JP3957367B2 - FFT signal processing apparatus - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明はFFT(高速フーリエ変換)信号処理装置に関し、特に得るべき周波数をノイズから確実に分離するためのしきい値を形成する装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
図5は周波数スペクトルにおいて得るべき周波数をノイズから分離する従来の例を説明する図である。本図に示す如く、周波数分析により得られた周波数スペクトルにおいて、レベルピーク値a,b,c,d,e,f,g,レベル底値a’,b’,c’,d’,e’,f’が有り、固定のしきい値を越えるレベルピーク値b,d,eに対応するピーク周波数fb,fd,feが、得るべき周波数と同定されていた。この固定のしきい値は周波数スペクトルにおけるノイズレベルより決定される。なお、この固定のしきい値は最大のレベルピーク値を基に決定することもある。しかしながら、しきい値よりも小さいレベルピーク値であっても、ノイズレベルが小さい場合には、有意な得るべきピーク周波数である可能性があるが、現状ではこのようなピーク周波数を得るべき周波数と同定することができないという問題がある。
【0003】
さらに、経年変化、環境変化が大きい場合にはS/Nが悪化して上記と逆にノイズレベルが大きくなり、ノイズのレベルピーク値に対応するピーク周波数も得るべき周波数と誤って同定するという問題がある。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
したがって、本発明は、上記問題点に鑑み、周波数スペクトルにおけるノイズのレベルがどのように変化しても確実に得るべき周波数を同定することができるFFT信号処理装置を提供することを目的とする。
【0005】
【課題を解決するための手段】
本発明は、前記問題点を解決するために、高速フーリエ変換により得られた周波数スペクトルからしきい値以下のピークレベルをノイズとして取り除いて得るべき周波数を同定するFFT信号処理装置において、基準値判定範囲にある周波数スペクトルのレベル底値に基づいてしきい値を形成するしきい値形成部を備えることを特徴とするFFT信号処理装置である。このFFT信号処理装置は、基準値判定範囲にあるレベル底値を基に基準値判定範囲を更新する。また、FFT信号処理装置は、基準値判定範囲のデータ、ノイズの変動幅をオフセットとする補正値のデータを格納する基準値判定範囲格納部を更に備え、しきい値形成部は、基準値判定範囲にある周波数スペクトルのレベル底値について平均値を求め、該平均値に補正値を加えてしきい値を形成する。この場合、補正値のオフセットはレベル底値の平均値が大きくなると大きくなるようにすることができる。この手段により、ノイズレベルが小さくても、ノイズのレベルが経年変化、環境変化で大きくなっても、このノイズレベルの変化に応じてしきい値を形成することが可能になる。よって得るべき周波数をノイズから確実に分離して同定することが可能になる。
【0006】
前記補正値は、前記オフセットに、さらに、周波数が大きくなるにしたがってレベルが小さくなるフィルタ特性を加えてなるようにしてもよい。この手段により連続FM変調方式レーダの適用が可能になる。
前記基準値判定範囲格納部はバックアップメモリであってもよい。この手段により、本装置を使用するシステムがOFFからONになっても本発明の適用が可能になる。
【0007】
【発明の実施の形態】
以下本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。
図1は本発明に係るFFT信号処理装置の例を説明する図である。本図に示す如く、高速フーリエ変換部(FFT)1は入力信号を周波数分析して周波数スペクトルを得る。周波数同定部2は、周波数スペクトルにおいて、しきい値を越えるレベルピーク値に対応するピーク周波数を、得るべき周波数と同定する。
【0008】
しきい値形成部3は高速フーリエ変換部1により得られた周波数スペクトルにおいてレベル底値が基準値判定範囲にある場合にレベル底値を平均し、平均値(Ab)に補正値を加えてしきい値を形成し周波数同定部2にこのしきい値を与える。基準値判定範囲格納部4は、バックアップメモリであり、しきい値形成部3に与える基準値判定範囲、補正値を格納し、しきい値形成部3によりしきい値を形成する毎に基準値判定範囲が更新される。
【0009】
図2は図1のしきい値形成部3及び基準値判定範囲格納部4を具体的に説明する図である。本図に示す如く、基準値判定範囲格納部4には基準値判定範囲としてレベルX及びレベルY(X>Y)が記憶される。しきい値形成部3は、周波数スペクトル中のレベルピーク値a,b,c,d,e,f,g,レベル底値a’,b’,c’,d’,e’,f’に対して、しきいレベルX及びレベルYの間にあるレベル底値a’,c’,e’(a’<c’<e’)の平均値(Ab)を求める。このように、基準値判定範囲からレベル底値b’,d’,f’が除かれるのは、これらは突発的に小さくなったり大きくなったりして平均値に変動を与えるためである。上記の補正値はノイズレベルの変動幅であり、レベル底値の平均値Abに対してオフセットとして加えられてしきい値が形成される。レベル底値が大きくなるとこれに伴って補正値も大きくなるという一定の関係がある。
【0010】
基準値判定範囲格納部4では基準値判定範囲としてレベルXをレベル底値e’に、レベルYをレベル底値a’に更新する。このように更新することにより、ノイズのレベルが経年変化、環境変化を受けても、この変化に応じてしきい値を形成することが可能になる。なお、このように更新された基準値判定範囲がバックアップメモリに格納されるので、FFT信号処理装置を用いるシステムが次回ONするときに、このメモリの値を基準値判定範囲として使用することができる。
【0011】
このように、ノイズのレベル変動に応じてしきい値を形成するので、周波数スペクトルにおいて得るべき周波数を確実に同定することが可能になる。
