围可以是10kHz到8GHz，中频带宽可以是40MHz，在此情况下，该频带可划分成200个频道。频道就是某种类型的信号，每一个占用的一段带宽。比如FM信号的带宽是100kHz，那从80MHz到100MHz就一共可以划分成200个频道。

对各个频道内的信号进行FFT处理，获取FFT处理结果。此时FFT处理结果包括了多个频点位置及其对应的幅度。

S20、根据所述FFT处理结果确定大信号的位置，并获取所述大信号的幅度和频点位置；

具体的，步骤S20包括：

对FFT处理后的信号进行低通滤波，截取噪底之上指定幅度的信号，将被截取的信号确定为大信号，并记录所述大信号的幅度和频点位置。

本实施例中，确定大信号的方法包括：对FFT处理后的信号进行低通滤波，截取噪底之上指定幅度的信号，将被截取的信号确定为大信号。在一些情况下，大信号也可以称为有效信号。指定幅度可以根据实际需要进行设定，如可以设置为10dB。每个频点位置对应一个幅度。

在确定大信号的位置之后，记录大信号的幅度和频点位置。在一些情况下，频点位置也可以用频率值表示。频点，可以指具体的绝对频率值。一般为调制信号的中心频率，也可以指给固定频率的编号。

S30、根据所述大信号中最大信号的幅度调整衰减器，以使最大信号处于中频信号处理板的最佳测试范围；

可选的，步骤S30包括：

在确定需要调节衰减器时，调整最大信号，并控制调整后的最大信号处于中频信号处理板的最佳输入范围内；

判断调整后的信号幅度是否与调整倍数匹配；

若匹配，则说明最大信号处于中频信号处理板的最佳测试范围；

若不匹配，则提高衰减值，直到调整后的信号幅度与调整倍数匹配或者衰减器达到最高的衰减值。

其中，确定需要调节衰减器的条件包括：

信号处于第一次测量；或，

当前信号的幅值与上一次测量的信号的幅值的幅度差值大于或等于预设幅度阈值。

本实施例中，在大信号中选取幅度最大的信号作为最大信号。并通过对最大信号的调整，使信号处在最佳测试范围。衰减器的调整方式分为两种情况。

如第一种情况，在第一次测量时，则用当前最大信号与某个最佳测试信号(比如环境噪底在0dBuV时，最大80dBuV是中频信号处理板的最佳处理范围)进行比对，通过控制衰减器或者放大器将最大信号控制在中频信号处理板的最佳输入范围内。对比衰减器设置前后的幅度差值，判断幅度的变化是否呈线性变换。例如，衰减器设置为衰减为原来的二分之一，若测量到的最大信号的幅度也为原来的二分之一，则说明幅度的变化呈线性变换。换句话讲，就是调整后的信号幅度与调整倍数匹配。此时，说明信号没有失真且信号幅度在最佳测试范围。又如，衰减器设置为衰减为原来的三分之一，若测量到的最大信号的幅度为原来的二分之一，则说明幅度的变化呈非线性变换。换句话讲，就是调整后的信号幅度与调整倍数不匹配。此时，说明信号失真且信号幅度不在最佳测试范围。

调整后的信号幅度不与调整倍数匹配，则先继续增加衰减值，直到达到最大衰减值或者调整后的信号幅度与调整倍数匹配为止。

在另一种情况中，信号不是第一次测量，可以把当前的信号幅值跟前一场的幅值进行比较，计算幅度差值，若幅度差值超过预设幅度阈值，重复第一种情况的处理。预设幅度阈值可以设置为10dB。幅度变化不足±10dB时，不需要调节衰减器，直接进行下一频点的测量。

S40、通过窄带滤波器在降采样情况下对小信号的频点进行窄带的FFT处理，获取小信号的幅度和频点位置；

具体的，步骤S40包括：

打开射频前段的窄带滤波器，同时降低中频的采样率，对非大信号区域的频点进行窄带FFT分析；

判断非大信号区域的频点的幅度是否大于小信号阈值；

若非大信号区域的频点的幅度大于小信号阈值，则将该频点标记为小信号，并记录小信号的幅度和频点位置。

本实施例中，打开射频(英文可表示为RF)前端的窄带滤波器，同时降低中频的采样率，对非大信号区域的频点进行窄带FFT分析，判断是否有频点的幅度是否大于小信号阈值。若非大信号区域的频点的幅度大于小信号阈值，则将该频点标记为小信号。并记录小信号的幅度和频点的位置信息。小信号阈值可根据实际需要进行设定，如可以设置为10dB。可以通过对窄带滤波器以及采样率进行变换，将噪底降低20-30dB，有利于对小信号幅度和频点的测试以及标记。

