一种信号处理方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种信号处理方法及装置，所述方法包括：获得待处理信号；将所述待处理信号的积分区间均匀划分为Nd个子区间，其中，Nd为不小于2的正整数；在每个子区间内对所述待处理信号进行高斯积分采样，以在每个子区间获得Ng个采样点，其中，Ng为不小于1的正整数；对位于每个子区间相同位置的采样点进行快速傅立叶变换，以获得Ng个第一向量；对所述Ng个第一向量进行移相处理以获得Ng个第二向量；对所述Ng个第二向量进行高斯积分以获得积分结果；将所述积分结果乘以积分常量以获得所述待处理信号的傅里叶积分；根据所述待处理信号的傅里叶积分获得所述待处理信号的频域特性。本发明专利技术提供的信号处理方法及装置，能够快速获得高精度的傅里叶积分结果。

【技术实现步骤摘要】
一种信号处理方法及装置
本专利技术涉及信号处理
，具体涉及一种信号处理方法及装置。
技术介绍
离散傅里叶变换(DFT，DiscreteFourierTransform)作为信号时域与频域转换的桥梁，是现代数字信号处理理论的基石之一，它被广泛应用于包括实时频谱分析、认知无线电中的频谱感知、宽带无线通信中正交频分复用信号处理等在内的众多信号处理领域中。为了提高离散傅里叶变换计算效率，在实际工程应用中通常采用快速傅里叶变换(FFT，FastFourierTransform)算法或者Goertzel算法来实现离散傅里叶变换。快速傅里叶变换的理论基础是将时域信号的积分区域均匀剖分，然后利用矩形来近似每个小区域内被积式的值，得到的离散求和式通过蝶形公式采用“分而治之”的思想进行加速计算。在此过程中，矩形近似会引入较大的离散误差，而蝶形公式不会产生任何误差。在精度要求不高的前提下，采用快速傅里叶变换来进行傅里叶积分就能满足要求。但是对于很多高精度的应用，比如地球物理中球谐变换里面使用的快速傅里叶变换等等，采用现有的快速傅里叶变换对时域信号进行处理时，往往因为精度不够而导致结果失败。
技术实现思路
本专利技术所要解决的是采用快速傅里叶变换方法对时域信号进行处理不能满足高精度要求的问题。本专利技术通过下述技术方案实现：一种信号处理方法，包括：获得待处理信号；将所述待处理信号的积分区间均匀划分为Nd个子区间，其中，Nd为不小于2的正整数；在每个子区间内对所述待处理信号进行高斯积分采样，以在每个子区间获得Ng个采样点，其中，Ng为不小于1的正整数；对位于每个子区间相同位置的采样点进行快速傅立叶变换，以获得Ng个第一向量；对所述Ng个第一向量进行移相处理以获得Ng个第二向量；对所述Ng个第二向量进行高斯积分以获得积分结果；将所述积分结果乘以积分常量以获得所述待处理信号的傅里叶积分，其中，所述积分常量为[A,B]为所述积分区间；根据所述待处理信号的傅里叶积分获得所述待处理信号的频域特性。可选的，Ng为5。可选的，所述第一向量为其中，i和j为正整数，且1≤i≤Nd，1≤j≤Ng，uj为第j个采样点的自变量值，m为不小于0的整数。可选的，所述第二向量为可选的，所述积分结果为其中，ξj为第j个采样点的权值。基于同样的专利技术构思，本专利技术还提供一种信号处理装置，包括：信号获得模块，用于获得待处理信号；区间划分模块，用于将所述待处理信号的积分区间均匀划分为Nd个子区间，其中，Nd为不小于2的正整数；采样模块，用于在每个子区间内对所述待处理信号进行高斯积分采样，以在每个子区间获得Ng个采样点，其中，Ng为不小于1的正整数；变换模块，用于对位于每个子区间相同位置的采样点进行快速傅立叶变换，以获得Ng个第一向量；移相模块，用于对所述Ng个第一向量进行移相处理以获得Ng个第二向量；积分器，用于对所述Ng个第二向量进行高斯积分以获得积分结果；乘法器，用于将所述积分结果乘以积分常量以获得所述待处理信号的傅里叶积分，其中，所述积分常量为[A,B]为所述积分区间；特性获得模块，用于根据所述待处理信号的傅里叶积分获得所述待处理信号的频域特性。可选的，所述第一向量为其中，i和j为正整数，且1≤i≤Nd，1≤j≤Ng，uj为第j个采样点的自变量值，m为不小于0的整数。可选的，所述第二向量为可选的，所述积分结果为其中，ξj为第j个采样点的权值。本专利技术还提供一种信号处理方法，包括：将待处理信号的积分区间均匀划分为Nd个子区间，其中，Nd为不小于2的正整数；在每个子区间内对所述待处理信号进行高斯积分采样，以在每个子区间获得Ng个采样点，其中，Ng为不小于1的正整数；对位于每个子区间相同位置的采样点进行快速傅立叶变换，以获得Ng个第一向量；对所述Ng个第一向量进行移相处理以获得Ng个第二向量；对所述Ng个第二向量进行高斯积分以获得积分结果；将所述积分结果乘以积分常量以获得所述待处理信号的傅里叶积分，其中，所述积分常量为[A,B]为所述积分区间。本专利技术与现有技术相比，具有如下的优点和有益效果：本专利技术提供的信号处理方法及装置，通过将待处理信号的积分区间均匀划分为Nd个子区间，再在每个子区间内对所述待处理信号进行高斯积分采样以在每个子区间获得Ng个采样点，通过对位于每个子区间相同位置的采样点进行快速傅立叶变换获得Ng个第一向量，对所述Ng个第一向量进行移相处理获得Ng个第二向量，通过对所述Ng个第二向量进行高斯积分以获得积分结果，最终通过将所述积分结果乘以积分常量获得所述待处理信号的傅里叶积分，从而可以根据所述待处理信号的傅里叶积分分析所述待处理信号的频域特性。一方面，由于在每个子区间内对所述待处理信号进行高斯积分采样是非均匀的，通过加权求和而不是简单求和来计算傅里叶积分值，对于N个采样点来说，矩形近似的积分法只有N次代数精度，但是高斯积分具有2N次代数精度，因此本专利技术提供的信号处理方法及装置，提高了获得所述待处理信号的傅里叶积分的精度。另一方面，通过对位于每个子区间相同位置的采样点进行快速傅立叶变换，即对于所有的高斯积分点重新进行排列，将求解过程分解成几个简单的快速傅立叶变换，充分利用了快速傅立叶变换计算速度快的优势。因此，本专利技术提供的信号处理方法及装置，不仅具有高斯积分的精度，而且具有快速傅立叶变换的处理速度。附图说明此处所说明的附图用来提供对本专利技术实施例的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本专利技术实施例的限定。在附图中：图1是积分区间的划分示意图；图2是本专利技术一种实施例的信号处理方法的流程示意图；图3是本专利技术实施例的高斯积分点分布示意图；图4是本专利技术实施例的高斯积分点重新排列的分布示意图；图5是采用传统傅里叶变换方法、高斯积分方法以及本专利技术实施例提供的信号处理方法获得傅里叶积分的实部示意图；图6是采用传统傅里叶变换方法、高斯积分方法以及本专利技术实施例提供的信号处理方法获得傅里叶积分的虚部示意图；图7是采用传统傅里叶变换方法、高斯积分方法以及本专利技术实施例提供的信号处理方法获得50个采样点时傅里叶积分相对误差的示意图；图8是采用传统傅里叶变换方法、高斯积分方法以及本专利技术实施例提供的信号处理方法获得100个采样点时傅里叶积分相对误差的示意图；图9是采用传统傅里叶变换方法、高斯积分方法以及本专利技术实施例提供的信号处理方法获得500个采样点时傅里叶积分相对误差的示意图；图10是本专利技术另一种实施例的信号处理方法的流程示意图；图11是本专利技术实施例的天线阵主瓣附近方向图；图12是本专利技术实施例的天线阵后瓣附近方向图。具体实施方式一维高斯积分公式为：其中，I0为高斯积分值，f(x)为待积分信号的函数表达式，x为自变量，Ng为采样点的数量，j为正整数1≤j≤Ng，uj为第j个采样点的自变量值，ξj为第j个采样点的权值，不同数量采样点对应的权值如表1所示。表1如果积分区间不是[-1,1]，而是[A,B]，如图1所示。为了提高精度可将积分区间[A,B]划分成Nd个子区间，然后在每个子区间上使用式(1)。考虑到图1中，Ai＝A+(i-1)×(B-A)÷Nd，Bi＝A+i×(B-A)÷Nd，i为正整数且1≤i≤Nd，所以对于任意一维高斯积分：作积分变换x＝0.5×[(Bi-Ai)×u+(Bi+本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种信号处理方法，其特征在于，包括：获得待处理信号；将所述待处理信号的积分区间均匀划分为Nd个子区间，其中，Nd为不小于2的正整数；在每个子区间内对所述待处理信号进行高斯积分采样，以在每个子区间获得Ng个采样点，其中，Ng为不小于1的正整数；对位于每个子区间相同位置的采样点进行快速傅立叶变换，以获得Ng个第一向量；对所述Ng个第一向量进行移相处理以获得Ng个第二向量；对所述Ng个第二向量进行高斯积分以获得积分结果；将所述积分结果乘以积分常量以获得所述待处理信号的傅里叶积分，其中，所述积分常量为

