CN118573519A - 一种莫尔斯信号的动态滤波建立方法及其收发报装置 - Google Patents

Abstract

本申请实施例提供了一种莫尔斯信号的动态滤波建立方法及其收发报装置，属于无线电短波通信技术领域。本发明方案获取莫尔斯信号，对所述莫尔斯信号进行预处理，得到音频数据；对所述音频数据进行分帧处理，得到分帧数据；对所述分帧数据进行频域分析，得到频域分析结果；根据所述频域分析结果进行设计，得到动态滤波器；根据所述动态滤波器，得到高信噪比的莫尔斯音频信号。本发明能够解决信号传输过程中的频移问题，滤除大部分噪声，输出高信噪比的莫尔斯音频信号，从而降低噪声对报务员译码的干扰。

Description

一种莫尔斯信号的动态滤波建立方法及其收发报装置

技术领域

本申请涉及无线电短波通信技术领域，尤其涉及一种莫尔斯信号的动态滤波建立方法及其收发报装置。

背景技术

莫尔斯码由点划信号组成，由点划信号和间隔信号进行组合，表示不同的字符。传统的莫尔斯电码发报手段有手键发报与电子键发报两种，手键是由底座、弹簧、键梁组成，是利用键梁与底座接触时间的长短来完成莫尔斯码的点、划拍发的一种通信手段，手键发报具有训练周期长，技术不易掌握，报文质量差异性大，效率不高的缺点；电子键发报是工作人员单手操作利用计算机技术自动控制点划发出数码，并使用不同的键位组合成字码进行的一种通信方式，同样具有训练周期长，技术不易掌握，报文质量不易掌控的缺点。在收报时，需要报务员“耳听手写”将莫尔斯码的电报音翻译为电报内容，这对报务员的水平要求比较高；莫尔斯信号在传输过程中，会引入随机噪声，低信噪比的莫尔斯信号会加大报务员翻译莫尔斯码的难度；报务员在进行大体量、长时间的工作后，易受其生理或心理影响而发生漏译、错译的情况。莫尔斯信号从拍发到接收阶段，会出现低信噪比、频率偏移、码长偏差的情况。

