一种数字周期信号低通滤波方法技术

本发明专利技术涉及一种数字周期信号低通滤波方法，基于最优滤波参数，根据实时目标数字周期信号所对应采样序列信号的采样频率、实时目标数字周期信号所对应采样序列信号应用滑动均值滤波器的滑动周期、以及实时目标数字周期信号的应用频率三者之间关系，按滑动周期，应用滑动均值滤波器针对实时目标数字周期信号所对应的采样序列信号进行实时滤波处理；整个设计方法适合于含谐波的数字周期信号、以及数字正弦信号的滤波，设计方案简单合理，软硬件开销小，具有较强的抗干扰能力，在进行实际计算时方便简捷，适合嵌入式系统下使用，实现起来简单合理，数据准确、可靠，有较广泛的应用前景。景。景。

【技术实现步骤摘要】
一种数字周期信号低通滤波方法


[0001]本专利技术涉及一种数字周期信号低通滤波方法，属于信号滤波处理


技术介绍

[0002]滤波器在电子工程、计算机科学等众多领域有着非常重要的应用；正弦信号作为一种基本信号有广泛的应用领域，主要有仪器、电力系统、通信、雷达、声纳、语音处理。为了处理正弦信号，滤波器是必不可少的，滤波的作用是从信号中去除一些不需要的特征，这些特征是不需要的频率信号和噪声。由于正弦信号仅存在纯粹的正弦信号和噪声，因此正弦滤波的主要作用不仅是降低信号中噪声的幅值，更加重要的是增加信号的信噪比。
[0003]传统的用于降噪方法有滑动平均法、Savitzky
‑
Golay、处理离群值(粗大误差)方法、FIR、IIR、小波去噪方法、KALMAN滤波方法等，但是现有滤波方法滤波效果差或计算复杂度高，整体滤波性能不佳。