【技术特征摘要】
1.一种信号处理方法，其特征在于，包括：获得待处理信号；将所述待处理信号的积分区间均匀划分为Nd个子区间，其中，Nd为不小于2的正整数；在每个子区间内对所述待处理信号进行高斯积分采样，以在每个子区间获得Ng个采样点，其中，Ng为不小于1的正整数；对位于每个子区间相同位置的采样点进行快速傅立叶变换，以获得Ng个第一向量；对所述Ng个第一向量进行移相处理以获得Ng个第二向量；对所述Ng个第二向量进行高斯积分以获得积分结果；将所述积分结果乘以积分常量以获得所述待处理信号的傅里叶积分，其中，所述积分常量为[A,B]为所述积分区间；根据所述待处理信号的傅里叶积分获得所述待处理信号的频域特性。2.根据权利要求1所述的一种信号处理方法，其特征在于，Ng为5。3.根据权利要求1所述的一种信号处理方法，其特征在于，所述第一向量为其中，i和j为正整数，且1≤i≤Nd，1≤j≤Ng，uj为第j个采样点的自变量值，m为不小于0的整数。4.根据权利要求3所述的一种信号处理方法，其特征在于，所述第二向量为5.根据权利要求4所述的一种信号处理方法，其特征在于，所述积分结果为其中，ξj为第j个采样点的权值。6.一种信号处理装置，其特征在于，包括：信号获得模块，用于获得待处理信号；区间划分模块，用于将所述待处理信号的积分区间均匀划分为Nd个子区间，其中，Nd为不小于2的正整数；采样模块，用于在每个子区间内对所述待处理信号进行高斯积分采样，以在每个子区间获得Ng个采样点，其中，Ng为不小...

【专利技术属性】
技术研发人员：袁浩波，周虹光，谢梦雅，吴征国，侯建强，
申请(专利权)人：西安电子科技大学，
类型：发明
国别省市：陕西,61