一種對fft數據實施的平均噪聲降噪方法
【專利摘要】本發明公開了一種對FFT數據實施的平均噪聲降噪方法，對設定范圍內的FFT信號數據且低于參考值dRef的數據進行平均值求取，得到低于參考值dRef的平均噪聲基線值，然后對所要處理的數據中，低于參考值dRef的各個數據進行與平均噪聲基線值的均值處理；使得設定參考值以下信號向平均噪聲基線值收攏，抑制噪聲、減小干擾信號能量。大大簡化了對硬件的要求和依賴性，同時也減少了硬件調試所帶來的開銷。
【專利說明】
一種對FFT數據實施的平均噪聲降噪方法
技術領域
[0001] 本發明涉及數字信號處理技術領域，尤其涉及一種對FFT數據實施的平均噪聲降 噪方法。
【背景技術】
[0002] 在高速采集信號分析處理領域，高速采樣數據在FFT變換處理后，因高取樣條件下 硬件設計和實時數據分析處理難度限制，很多時候會由于大帶寬問題、信號泄露問題、信號 混疊問題、帶內自激問題等，使得FFT后效果并不理想，一些無用信號或并不關心的小信號 會混雜在信號噪底之上，高速情況下通過改善硬件和優化可編程邏輯時序已很難解決，影 響數據處理效果。
[0003] 通常情況下，在硬件環境不理想時，尤其在高速應用情況下，一般很難通過硬件優 化手段做到信號效果的徹底改善。同時，硬件環境的改善在一定程度上需增加人力開銷、時 間擴展、硬件資源耗費等，且很多情況下，因環境的不同，一次的調試結果不具備多個環境 下的通用性需求。
【發明內容】
[0004] 本發明的目的就是為了解決上述問題，提供一種對FFT數據實施的平均噪聲降噪 方法，該方法大大簡化了降噪處理對硬件的要求和依賴性，減少了硬件調試所帶來的開銷。
[0005] 為了實現上述目的，本發明采用如下技術方案：
[0006] -種對FFT數據實施的平均噪聲降噪方法，
[0007] 對設定范圍內的FFT信號數據且低于參考值dRef的數據進行平均值求取，得到低 于參考值dRef的平均噪聲基線值，然后對所要處理的數據中，低于參考值dRef的各個數據 進行與平均噪聲基線值的均值處理;使得設定參考值以下信號向平均噪聲基線值收攏，抑 制噪聲、減小干擾信號能量。
[0008] 具體步驟包括，
[0009] 步驟1:對于給定的由N個FFT數據組成的數據值組X，及參考值dRef，數據值組X的 計數索引為L，求取平均噪聲基線值dAvgN;設L的初始值為0，然后進入步驟2;
[0010] 步驟2:獲取計數索引L對應數據值組X的數據值1，判斷1是否小于參考值dRef，是 則進入步驟3，否則進入步驟4;
[0011 ] 步驟3:求XL和噪聲基值dAvgN的平均值Xm，并以Xm代替X中對應Xl的值;進入步驟4;
[0012] 步驟4:計數索引L加1;判斷L是否小于N，是則返回步驟2;否則整個處理流程結束。
[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:數據值組X中設定范圍的計數索引起始SLmin，計數索引終止為Lmax;求值 總和為Χτ，計數值為L T;令L為Lmin，Χτ為0，LT為0;然后進入步驟22;
[0015]步驟22:獲取計數索引L對應數據值組X的數據值XL，判斷XL是否小于參考值dRef， 是則進入步驟23，否則進入步驟24;
[0016]步驟23:令Xt=Xt+Xl，Lt=Lt+1 ;進入步驟24;
[0017] 步驟24:計數索引L加1;進入步驟25;
[0018] 步驟25:判斷L是否小于等于Lmax，是則返回步驟22;否則進入步驟26;
[0021 ]所述步驟21中計數索引起始Lmin和計數索引終止Lmax的確定方法為：
[0023]本發明的有益效果：
