一种大数据频谱分析系统及其方法与流程

本发明涉及数字信号处理领域，特别是涉及一种大数据频谱分析系统及其方法。

背景技术：

所谓频谱分析，是指将信号源发出的时域信号按其频率分量顺序展开，使其成为频率的函数，并考察其变化规律；也就是，将时域信号转换为频域信号以对信号进行分析的一种方法。

随着信息技术的发展，数据处理量正呈爆炸性增长，针对海量数据若不使用针对性的算法进行频谱分析处理，会出现数据处理速度慢、数据分析效率低、用户等待时间过长等情况。因此亟需提供一种新型的大数据频谱分析系统及其分析方法来解决上述问题。

技术实现要素：

本发明所要解决的技术问题是提供一种大数据频谱分析系统及其方法，能够在保证满足用户需求的基础上提高数据分析效率。

为解决上述技术问题，本发明采用的一个技术方案是：提供一种大数据频谱分析系统，包括用户接口单元、数据处理分析单元、数据提取单元、大数据存储单元、数据显示单元，数据处理分析单元与用户接口单元、数据提取单元相互通信，数据处理分析单元的输出端与数据显示单元相连，大数据存储单元的输出端与数据提取单元相连；

用户接口单元用于接收用户的频谱分析参数设置；

数据提取单元在数据处理分析单元的控制下提取大数据存储单元中的数据；

数据处理分析单元将接收到的频谱分析参数转换为数据提取参数，并根据数据提取参数对数据提取单元提取的数据进行频谱分析；

数据显示单元用于显示数据处理分析单元频谱分析的结果。

在本发明一个较佳实施例中，用户接口单元接收的频谱分析参数包括系统数据存储速率或数据采样速率、频谱分析的扫描时间、频谱分辨率及分析点数。

为解决上述技术问题，本发明采用的另一个技术方案是：提供一种大数据频谱分析系统的分析方法，包括以下步骤：

s1：用户通过用户接口单元输入频谱分析参数，包括系统数据存储速率或数据采样速率、频谱分析的扫描时间、频谱分辨率及分析点数；

s2：根据用户设置的频谱分析参数，数据处理分析单元利用频谱分析算法转换为数据提取参数；

s3：数据提取单元根据数据处理分析单元提供的数据提取参数提取大数据存储单元中的数据，并传送至数据处理分析单元进行频谱分析；

s4：频谱分析结果传送至数据显示单元供用户查看。

在本发明一个较佳实施例中，在步骤s2中，频谱分析算法的具体步骤如下：

s2.1：根据系统数据存储速率和频谱分析的扫描时间，计算出时域里的帧长度，将大数据存储单元里存储的数据进行分帧，其中，

每帧包含的数据量＝(数据存储速率或数据采样速率)*频谱分析扫描时间，频谱分析范围为零频到0.5倍的数据存储速率或数据采样速率；

s2.2：根据频谱分辨率及分析点数确定每次提取的数据量即数据包；

每个数据包的数据量＝频谱分析范围/频率分辨率；或者

每个数据包的数据量＝分析点数；频谱分析范围为零频到0.5倍的数据存储速率或数据采样速率；

s2.3：根据所述帧长度和数据包大小，按照如下数据提取规律进行数据提取：首先提取帧1中的数据包1，然后提取帧2中的数据包2，再提取帧3中的数据包3，以此类推；

s2.4：对提取的数据进行离散傅里叶变换得到数据的频谱数据。

本发明的有益效果是：本发明所述大数据频谱分析系统能够根据用户设定的频谱分析参数对大量数据进行快速准确地分析处理，所述大数据频谱分析方法提供的频谱分析算法将用户设定的频谱分析参数转换为数据提取参数，既满足用户需求，又无需对大数据进行全部分析，提高了数据分析效率，减少了用户等待时间。

附图说明

图1是本发明所述大数据频谱分析系统一较佳实施例的结构框图；

图2是所述大数据频谱分析方法的流程图；

图3是所述帧与数据包的示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的较佳实施例进行详细阐述，以使本发明的优点和特征能更易于被本领域技术人员理解，从而对本发明的保护范围做出更为清楚明确的界定。

本发明实施例包括：

请参阅图1，一种大数据频谱分析系统，包括用户接口单元、数据处理分析单元、数据提取单元、大数据存储单元、数据显示单元。数据处理分析单元与用户接口单元、数据提取单元相互通信，数据处理分析单元的输出端与数据显示单元相连，大数据存储单元的输出端与数据提取单元相连。

用户接口单元用于接收用户的频谱分析参数设置，所述频谱分析参数包括系统数据存储速率或数据采样速率、频谱分析的扫描时间、频谱分辨率及分析点数；

大数据存储单元用于存储大量的待处理数据；

数据提取单元在数据处理分析单元的控制下提取大数据存储单元中的数据；

数据处理分析单元将接收到的频谱分析参数转换为数据提取参数，并根据数据提取参数对数据提取单元提取的数据进行频谱分析；

数据显示单元用于显示数据处理分析单元频谱分析的结果。

所述大数据频谱分析系统能够根据用户设定的频谱分析参数对大量数据进行快速准确地分析处理，提高了数据分析效率，减少了用户等待时间。

基于所述大数据频谱分析系统，本发明还提供了一种大数据频谱分析系统的分析方法，请参阅图2，包括以下步骤：

s1：用户通过用户接口单元输入频谱分析参数，包括系统数据存储速率或数据采样速率、频谱分析的扫描时间、频谱分辨率及分析点数；

s2：根据用户设置的频谱分析参数，数据处理分析单元利用频谱分析算法转换为数据提取参数；

进一步的，在步骤s2中，频谱分析算法的具体步骤如下：

s2.1：根据系统数据存储速率和频谱分析的扫描时间，计算出时域里的帧长度，将大数据存储单元里存储的数据进行分帧，其中，

每帧包含的数据量＝(数据存储速率或数据采样速率)*频谱分析扫描时间，频谱分析范围为零频到0.5倍的数据存储速率或数据采样速率；

s2.2：根据频谱分辨率及分析点数确定每次提取的数据量即数据包；

每个数据包的数据量＝频谱分析范围/频率分辨率；或者

每个数据包的数据量＝分析点数；频谱分析范围为零频到0.5倍的数据存储速率或数据采样速率；

s2.3：根据所述帧长度和数据包大小，结合图3，按照如下数据提取规律进行数据提取：首先提取帧1中的数据包1，然后提取帧2中的数据包2，再提取帧3中的数据包3，以此类推。

由于数据包大小小于帧大小，系统只需对数据包中的数据进行处理分析，无需对大量数据进行全部分析处理，大大提高了分析效率。

s2.4：对提取的数据进行离散傅里叶变换得到数据的频谱数据。

s3：数据提取单元根据数据处理分析单元提供的数据提取参数提取大数据存储单元中的数据，并传送至数据处理分析单元进行频谱分析，即进行离散傅里叶变换得到数据的频谱分量；

s4：频谱分析结果传送至数据显示单元供用户查看。

所述大数据频谱分析方法提供的频谱分析算法将用户设定的频谱分析参数转换为数据提取参数，既满足用户需求，又无需对大数据进行全部分析，提高了数据分析效率，减少了用户等待时间。

以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。