发明内容

本申请实施例的主要目的在于提供一种莫尔斯信号的动态滤波建立方法及其收发报装置。

一方面，本发明实施例提供一种莫尔斯信号的动态滤波建立方法，所述方法包括以下步骤：

获取莫尔斯信号，对所述莫尔斯信号进行预处理，得到音频数据；

对所述音频数据进行分帧处理，得到分帧数据；

对所述分帧数据进行频域分析，得到频域分析结果；

根据所述频域分析结果进行设计，得到动态滤波器；

根据所述动态滤波器，得到高信噪比的莫尔斯音频信号。

进一步地，所述获取莫尔斯信号，对所述莫尔斯信号进行预处理，得到音频数据，包括以下步骤：

对所述莫尔斯信号去除噪声和归一化处理，得到数字信号；

将所述数字信号转换为32位浮点型数据类型，得到所述音频数据。

进一步地，所述对所述音频数据进行分帧处理，得到分帧数据，包括以下步骤：

设置每一个数据帧的长度为256个数据点信号，对所述数据点信号进行叠加；

对每个所述数据帧进行数据补零填充，将每个所述数据帧扩展为2048个所述数据点信号的数组，得到所述分帧数据。

进一步地，所述对所述分帧数据进行频域分析，得到频域分析结果，包括以下步骤：

对所述分帧数据进行傅立叶变换，得到频谱的复数序列；

计算所述频谱的功率谱，查找得到最大功率能量的频点；

计算频域能量比例谱和频域能量升降谱；

将所述频谱的复数序列、所述频谱的功率谱、所述频域能量比例谱和所述频域能量升降谱作为所述频域分析结果。

进一步地，所述根据所述频域分析结果进行设计，得到动态滤波器，包括以下步骤：

根据所述频域分析结果确定需要保留或去除的频率范围，选择滤波器类型；所述滤波器类型包括低通、高通、带通和带阻滤波器；

根据所述滤波器类型和所述频域分析结果，设计滤波器参数；所述滤波器参数包括截止频率、通带宽度、阻带衰减；

根据所述滤波器类型和所述滤波器参数，得到所述动态滤波器。

进一步地，所述莫尔斯信号的动态滤波建立方法还包括以下步骤：

通过反馈控制设计动态调整策略；

使用所述动态调整策略对滤波器参数进行调整，完成所述动态滤波器的优化。

进一步地，所述莫尔斯信号的动态滤波建立方法还包括以下步骤：

获取滤波算法滤波过程中计算得到的频域能量分布特征和滤波后时域能量分布特征；

根据所述频域能量分布特征和所述滤波后时域能量分布特征，获取信号振幅是否符合有效莫尔斯码信号标准的信息。

进一步地，所述莫尔斯信号的动态滤波建立方法还包括以下步骤：

根据所述动态滤波器和所述高信噪比的莫尔斯音频信号进行解码，得到点划信号序列；

对所述点划信号序列进行分析，解析得到字符报文。

另一方面，本发明实施例还提供了一种莫尔斯信号的收发报装置，其特征在于，所述收发报装置包括控制器、储存器、VGA接口、USB接口、手键接口、音频模块、指示灯、网络接口、电台接口；

所述储存器连接所述控制器；

所述VGA接口连接所述控制器和显示器；

所述USB接口连接所述控制器和输入设备；所述输入设备包括键盘和鼠标；

所述手键接口连接所述控制器和手键；

所述音频模块连接所述控制器；

所述指示灯连接所述控制器；

所述网络接口连接所述控制器和网线；

所述电台接口连接所述控制器和无线电台。

进一步地，所述莫尔斯信号的收发报装置还包括：

所述储存器用于储存界面软件设置的参数信息、保存接收到的莫尔斯信号和译码后的报文信息；

所述VGA接口用于显示系统操作界面；

所述手键接口用于接收所述手键输入的莫尔斯信号并控制电台进行发送；

所述音频模块用于输出滤波后的高信噪比的莫尔斯音频信号、发送所述高信噪比的莫尔斯音频信号；

所述指示灯用于指示系统的工作状态；

所述网络接口用于通过网络发送和接收调试数据；

所述电台接口用于接收从电台输入的莫尔斯音频信号、控制无线电台发送莫尔斯报文。

本申请实施例至少包括以下有益效果：本申请提供一种莫尔斯信号的动态滤波建立方法及其收发报装置。本发明方案获取莫尔斯信号，对所述莫尔斯信号进行预处理，得到音频数据；对所述音频数据进行分帧处理，得到分帧数据；对所述分帧数据进行频域分析，得到频域分析结果；根据所述频域分析结果进行设计，得到动态滤波器；根据所述动态滤波器，得到高信噪比的莫尔斯音频信号。本发明能够解决信号传输过程中的频移问题，滤除大部分噪声，输出高信噪比的莫尔斯音频信号，从而降低噪声对报务员译码的干扰。

附图说明

图1是本发明实施例提供的莫尔斯信号的动态滤波建立方法的流程图；

图2是本发明实施例提供的莫尔斯信号的收发报装置示意图。

具体实施方式

为了使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本申请进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本申请实施例相一致的所有实施方式，它们仅是与如所附权利要求书中所详述的、本申请实施例的一些方面相一致的装置和方法的例子。

可以理解，本申请所使用的术语“第一”、“第二”等可在本文中用于描述各种概念，但除非特别说明，这些概念不受这些术语限制。这些术语仅用于将一个概念与另一个概念区分。例如，在不脱离本申请实施例范围的情况下，第一信息也可以被称为第二信息，类似地，第二信息也可以被称为第一信息。取决于语境，如在此所使用的词语“若”、“如果”可以被解释成为“在……时”或“当……时”或“响应于确定”。

本申请所使用的术语“至少一个”、“多个”、“每个”、“任一”等，至少一个包括一个、两个或两个以上，多个包括两个或两个以上，每个是指对应的多个中的每一个，任一是指多个中的任意一个。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本申请的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中所使用的术语只是为了描述本申请实施例的目的，不是旨在限制本申请。