[0024]本發明提供了一種對FFT數據實施的平均噪聲降噪方法，大大簡化了降噪處理對 硬件的要求和依賴性，同時也減少了硬件調試所帶來的開銷。在高速采集硬件調試和高速 FPGA信號處理調試已無法改善信號處理效果的情況下，以可選配模式進行后續進一步處 理，應用靈活方便，可優化處理效果，有針對性的提高信號分析效果。且調試時間短，節省了 人力、物力成本，提高了效益。
【附圖說明】
[0025]圖1為濾波方法參數示意圖；
[0026]圖2為平均噪聲均值濾波后效果。
【具體實施方式】
[0027]下面結合附圖與實施例對本發明作進一步說明。
[0028] 一種對FFT數據實施的平均噪聲降噪方法，該發明方法的思想是對所要處理的FFT 信號數據10%~90%范圍內的數據且低于參考值dRef的數據進行平均值求取，得到低于參 考值dRef的平均噪聲基線，然后對所要處理的數據中，低于參考值dRef的各個數據進行與 平均噪聲的均值處理，即該數據與平均噪聲的和進行平均處理。
[0029] 平均噪聲基線的求取過程之所以取10%~90%范圍內數據，是為了避免采樣處理 過程中信號數據首部和尾部可能出現的異常情況，而影響基線值的準確度。該處理流程能 夠減小參考值以下畸變數據的幅值大小，同時縮減噪聲帶，使得參考值以下信號向平均噪 聲基線收攏，在一定程度上能夠抑制噪聲、減小干擾信號能量。
[0030] 各參數在圖形中的位置及范圍示意如圖1所示。圖1中數據在參考值dRef等于-20dB時實施平均噪聲均值濾波后的效果如圖2所示。濾波后，40MHz處干擾信號和零頻部分 信號幅度明顯減小，整個基帶噪聲向噪聲基線附近收縮，干擾信號和噪聲信號得到有效抑 制，而100MHz有用信號并未影響。
[0031] 參考值dRef取值不同，得到的濾波優化效果也不同，可根據具體使用情況進行合 適的調整，以達到本發明方法具體使用環境下最優的使用效果。
[0032]具體方法包括，
[0033]步驟1:對于給定的由N個FFT數據組成的值組X，及參考值dRef，設數據值組X的計 數索引為L，首先通過求平均噪聲基線方法確定平均噪聲基線值dAvgN;設L為0,然后進入步 驟2;
[0034]步驟2:獲取計數索引L對應數據值組X的數據值XL，判斷XL是否小于參考值dRef，是 則進入步驟3，否則進入步驟4;
[0035] 步驟3:求XL和噪聲基值dAvgN的平均值Xm，并以Xm代替X中對應Xl的值;進入步驟4;
[0036] 步驟4:計數索引L加 1;進入步驟5;
[0037] 步驟5:判斷L是否小于N，是則返回步驟2;否則整個處理流程結束，將數據值組X送 往下一個處理環節或進行顯示處理，返回步驟1，進行下一輪數據處理。
[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:設數據值組X求取平均噪聲取值范圍的計數索引起始為Lmin，計數索引終 止為Lmax;設求值總和為Χτ，計數值為Lt ;令L為Lmin，Χτ為0，Lt為0;然后進入步驟22;
[0040] 步驟22:獲取計數索引L對應數據值組X的數據值Xl，判斷Xl是否小于參考值dRef， 是則進入步驟23，否則進入步驟24;
[0041 ] 步驟23:令父了=父計父[，1^=1^+1;進入步驟24;
[0042] 步驟24:計數索引L加1;進入步驟25;
[0043] 步驟25:判斷L是否小于等于Lmax，是則返回步驟22;否則進入步驟26;
[0046] 所述步驟21中所述的計數索引起始Lmin和計數索引終止Lmax的確定方法為：
[0047] ΖΜ:Γι. =「X X .么盧:I" ￡ X :， 〇