次に、連続FM変調方式のレーダにおいて分析された周波数スペクトルにおいては、目標物が遠いほど得るべき周波数が大きくなり、且つパワーレベルが低くなる場合がある。この場合の補正について以下に説明する。
【0012】
図3はフィルタ特性を考慮した補正値の形成例を説明する図である。本図(a)に示す如く、周波数が大きくなるとパワーレベルが小さくなるフィルタ特性が基準値判定範囲格納部4に格納される。このフィルタ特性では周波数がある程度大きくなると、無信号時のホワイトノイズに起因する一定の大きさのパワーレベルにしてある。しきい値形成部3は、前述の如く、オフセットの補正値を求めた後にさらにこのフィルタ特性を加算してしきい値を形成する。
【0013】
図4は本発明に係るFFT信号処理装置の一連の動作を説明するフローチャートである。ステップS1において高速フーリエ変換部(FFT)により入力信号の周波数分析が行われて周波数スペクトルが得られる。ステップS2において、しきい値形成部3により周波数スペクトルの谷のポイント(レベル底)を検索する。ステップS3において、基準値判定範囲格納部4から読み出した基準判定範囲を用いて、ステップS2で検索されたポイントの中で基準値判定範囲(X〜Y)にあるポイント(レベル底)が抽出される。ステップS4において、抽出されたレベル底値の平均を行って平均値をAbとする。ステップS5において、基準値判定範囲格納部4から読み出した補正値を用いて、
しきい値=平均値Ab+補正値
なる演算を行って、しきい値を形成する。ステップS6において、周波数同定部2はしきい値を越えるピークポイント(レベルピーク)を抽出する。ステップS7において抽出したピークポイント(レベルピーク)に対応するピーク周波数を得るべき周波数と同定する。ステップS8において、次回の基準値判定範囲(X〜Y)の算出を行う。ステップS9において、バックアップメモリで構成される基準値判定範囲格納部4へ算出された結果をセーブする。
【0014】
【発明の効果】
以上の説明により、本発明によれば、ノイズレベルが小さくても、さらに、ノイズのレベルが経年変化、環境変化で大きくなっても、このノイズレベルの変化に応じてしきい値を形成するので、得るべき周波数をノイズから確実に分離して同定することが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係るFFT信号処理装置の例を説明する図である。
【図2】図1のしきい値形成部3及び基準値判定範囲格納部4を具体的に説明する図である。
【図3】フィルタ特性を考慮した補正値の形成例を説明する図である。
【図4】本発明に係るFFT信号処理装置の一連の動作を説明するフローチャートである。
【図5】周波数スペクトルにおいて得るべき周波数をノイズから分離する従来の例を説明する図である。
【符号の説明】
1…高速フーリエ変換部
2…周波数同定部
3…しきい値形成部
4…基準値判定範囲格納部4[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an FFT (Fast Fourier Transform) signal processing apparatus, and more particularly to an apparatus for forming a threshold value for reliably separating a frequency to be obtained from noise.
[0002]
[Prior art]
FIG. 5 is a diagram for explaining a conventional example in which a frequency to be obtained in a frequency spectrum is separated from noise. As shown in this figure, in the frequency spectrum obtained by frequency analysis, level peak values a, b, c, d, e, f, g, level bottom values a ′, b ′, c ′, d ′, e ′, The peak frequencies fb, fd, and fe corresponding to the level peak values b, d, and e that have f ′ and exceed the fixed threshold are identified as the frequencies to be obtained. This fixed threshold is determined from the noise level in the frequency spectrum. This fixed threshold value may be determined based on the maximum level peak value. However, even if the level peak value is smaller than the threshold value, if the noise level is small, there is a possibility that the peak frequency should be significantly obtained. There is a problem that it cannot be identified.
[0003]
Furthermore, when the secular change and the environmental change are large, the S / N deteriorates and the noise level increases, and the problem is that the peak frequency corresponding to the noise level peak value is erroneously identified as the frequency to be obtained. There is.