S50、当与大信号频点位置对应的幅度或与小信号频点位置对应的幅度不处于预设范围内时，发出异常提醒信息。

具体的，步骤S50包括：

在存在第一报警阈值时，判断大信号的幅度以及小信号的幅度是否超出所述第一报警阈值；

若与大信号频点位置对应的幅度以及与小信号频点位置对应的幅度超出所述第一报警阈值，则发出异常提醒信息；

或者，

计算与大信号频点位置对应的幅度与前一场测量的与大信号频点位置对应的幅度的第一差值，以及与小信号频点位置对应的幅度与与前一场测量的与小信号频点位置对应的幅度的第二差值；

当所述第一差值或第二差值大于第二报警阈值时，发出异常提醒信息。

本实施例中，可以分两种情况发出异常提醒信息。第一种情况，预先设置有多个阈值信息，如频点1，阈值1；频点2，阈值2；…。若任意一个频点的幅值大于对应的阈值时，均可发出异常提醒信息。此处，第一报警阈值可以包括多个与各个频点对应的阈值。

另一种情况下，则是通过与前一场扫描获得的幅度数据比较，计算对应频点的差值，若差值大于第二报警阈值，则发出异常提醒信息。此处，第二报警阈值可以包括多个与各个频点对应的阈值，也可以是单一的阈值，如10dB。

应理解，上述实施例中各步骤的序号的大小并不意味着执行顺序的先后，各过程的执行顺序应以其功能和内在逻辑确定，而不应对本发明实施例的实施过程构成任何限定。

在一实施例中，提供一种信号处理装置，该信号处理装置与上述实施例中信号处理方法一一对应。如图2所示，该信号处理装置包括宽带处理模块10、获取大信号模块20、调整范围模块30、获取小信号模块40和异常提醒模块50。各功能模块详细说明如下：

宽带处理模块10，用于获取信号进行宽带的FFT处理结果；

获取大信号模块20，用于根据所述FFT处理结果确定大信号的位置，并获取所述大信号的幅度和频点位置；

调整范围模块30，用于根据所述大信号中最大信号的幅度调整衰减器，以使最大信号处于中频信号处理板的最佳测试范围；

获取小信号模块40，用于通过窄带滤波器在降采样情况下对小信号的频点进行窄带的FFT处理，获取小信号的幅度和频点位置；

异常提醒模块50，用于当与大信号频点位置对应的幅度或与小信号频点位置对应的幅度不处于预设范围内时，发出异常提醒信息。

可选的，宽带处理模块10包括：

划分单元，用于将预设频率范围内的频带按中频带宽划分为多个频道；

FFT处理单元，用于对各个频道内的信号进行FFT处理，获取FFT处理结果。

可选的，获取大信号模块20包括：

确定大信号单元，用于对FFT处理后的信号进行低通滤波，截取噪底之上指定幅度的信号，将被截取的信号确定为大信号，并记录所述大信号的幅度和频点位置。

可选的，调整范围模块30包括：

调整单元，用于在确定需要调节衰减器时，调整最大信号，并控制调整后的最大信号处于中频信号处理板的最佳输入范围内；

判断单元，用于判断调整后的信号幅度是否与调整倍数匹配；

匹配单元，用于若匹配，则说明最大信号处于中频信号处理板的最佳测试范围；

调整单元，用于若不匹配，则提高衰减值，直到调整后的信号幅度与调整倍数匹配或者衰减器达到最高的衰减值。

可选的，确定需要调节衰减器的条件包括：

信号处于第一次测量；或，

当前信号的幅值与上一次测量的信号的幅值的幅度差值大于或等于预设幅度阈值。

可选的，获取小信号模块40包括：

窄带分析单元，用于打开射频前段的窄带滤波器，同时降低中频的采样率，对非大信号区域的频点进行窄带FFT分析；

判断小信号单元，用于判断非大信号区域的频点的幅度是否大于小信号阈值；

确定小信号单元，用于若非大信号区域的频点的幅度大于小信号阈值，则将该频点标记为小信号，并记录小信号的幅度和频点位置。

可选的，异常提醒模块50，包括：

第一判断单元，用于在存在第一报警阈值时，判断大信号的幅度以及小信号的幅度是否超出所述第一报警阈值；

第一提醒单元，用于若与大信号频点位置对应的幅度以及与小信号频点位置对应的幅度超出所述第一报警阈值，则发出异常提醒信息；

或者，

第二判断单元，用于计算与大信号频点位置对应的幅度与前一场测量的与大信号频点位置对应的幅度的第一差值，以及与小信号频点位置对应的幅度与与前一场测量的与小信号频点位置对应的幅度的第二差值；

第二提醒单元，用于当所述第一差值或第二差值大于第二报警阈值时，发出异常提醒信息。

关于信号处理装置的具体限定可以参见上文中对于信号处理方法的限定，在此不再赘述。上述信号处理装置中的各个模块可全部或部分通过软件、硬件及其组合来实现。上述各模块可以硬件形式内嵌于或独立于计算机设备中的处理器中，也可以以软件形式存储于计算机设备中的存储器中，以便于处理器调用执行以上各个模块对应的操作。