在对本申请实施例进行详细说明之前，首先对本申请实施例中涉及的部分名词和术语进行说明，本申请实施例中涉及的名词和术语适用于如下的解释。

1)VGA接口，是指Video Graphics Array接口，能够用于连接计算机和显示器；

2)二阶IIR数字滤波器系数，是二阶IIR(Infinite Impulse Response)数字滤波器；

3)频域功率谱，表示信号在频率域上的能量分布情况；

4)最大功率能量的频点，是最大功率能量对应于频域功率谱中的峰值，表示该频率上的能量最高；

5)频域能量比例谱，是指将频域功率谱上每个频率点的能量与最大功率能量进行比较后得到的能量比例；

6)频域能量升降谱，指的是在频域能量比例谱中，根据频率的增加或减少，能量的变化情况。

下面结合附图，对本发明实施例作进一步阐述。

一方面，本发明实施例提供了一种莫尔斯信号的动态滤波建立方法，具体地，参考图1，方法包括以下步骤：

S100、获取莫尔斯信号，对莫尔斯信号进行预处理，得到音频数据；

S200、对音频数据进行分帧处理，得到分帧数据；

S300、对分帧数据进行频域分析，得到频域分析结果；

S400、根据频域分析结果进行设计，得到动态滤波器；

S500、根据动态滤波器，得到高信噪比的莫尔斯音频信号。

本发明实施例公开了步骤S100获取莫尔斯信号，对莫尔斯信号进行预处理，得到音频数据，包括以下步骤：

S110、对莫尔斯信号去除噪声和归一化处理，得到数字信号；

S120、将数字信号转换为32位浮点型数据类型，得到音频数据。

本发明实施例公开了步骤S200对音频数据进行分帧处理，得到分帧数据，包括以下步骤：

S210、设置每一个数据帧的长度为256个数据点信号，对数据点信号进行叠加；

S220、对每个数据帧进行数据补零填充，将每个数据帧扩展为2048个数据点信号的数组，得到分帧数据。

本发明实施例公开了步骤S300对分帧数据进行频域分析，得到频域分析结果，包括以下步骤：

S310、对分帧数据进行傅立叶变换，得到频谱的复数序列；

S320、计算频谱的功率谱，查找得到最大功率能量的频点；

S330、计算频域能量比例谱和频域能量升降谱；

S340、将频谱的复数序列、频谱的功率谱、频域能量比例谱和频域能量升降谱作为频域分析结果。

本发明实施例公开了步骤S400根据频域分析结果进行设计，得到动态滤波器，包括以下步骤：

S410、根据频域分析结果确定需要保留或去除的频率范围，选择滤波器类型；滤波器类型包括低通、高通、带通和带阻滤波器；

S420、根据滤波器类型和频域分析结果，设计滤波器参数；滤波器参数包括截止频率、通带宽度、阻带衰减；

S430、根据滤波器类型和滤波器参数，得到动态滤波器。

本发明实施例公开了莫尔斯信号的动态滤波建立方法还包括以下步骤：

S600、通过反馈控制设计动态调整策略；

S700、使用动态调整策略对滤波器参数进行调整，完成动态滤波器的优化。

本发明实施例公开了莫尔斯信号的动态滤波建立方法还包括以下步骤：

S800、获取滤波算法滤波过程中计算得到的频域能量分布特征和滤波后时域能量分布特征；

S900、根据频域能量分布特征和滤波后时域能量分布特征，获取信号振幅是否符合有效莫尔斯码信号标准的信息。

本发明实施例公开了莫尔斯信号的动态滤波建立方法还包括以下步骤：

SA00、根据动态滤波器和高信噪比的莫尔斯音频信号进行解码，得到点划信号序列；

SB00、对点划信号序列进行分析，解析得到字符报文。

另一方面，本发明实施例还提供一种莫尔斯信号的收发报装置，收发报装置包括控制器、储存器、VGA接口、USB接口、手键接口、音频模块、指示灯、网络接口、电台接口；

储存器连接控制器；

VGA接口连接控制器和显示器；

USB接口连接控制器和输入设备；输入设备包括键盘和鼠标；

手键接口连接控制器和手键；

音频模块连接控制器；

指示灯连接控制器；

网络接口连接控制器和网线；