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
Therefore, in view of the above problems, an object of the present invention is to provide an FFT signal processing apparatus that can identify a frequency that should be reliably obtained regardless of how the noise level in the frequency spectrum changes.
[0005]
[Means for Solving the Problems]
The present invention, in order to solve the above problems, in the FFT signal processing apparatus for identifying the frequency to be from the obtained frequency spectrum to remove the following peak level threshold as noise by fast Fourier transform, the reference value determination An FFT signal processing apparatus comprising a threshold value forming unit that forms a threshold value based on a level bottom value of a frequency spectrum in a range. The FFT signal processing unit updates the reference value determination range based on the level trough in the reference value determination range. Further, FFT signal processing device, the reference value determination range data, further comprising a reference value determination range storage unit for storing data of the correction value for the offset the fluctuation band of the noise, the threshold value forming unit, the reference value determination An average value is obtained for the bottom level of the frequency spectrum in the range, and a correction value is added to the average value to form a threshold value. In this case, the offset of the correction value can be increased as the average value of the level bottom values increases. By this means, even if the noise level is small, even if the noise level becomes large due to secular change or environmental change, it is possible to form a threshold according to the change in the noise level. Therefore, the frequency to be obtained can be reliably separated from the noise and identified.
[0006]
The correction value may be added to the offset by adding a filter characteristic that decreases in level as the frequency increases. This means makes it possible to apply continuous FM modulation radar.
The reference value determination range storage unit may be a backup memory. By this means, the present invention can be applied even when the system using the apparatus is turned from OFF to ON.
[0007]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
FIG. 1 is a diagram for explaining an example of an FFT signal processing apparatus according to the present invention. As shown in the figure, a fast Fourier transform unit (FFT) 1 performs frequency analysis on an input signal to obtain a frequency spectrum. The
[0008]
The threshold
[0009]
FIG. 2 is a diagram for specifically explaining the threshold
[0010]
The reference value determination
[0011]
Thus, since the threshold value is formed according to the noise level fluctuation, it is possible to reliably identify the frequency to be obtained in the frequency spectrum.
Next, in the frequency spectrum analyzed by the radar of the continuous FM modulation system, the frequency to be obtained may become larger and the power level may be lowered as the target is further away. The correction in this case will be described below.
[0012]
FIG. 3 is a diagram for explaining an example of forming correction values in consideration of filter characteristics. As shown in FIG. 5A, the filter characteristic whose power level decreases as the frequency increases is stored in the reference value determination
[0013]
FIG. 4 is a flowchart for explaining a series of operations of the FFT signal processing apparatus according to the present invention. In step S1, frequency analysis of the input signal is performed by a fast Fourier transform unit (FFT) to obtain a frequency spectrum. In step S <b> 2, the threshold
A threshold value is formed by performing an operation of threshold value = average value Ab + correction value. In step S6, the
[0014]
【The invention's effect】
From the above description, according to the present invention, even if the noise level is small, and even if the noise level increases due to secular change and environmental change, the threshold value is formed according to the change in the noise level. The frequency to be obtained can be reliably separated and identified from the noise.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a diagram illustrating an example of an FFT signal processing apparatus according to the present invention.
FIG. 2 is a diagram for specifically explaining a threshold
FIG. 3 is a diagram illustrating an example of forming a correction value considering filter characteristics.
FIG. 4 is a flowchart illustrating a series of operations of the FFT signal processing apparatus according to the present invention.
FIG. 5 is a diagram for explaining a conventional example in which a frequency to be obtained in a frequency spectrum is separated from noise.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Fast
Claims (4)
基準値判定範囲にある前記周波数スペクトルのレベル底値に基づいてしきい値を形成するしきい値形成部と、
前記基準値判定範囲のデータ、前記ノイズの変動幅をオフセットとする補正値のデータを格納する基準値判定範囲格納部とを備え、
前記基準値判定範囲にある前記レベル底値を基に前記基準値判定範囲が更新され、
前記しきい値形成部は、前記基準値判定範囲にある前記周波数スペクトルのレベル底値について平均値を求め、該平均値に前記補正値を加えて前記しきい値を形成することを特徴とするFFT信号処理装置。In an FFT signal processing apparatus for identifying a frequency to be obtained by removing a peak level below a threshold value as noise from a frequency spectrum obtained by fast Fourier transform,
And a threshold-shaped forming portion for forming a threshold based on the level trough of the frequency spectrum in the reference value determination range,
A reference value determination range storage unit that stores data of the reference value determination range and correction value data having the noise fluctuation range as an offset;
The reference value determination range is updated based on the level bottom value in the reference value determination range,
The threshold value forming unit obtains an average value for the level bottom value of the frequency spectrum in the reference value determination range, and adds the correction value to the average value to form the threshold value. Signal processing device.
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