[0048] 一種對FFT數據實施的平均噪聲降噪方法以參考值為判別界限進行噪聲平均降噪 優化，是對低于參考值的數據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據的幅值大小，同時縮減噪聲帶，使 得參考值以下信號向平均噪聲基線收攏，在一定程度上能夠抑制噪聲、減小干擾信號能量。 [0049]尤其針對高速采集信號分析處理中高速采樣數據在FFT變換處理后，因高取樣條 件下硬件設計和實時數據分析處理難度限制，由于大帶寬問題、信號泄露問題、信號混疊問 題、帶內自激問題等，使得FFT后效果并不理想，一些無用信號或并不關心的小信號混雜在 信號噪底之上，高速情況下通過改善硬件和優化可編程邏輯時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，優化數據處理結果。由于采用本發明方 法的方式，以可選配模式進行進一步處理，應用靈活方便，在一定程度上也可簡化對硬件的 要求，節省硬件資源開銷、減少硬件調試時間，節省人力、物力成本，提高效益。
[0050]上述雖然結合附圖對本發明的【具體實施方式】進行了描述，但并非對本發明保護范 圍的限制，所屬領域技術人員應該明白，在本發明的技術方案的基礎上，本領域技術人員不 需要付出創造性勞動即可做出的各種修改或變形仍在本發明的保護范圍以內。
【主權項】
1. 一種對FFT數據實施的平均噪聲降噪方法，其特征是，包括， 對設定范圍內的FFT信號數據且低于參考值dRef的數據進行平均值求取，得到低于參 考值dRef的平均噪聲基線值，然后對所要處理的數據中，低于參考值dRef的各個數據進行 與平均噪聲基線值的均值處理;使得設定參考值以下信號向平均噪聲基線值收攏，抑制噪 聲、減小干擾信號能量。2. 如權利要求1所述一種對FFT數據實施的平均噪聲降噪方法，其特征是，具體步驟包 括， 步驟1:對于給定的由N個FFT數據組成的數據值組X，及參考值dRef，數據值組X的計數 索引為L，求取平均噪聲基線值dAvgN;設L的初始值為O，然后進入步驟2; 步驟2:獲取計數索引L對應數據值組X的數據值Xl，判斷Xl是否小于參考值dRef，是則進 入步驟3,否則進入步驟4; 步驟3:求Xl和噪聲基值dAvgN的平均值Xm，并以Xm代替X中對應Xl的值;進入步驟4; 步驟4:計數索引L加1;判斷L是否小于N，是則返回步驟2;否則整個處理流程結束。3. 如權利要求2所述一種對FFT數據實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:數據值組X中設定范圍的計數索引起始為Lmin，計數索引終止為Lmax;求值總和 為Xt，計數值為Lt ;令L為Lmin，Xt為O，Lt為O;然后進入步驟22; 步驟22:獲取計數索引L對應數據值組X的數據值Xl，判斷Xl是否小于參考值dRef，是則 進入步驟23，否則進入步驟24; 步驟23:令Xt = Xt+Xl，Lt = Lt+ 1;進入步驟24; 步驟24:計數索引L加1;進入步驟25; 步驟25:判斷L是否小于等于Lmax，是則返回步驟22;否則進入步驟26; 步驟26:4. 如權利要求2所述一種對FFT數據實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. 如權利要求3所述一種對FFT數據實施的平均噪聲降噪方法，其特征是，所述步驟21 中計數索引起始Lmin和計數索引終止Lmax的確定方法為：9向上取整。
【文檔編號】H03H17/02GK106026973SQ201610323997
【公開日】2016年10月12日
【申請日】2016年5月17日
【發明人】白月勝, 曹淑玉, 高長全
【申請人】中國電子科技集團公司第四十研究所, 中國電子科技集團公司第四十一研究所