电台接口连接控制器和无线电台。

本发明实施例公开了莫尔斯信号的收发报装置还包括：

储存器用于储存界面软件设置的参数信息、保存接收到的莫尔斯信号和译码后的报文信息；

VGA接口用于显示系统操作界面；

手键接口用于接收手键输入的莫尔斯信号并控制电台进行发送；

音频模块用于输出滤波后的高信噪比的莫尔斯音频信号、发送高信噪比的莫尔斯音频信号；

指示灯用于指示系统的工作状态；

网络接口用于通过网络发送和接收调试数据；

电台接口用于接收从电台输入的莫尔斯音频信号、控制无线电台发送莫尔斯报文。

本发明实施例的莫尔斯信号的收发报装置能够实现一键控制多路无线电台自动发送莫尔斯报文，并对收到的莫尔斯报文信号进行动态滤波，输出高信噪比的莫尔斯音频信号，通过分析莫尔斯信号频域和时域的能量分布特征，提高不规则码长的莫尔斯报文的解码准确率，并将解码后的明文字符通过显示器进行报文显示。解决莫尔斯报文收发装置信号抗干扰能力低、识别率低、操作复杂等问题。

本发明考虑到相关技术的缺点：

1、当无线电台接收到的莫尔斯信号出现低信噪比、有效信号能量低、信号频率发生偏移或信号基频频率非1k Hz的信号等情况时，上述技术对莫尔斯信号的识别率降低，滤波效果变差。

2、相比于通过电子键发送的报文，相关装置接收通过手键发送的报文时，解码正确率较低。

导致原因：

1、相关技术采用硬件对莫尔斯信号进行滤波和检测，硬件滤波器使用的是带宽为100Hz，中心频率为1k Hz带通滤波器，当使用其他频率的莫尔斯信号或信号频率在传输过程中发生偏移时，有效信号会被滤除，噪声保留分量增多。使用硬件检波器和比较器来检测信号，信号识别的参数固定，会出现低信噪比信号被误判和低能量信号被滤除的情况。

2、人工发报存在一定的人为误差。标准的莫尔斯信号，点和划、点划之间的短间隔和字符码之间的长间隔都是存在固定的时间倍数关系，以点信号为一个单位时间长度计算，标准情况下，划信号是三倍的单位时间，组成字符的点划信号之间的短间隔是一倍单位时间，字符与字符之间的长间隔是3倍单位时间，单词与单词之间的词间隔为7倍单位时间或更长。但人工通过手键进行发报时，信号点划和间隔长度存在一定的偏差，甚至出现非常接近的情况，导致相关技术对人工发送的报文识别率低。

针对相关技术的缺点，本发明利用动态滤波和解码补偿算法，提升设备对莫尔斯报文译码的准确率，还原报文的准确信息，实现电台莫尔斯报文沟通联络的信息化和自动化，降低报务员收发报的操作难度，缩短人员培训周期，提高收发报的效率，减轻职守电台人员压力。

作为可选的实施方式，本发明实施例的设计如下：

一、参考图2，整个装置的设计由以下组成：

控制器：控制所有硬件设备的功能调度，包括控制显示器显示内容、键盘和鼠标输入操作、手键信号输入、音频模块输出音频，指示灯显示运行状态、配置参数和报文写入储存器、控制电台发送和接收莫尔斯报文。

储存器：储存界面软件设置的参数信息、保存接收到的莫尔斯音频录音和译码后的报文信息。

VGA接口：连接显示器，显示系统操作界面，通过运行界面软件来进行数据连接、参数设置、查看接收的莫尔斯报文，编辑和发送莫尔斯报文等操作。

USB接口：连接键盘和鼠标等输入设备进行输入操作。

手键接口：连接手键，接收手键输入的莫尔斯信号并控制电台进行发送。

音频模块：输出滤波后的莫尔斯音频信号，或发送莫尔斯调制音频信号。

指示灯：指示当前系统的工作状态。

网络接口：连接网线接入网络，通过网络发送和接收调试数据。

电台接口：设备提供四路电台接口，最大可同时连接四个无线电台，实现最多同时接收从四个电台输入的莫尔斯音频信号，或控制四个无线电台发送莫尔斯报文。

二、动态滤波算法：

算法利用莫尔斯信号在单次传输时，基频为单一频率的特点，通过检测基频信号，累计有效信号的能量值，判断信号波形是否符合莫尔斯码信号特征，生成动态高阶窄带带通滤波器的参数，并用该滤波器对音频信号进行滤波，得到高信噪比的莫尔斯音频信号。完整的滤波算法计算流程如下：