技术实现思路

[0004]本专利技术所要解决的技术问题是提供一种数字周期信号低通滤波方法，基于最优滤波参数，应用信号频率、采样频率、滤波器滑动周期三者之间关系，降低滤波复杂度，提高滤波应用效率。
[0005]本专利技术为了解决上述技术问题采用以下技术方案：本专利技术设计了一种数字周期信号低通滤波方法，基于实时目标数字周期信号所对应采样序列信号的采样频率f
S
、实时目标数字周期信号所对应采样序列信号应用滑动均值滤波器的滑动周期M、以及实时目标数字周期信号的应用频率f
Y
三者之间关系如下：
[0006][0007]按滑动周期M，应用滑动均值滤波器针对实时目标数字周期信号所对应的采样序列信号进行实时滤波处理。
[0008]作为本专利技术的一种优选技术方案，若实时目标数字周期信号的模拟信号频率未知，则执行如下步骤：
[0009]步骤A1.按大于实时目标数字周期信号的模拟信号频率的预设采样频率FS，针对实时目标数字周期信号进行采样，获得实时目标数字周期信号所对应的采样序列信号，并进入步骤A2；
[0010]步骤A2.获得实时目标数字周期信号所对应采样序列信号的模拟信号的测量/估计频率，作为实时目标数字周期信号的应用频率f
Y
，并根据采样频率f
S
、滑动周期M、以及应用频率f
Y
三者之间关系，计算获得实时目标数字周期信号所对应采样序列信号应用滑动均值滤波器的滑动周期M，然后进入步骤A3；
[0011]步骤A3.按滑动周期M，应用滑动均值滤波器针对实时目标数字周期信号所对应的采样序列信号进行滤波处理，并进入步骤A4；
[0012]步骤A4.获得滤波处理后信号的模拟信号的测量/估计频率、对应于实时目标数字周期信号的应用频率f
Y
，定义待比对滑动周期M0、对应于滑动周期M，根据采样频率F
S
、滑动周期M、以及应用频率f
Y
三者之间关系，计算获得待比对滑动周期M0，然后进入步骤A5；
[0013]步骤A5.判断待比对滑动周期M0是否超过滑动周期M的阈值，是则应用待比对滑动周期M0针对滑动周期M进行更新，并且待进入下一时刻，进入步骤A6；否则待进入下一时刻，进入步骤A6；
[0014]步骤A6.按采样频率f
S
，针对实时目标数字周期信号进行采样，获得实时目标数字周期信号所对应的采样序列信号，并返回步骤A3。
[0015]作为本专利技术的一种优选技术方案：若实时目标数字周期信号的模拟信号频率已知，则以实时目标数字周期信号的模拟信号频率作为实时目标数字周期信号的应用频率f
Y
，并执行如下步骤：
[0016]步骤B1.基于实时目标数字周期信号所对应采样序列信号应用滑动均值滤波器的滑动周期M＝2
N
，根据采样频率f
S
、滑动周期M、以及应用频率f
Y
三者之间关系，计算获得采样频率f
S
，或者以任意采样频率作为采样频率f
S
，按采样频率f
S
，针对实时目标数字周期信号进行采样，获得实时目标数字周期信号所对应的采样序列信号，并进入步骤B2；
[0017]步骤B2.若采样频率f
S
为根据采样频率f
S
、滑动周期M、以及应用频率f
Y
三者之间关系计算所获，则按滑动周期M，应用滑动均值滤波器针对实时目标数字周期信号所对应的采样序列信号进行滤波处理，待进入下一时刻，返回步骤B1；
[0018]若采样频率f
S
为任意采样频率，则根据采样频率f
S
、滑动周期M、以及应用频率f
Y
三者之间关系，计算获得滑动周期M，并应用滑动均值滤波器针对实时目标数字周期信号所对应的采样序列信号进行滤波处理，待进入下一时刻，返回步骤B1。
[0019]作为本专利技术的一种优选技术方案：所述实时目标数字周期信号所对应采样序列信号应用滑动均值滤波器的滑动周期M，若针对滑动周期M的值进行四舍五入更新，则应用滑动均值滤波器针对实时目标数字周期信号所对应的采样序列信号进行滤波处理，输出为最后时间点向历史时间方向的顺序M个采样信号值的均值；
[0020]若滑动周期M的值包含小数，则应用滑动均值滤波器针对实时目标数字周期信号所对应的采样序列信号进行滤波处理，输出为根据滑动周期M，针对由包含最后时间点的连续采样序列信号中各个采样信号值所组成的包络进行面积积分、并取均值。
[0021]作为本专利技术的一种优选技术方案：所述面积积分为梯形积分、矩形积分、或者梯形积分与矩形积分的混合积分。
[0022]作为本专利技术的一种优选技术方案：所述实时目标数字周期信号为含谐波的数字周期信号、数字正弦信号中的任意一种。
[0023]本专利技术所述一种数字周期信号低通滤波方法，采用以上技术方案与现有技术相比，具有以下技术效果：
[0024]本专利技术所设计一种数字周期信号低通滤波方法，基于最优滤波参数，根据实时目标数字周期信号所对应采样序列信号的采样频率、实时目标数字周期信号所对应采样序列信号应用滑动均值滤波器的滑动周期、以及实时目标数字周期信号的应用频率三者之间关系，按滑动周期，应用滑动均值滤波器针对实时目标数字周期信号所对应的采样序列信号进行实时滤波处理；整个设计方法适合于含谐波的数字周期信号、以及数字正弦信号的滤
波，设计方案简单合理，软硬件开销小，具有较强的抗干扰能力，在进行实际计算时方便简捷，适合嵌入式系统下使用，实现起来简单合理，数据准确、可靠，有较广泛的应用前景。
附图说明
[0025]图1是M
‑
1阶各项系数相同的FIR滤波器作用于公式(4)的第一项时，在每周期采样24个点、M为偶数M＝6和M为奇数M＝7的情形下获取滤波后最大输出值的示意图；
[0026]图2是在M＝5.6的情况下，采用前向梯形插值方法用于计算积分面积本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种数字周期信号低通滤波方法，其特征在于：基于实时目标数字周期信号所对应采样序列信号的采样频率f
S
、实时目标数字周期信号所对应采样序列信号应用滑动均值滤波器的滑动周期M、以及实时目标数字周期信号的应用频率f
Y
三者之间关系如下：按滑动周期M，应用滑动均值滤波器针对实时目标数字周期信号所对应的采样序列信号进行实时滤波处理。2.根据权利要求1所述一种数字周期信号低通滤波方法，其特征在于，若实时目标数字周期信号的模拟信号频率未知，则执行如下步骤：步骤A1.按大于实时目标数字周期信号的模拟信号频率的预设采样频率f
S
，针对实时目标数字周期信号进行采样，获得实时目标数字周期信号所对应的采样序列信号，并进入步骤A2；步骤A2.获得实时目标数字周期信号所对应采样序列信号的模拟信号的测量/估计频率，作为实时目标数字周期信号的应用频率f
Y
，并根据采样频率f
S
、滑动周期M、以及应用频率f
Y
三者之间关系，计算获得实时目标数字周期信号所对应采样序列信号应用滑动均值滤波器的滑动周期M，然后进入步骤A3；步骤A3.按滑动周期M，应用滑动均值滤波器针对实时目标数字周期信号所对应的采样序列信号进行滤波处理，并进入步骤A4；步骤A4.获得滤波处理后信号的模拟信号的测量/估计频率、对应于实时目标数字周期信号的应用频率f
Y
，定义待比对滑动周期M0、对应于滑动周期M，根据采样频率f
S
、滑动周期M、以及应用频率f
Y
三者之间关系，计算获得待比对滑动周期M0，然后进入步骤A5；步骤A5.判断待比对滑动周期M0是否超过滑动周期M的阈值，是则应用待比对滑动周期M0针对滑动周期M进行更新，并且待进入下一时刻，进入步骤A6；否则待进入下一时刻，进入步骤A6；步骤A6.按采样频率f
S
，针对实时目标数字周期信号进行采样，获得实时目标数字周期信号所对应的采样序列信号，并返回步骤A3。3.根据权利要求1所述一种数字周期信号低通滤波方法，其特征在于，若实时目标数字周期信号的模拟信号频率已知，则以实时目标数字周期信号的模拟信号频率作为实时目标数字周期...

【专利技术属性】
技术研发人员：戴尔晗，
申请(专利权)人：南京邮电大学，
类型：发明
国别省市：