所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为了描述的方便和简洁，仅以上述各功能单元、模块的划分进行举例说明，实际应用中，可以根据需要而将上述功能分配由不同的功能单元、模块完成，即将所述装置的内部结构划分成不同的功能单元或模块，以完成以上描述的全部或者部分功能。

以上所述实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种基于FFT处理方式的信号处理方法，其特征在于，包括：

获取信号进行宽带的FFT处理结果；所述获取信号进行宽带的FFT处理结果，包括：将预设频率范围内的频带按中频带宽划分为多个频道；对各个频道内的信号进行FFT处理，获取FFT处理结果；

根据所述FFT处理结果确定大信号的位置，并获取所述大信号的幅度和频点位置；

根据所述大信号中最大信号的幅度调整衰减器，以使最大信号处于中频信号处理板的最佳测试范围，包括：在确定需要调节衰减器时，调整最大信号，并控制调整后的最大信号处于中频信号处理板的最佳输入范围内；

判断调整后的信号幅度是否与调整倍数匹配；若匹配，则说明最大信号处于中频信号处理板的最佳测试范围；若不匹配，则提高衰减值，直到调整后的信号幅度与调整倍数匹配或者衰减器达到最高的衰减值；

通过窄带滤波器在降采样情况下对小信号的频点进行窄带的FFT处理，获取小信号的幅度和频点位置；

当与大信号频点位置对应的幅度或与小信号频点位置对应的幅度不处于预设范围内时，发出异常提醒信息。

2.如权利要求1所述的信号处理方法，其特征在于，所述根据所述FFT处理结果确定大信号的位置，并获取所述大信号的幅度和频点位置，包括：

对FFT处理后的信号进行低通滤波，截取噪底之上指定幅度的信号，将被截取的信号确定为大信号，并记录所述大信号的幅度和频点位置。

3.如权利要求1所述的信号处理方法，其特征在于，确定需要调节衰减器的条件包括：

信号处于第一次测量；或，

当前信号的幅值与上一次测量的信号的幅值的幅度差值大于或等于预设幅度阈值。

4.如权利要求1所述的信号处理方法，其特征在于，所述通过窄带滤波器在降采样情况下对小信号的频点进行窄带的FFT处理，获取小信号的幅度和频点位置，包括：

打开射频前段的窄带滤波器，同时降低中频的采样率，对非大信号区域的频点进行窄带FFT分析；

判断非大信号区域的频点的幅度是否大于小信号阈值；

若非大信号区域的频点的幅度大于小信号阈值，则将该频点标记为小信号，并记录小信号的幅度和频点位置。

5.如权利要求1所述的信号处理方法，其特征在于，所述当与大信号频点位置对应的幅度或与小信号频点位置对应的幅度不处于预设范围内时，发出异常提醒信息，包括：

在存在第一报警阈值时，判断大信号的幅度以及小信号的幅度是否超出所述第一报警阈值；

若与大信号频点位置对应的幅度以及与小信号频点位置对应的幅度超出所述第一报警阈值，则发出异常提醒信息；

或者，

计算与大信号频点位置对应的幅度与前一场测量的与大信号频点位置对应的幅度的第一差值，以及与小信号频点位置对应的幅度与前一场测量的与小信号频点位置对应的幅度的第二差值；

当所述第一差值或第二差值大于第二报警阈值时，发出异常提醒信息。

6.一种信号处理装置，其特征在于，包括：

宽带处理模块，用于获取信号进行宽带的FFT处理结果；

获取大信号模块，用于根据所述FFT处理结果确定大信号的位置，并获取所述大信号的幅度和频点位置；

调整范围模块，用于根据所述大信号中最大信号的幅度调整衰减器，以使最大信号处于中频信号处理板的最佳测试范围；

获取小信号模块，用于通过窄带滤波器在降采样情况下对小信号的频点进行窄带的FFT处理，获取小信号的幅度和频点位置；

异常提醒模块，用于当与大信号频点位置对应的幅度或与小信号频点位置对应的幅度不处于预设范围内时，发出异常提醒信息

所述宽带处理模块包括：

划分单元，用于将预设频率范围内的频带按中频带宽划分为多个频道；

FFT处理单元，用于对各个频道内的信号进行FFT处理，获取FFT处理结果；

所述调整范围模块包括：

调整单元，用于在确定需要调节衰减器时，调整最大信号，并控制调整后的最大信号处于中频信号处理板的最佳输入范围内；

判断单元，用于判断调整后的信号幅度是否与调整倍数匹配；

匹配单元，用于若匹配，则说明最大信号处于中频信号处理板的最佳测试范围；

调整单元，用于若不匹配，则提高衰减值，直到调整后的信号幅度与调整倍数匹配或者衰减器达到最高的衰减值。

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