1.从电台接口读取模拟音频信号，通过采集电路，转换为采样率为48k Hz(fs)的音频数字信号数据；

2.将原始音频数据转为32位浮点型数据类型，提升计算精度；

3.对音频数据进行分帧处理，每256个数据点信号取一个数据帧，每一帧时长为256/48000≈5.3ms，为防止信号截断导致频谱信息不完整，将该数据帧前后数据段各取128个点，进行50％的信号叠加，用于平滑数据，得到512个点的数据帧，数据帧后部分做1536个数据补零处理后得到一个2048个点的数组；

4.，将2048个点的数组，乘以布莱克曼窗函数，以防止频谱泄漏，并进行2048个点的傅立叶变换运算；

5.进行傅立叶变换后，得到频谱的复数序列，根据奈奎斯特采样定理，频谱是中心对称的，只需要取前一半数据进行计算，得到频谱的每个频点频率间隔为fst＝fs/2048＝23.4375Hz；

6.将频谱前半部分数据乘以自身共轭复数并进行开方运算，得出这一帧音频数据的频域功率谱，由于第一个点为直流分量，不计入后续计算；

7.查找该频域功率谱的最大功率能量的频点，记录该频点，并计算频域功率谱上每个频率点的能量占该功率谱最大功率能量的幅度比例，得到这一帧音频数据的频域能量比例谱；

8.计算该频域功率谱上每个频率点的能量，和该点前后各10个频率点，总共20个频率点的能量均值(前10个点取前后总计20个点)，将(频点能量值-能量均值)/能量均值，得到这一帧音频数据的频域能量升降谱，正数为表示上升，负数表示下降；

9.定义有效码时长计算公式：“有效码时长＝每分钟/报文发码速度/单词标准单位时长度*有效码单位时间长度”。按照国际标准，每个单词长度为50个时间单位长度，有效码的识别，要求信号至少包含点划和短间隔信号，即为5个单位时间长度，本发明设置的莫尔斯报文发码速度的可识别范围为5～200WPM(每分钟单词码数)，通过公式推算可得到最慢发报速度时，有效码时长为：60/5/50*5＝1.2s，最快发报速度时，有效码时长为：60/200/50*5＝30ms；

10.累计每一帧的频域功率能量谱各个频点上的能量，得到总频域功率谱，当累计帧数的总时长达到莫尔斯报文最慢的发码速度的一个有效码字时长(1.2s)时，查找总功率谱中最大能量的频率点，得到该频率为基频点n，将总功率谱的每个频点能量值除以最大能量，得到归一化的总功率谱E，通过以下公式求基频点频率近似值，其中i＝n-4,n-3…n+3,n+4；

((∑E_i*i÷∑E_i)-1)×fst；

11.对比累计收到的所有数据帧数，当数据帧的基频频率点或者前后频点的频域能量比例在98％以上，且该基频点上能量升降谱比值大于0.5时，标记该数据帧为有效帧；

12.计算标记为有效帧的帧数总时长，当大于莫尔斯报文最快的发码速度的一个有效码字时长(30ms)，且有效帧连续的时间大于一个最短的划信号时(60/200/50*3＝18ms)，认为该段累计数据中存在有效的莫尔斯信号数据，启动数字滤波器；

13.根据传统二阶IIR数字滤波器系数的推导公式，生成中心频率为基频频率值，Q值为0.707(√2/2)，带宽为24Hz的二阶IIR带通数字滤波器的滤波系数，用该系数更新滤波器；

14.将时域音频信号通过数字滤波器，得到滤波后的莫尔斯信号；

15.当基频频率变化值正负超过5Hz时，更新带通滤波器滤波系数，以适应频率偏移或基频发生改变的情况，实现动态滤波的目的。

三、解码和补偿算法：

解码算法通过获取滤波算法滤波过程中计算得到的频域能量分布特征和滤波后时域能量分布特征，判断信号振幅是否符合有效莫尔斯码的信号标准，从而推算出点划信号序列；再根据得到点划信号序列，结合人工发报的特点，在一定误差范围内进行补偿算法处理，通过对点划信号序列进行分析，查表对照，最终解析为字符报文并进行显示。解码算法具体计算流程如下：

1.获取滤波过程中，每一帧音频数据信号计算得到的频谱能量，频点最大能量占比，得到频域能量序列和频点能量比例序列；

2.将滤波后的音频数据，进行分帧处理，每256个点为一帧(保持与频域计算帧大小相同)，并根据滤波器的延时特性，向前平移128个点，用于对齐频域能量谱序列；

3.计算每一帧数据的均方根，得到每一帧的时域能量值；

4.估算噪声能量，在滤波算法中，将启动滤波器前，无莫尔斯信号的数据段视为近似噪声信号，计算该段数据的前半部分(避免存在有效数据导致噪声门过大)进行相同数字滤波后的时域能量值，并乘以噪声比例系数(用于调节信号识别灵敏度，本发明比例系数为1.1)，得到时域噪声门阈值；

5.假设滤波后的信号为有效信号，将滤波前信号能量减去滤波后的信号能量，得到近似噪声信号能量，根据信噪比计算公式，算出每一帧数据的信噪比；

6.设置可识别有效信号最低信噪比为-6db，根据该设定值，判断每一帧数据，当数据的时域能量值低于噪声门阈值、或频点能量比例小于80％、或频点能量升降谱小于0.2、或信噪比小于-6db时，认为该帧数据不存在有效的点划数据，标记为间隔信号。累计与上一次有效信号参考值的比值小于1/3的情况的间隔时域能量值，计算其均值，用于更新间隔信号参考值；

7.当识别为非间隔信号时，取上一个间隔参考信号、时域噪声阈值、十分之一的有效信号参考值中的最大值，作为参考信号，计算时域能量值与参考信号的比值，当比值大于3，或者当比值大于2且频域能量升降谱大于0.5时，标记为有效信号，否则标记为间隔信号。累计比值大于3的情况的有效信号的时域能量，计算其均值，用于更新有效信号参考值；

8.重复6和7的计算，按时间顺序排列，得到莫尔斯信号序列。

9.当莫尔斯信号序列最后部分是有效信号时，将这部分数据移至下一次信号序列处理，用于保证点划信号的连续性；

10.对莫尔斯信号序列中的每一个有效信号和间隔信号的持续长度进行排序，分别取最小长度和最大长度的值，当有效信号和间隔信号持续时间的最小长度和最大长度都出现2倍以上的倍数关系时，认为当前序列可能存在完整的莫尔斯码，进行下一步点划信号标记，否则将序列叠加至下一次莫尔斯信号序列进行分析；

11.将有效信号的最小长度和间隔信号的最小长度按各50％进行加权后相加得到点信号和短间隔的参考值，将有效信号最大长度与有效信号最小长度的三倍值，按各自50％进行加权相加后得到划信号和长间隔的参考值；

12.通过大量样本和行为记录分析，使用手键连续输入点信号和划信号时，手部反应时间不同会导致点信号后面的短间隔时长始终大于划信号，并接近长间隔时长，根据该发报特点，对莫尔斯点划序列进行遍历分析，判断每个点划信号后的短间隔信号长度是否均匀分布，非均匀分布时认为存在人工手键报文，延长对短间隔的时长判断为两倍参考值长度；

13.按顺序轮询序列，将每个有效信号和间隔信号跟参考值进行对比，设置50％的误差范围区间，将有效信号序列标记为点划序列，当序列中出现：点信号+划信号+短间隔+长间隔、点信号+长间隔信号或横信号+长间隔信号这几种组合时，认为该序列存在完整的莫尔斯码，进行下一步查表解码，否则将序列叠加至下一次莫尔斯信号序列进行分析；

14.按点划序列顺序查询本地字符表并翻译为字符报文。

本发明实施例的关键点：

(1)本装置加入了莫尔斯动态滤波算法和解码补偿算法，动态识别信号的基频频率，利用高阶窄带的数字带通滤波器，滤除莫尔斯信号在传输过程中引入的噪声，解决频率偏移的问题。相关技术方案采用的是硬件滤波，滤波的频率固定为1k Hz且带宽范围较大，滤除噪声范围有限。

(2)根据莫尔斯码波形和人工发报的特征，在解码时进行补偿处理，提高最终报文的准确性，相关技术方案有效信号的识别通过硬件检波器和比较器进行判断，对小信号识别能力差，对通过手键发报、码长不规则的报文，识别率较低。

本发明实施例通过动态滤波算法，不限制发送信号的基频频率，实现动态检测滤波，解决信号传输过程中的频移问题，滤除大部分噪声，输出高信噪比的莫尔斯音频信号，从而降低噪声对报务员译码的干扰，提供人工进行二次判断的条件；结合解码和补偿算法，增强对有效莫尔斯信号的识别，提升对手键发报的报文解码的准确度。

以上参照附图说明了本申请实施例的优选实施例，并非因此局限本申请实施例的权利范围。本领域技术人员不脱离本申请实施例的范围和实质内所作的任何修改、等同替换和改进，均应在本申请实施例的权利范围之内。

Claims (10)

1.一种莫尔斯信号的动态滤波建立方法，所述方法包括以下步骤：

获取莫尔斯信号，对所述莫尔斯信号进行预处理，得到音频数据；

对所述音频数据进行分帧处理，得到分帧数据；

对所述分帧数据进行频域分析，得到频域分析结果；

根据所述频域分析结果进行设计，得到动态滤波器；

根据所述动态滤波器，得到高信噪比的莫尔斯音频信号。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述获取莫尔斯信号，对所述莫尔斯信号进行预处理，得到音频数据，包括以下步骤：

对所述莫尔斯信号去除噪声和归一化处理，得到数字信号；

将所述数字信号转换为32位浮点型数据类型，得到所述音频数据。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述对所述音频数据进行分帧处理，得到分帧数据，包括以下步骤：

设置每一个数据帧的长度为256个数据点信号，对所述数据点信号进行叠加；

对每个所述数据帧进行数据补零填充，将每个所述数据帧扩展为2048个所述数据点信号的数组，得到所述分帧数据。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述对所述分帧数据进行频域分析，得到频域分析结果，包括以下步骤：

对所述分帧数据进行傅立叶变换，得到频谱的复数序列；

计算所述频谱的功率谱，查找得到最大功率能量的频点；

计算频域能量比例谱和频域能量升降谱；

将所述频谱的复数序列、所述频谱的功率谱、所述频域能量比例谱和所述频域能量升降谱作为所述频域分析结果。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述频域分析结果进行设计，得到动态滤波器，包括以下步骤：

根据所述频域分析结果确定需要保留或去除的频率范围，选择滤波器类型；所述滤波器类型包括低通、高通、带通和带阻滤波器；

根据所述滤波器类型和所述频域分析结果，设计滤波器参数；所述滤波器参数包括截止频率、通带宽度、阻带衰减；

根据所述滤波器类型和所述滤波器参数，得到所述动态滤波器。

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述莫尔斯信号的动态滤波建立方法还包括以下步骤：

通过反馈控制设计动态调整策略；

使用所述动态调整策略对滤波器参数进行调整，完成所述动态滤波器的优化。

7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述莫尔斯信号的动态滤波建立方法还包括以下步骤：

获取滤波算法滤波过程中计算得到的频域能量分布特征和滤波后时域能量分布特征；

根据所述频域能量分布特征和所述滤波后时域能量分布特征，获取信号振幅是否符合有效莫尔斯码信号标准的信息。

8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述莫尔斯信号的动态滤波建立方法还包括以下步骤：

根据所述动态滤波器和所述高信噪比的莫尔斯音频信号进行解码，得到点划信号序列；

对所述点划信号序列进行分析，解析得到字符报文。

9.一种莫尔斯信号的收发报装置，其特征在于，所述收发报装置包括控制器、储存器、VGA接口、USB接口、手键接口、音频模块、指示灯、网络接口、电台接口；

所述储存器连接所述控制器；

所述VGA接口连接所述控制器和显示器；

所述USB接口连接所述控制器和输入设备；所述输入设备包括键盘和鼠标；

所述手键接口连接所述控制器和手键；

所述音频模块连接所述控制器；

所述指示灯连接所述控制器；

所述网络接口连接所述控制器和网线；

所述电台接口连接所述控制器和无线电台。

10.根据权利要求9所述的装置，其特征在于，所述莫尔斯信号的收发报装置还包括：

所述储存器用于储存界面软件设置的参数信息、保存接收到的莫尔斯信号和译码后的报文信息；

所述VGA接口用于显示系统操作界面；

所述手键接口用于接收所述手键输入的莫尔斯信号并控制电台进行发送；

所述音频模块用于输出滤波后的高信噪比的莫尔斯音频信号、发送所述高信噪比的莫尔斯音频信号；

所述指示灯用于指示系统的工作状态；

所述网络接口用于通过网络发送和接收调试数据；

所述电台接口用于接收从电台输入的莫尔斯音频信号、控制无线电台发送莫尔斯报文。