一种快速检测频率的方法和装置的制造方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种快速检测频率的方法和装置。
【背景技术】
[0002] 弱信号条件下，检测已知频率的信号是否存在。现常用的技术是快速傅里叶变换、 过零点计数方式、或者是锁相环跟踪方式，第一种方式比较精确，但计算复杂，后两种计算 时间较长，且需要较高的信噪比才能完成。
[0003] 美国有一种灾难报警系统（National Weather Service NOM Weather Radio)，该 系统是依靠窄带调频做大范围的灾难报警，在没有险情时是作为一般广播，有险情时，解调 出的声音会间歇性播1050Hz单音，单音能够持续8~10秒钟，这要求接收终端能够正确识 别该单音，从而再进一步警示周围人群。以往对该1050Hz的检测是通过计数方式完成，因 为不知道1050Hz何时发送，计数效果很差。美国Silicon Lab公司依据计数方式实现的芯 片往往要到8s的时间才能报警，而且常常1000Hz的单音也会报警。
【发明内容】
[0004] 本发明的目的在于提供一种快速检测频率的方法和装置，能够快速检测已知信号 的有无，有效降低漏报和误报。
[0005] 为实现上述目的，本发明的方案包括：
[0006] 一种快速检测频率的方法，步骤如下：
[0007] (1)滤波步骤：提高信噪比，滤波器为带通类型，通带中心频点为待检测信号频 率；
[0008] (2)移相步骤：将待检测信号变为复信号，并计算出瞬时相位；
[0009] (3)计算角度步骤；
[0010] (4)计算瞬时频率步骤；
[0011] (5)判决和统计步骤：利用简单区间来做统计分析，判定信号是否存在，区间大小 取为第一步滤波器3dB带宽的1/3~1/8。
[0012] 优选地，步骤⑴所述滤波器3dB带宽为检测时间倒数的8~15倍。
[0013] 优选地，步骤（2)所述移相可以通过希尔伯特变换实现。
[0014] 优选地，步骤（3)所述计算角度通过Corddic算法实现。
[0015] -种快速检测频率的装置，模块如下：
[0016] 滤波模块：提高信噪比，滤波器为带通类型，通带中心频点为待检测信号频率；
[0017] 移相模块；将待检测信号变为复信号，并计算出瞬时相位；
[0018] 计算角度模块：
[0019] 计算瞬时频率模块；
[0020] 判决和统计模块：利用简单区间来做统计分析，判定信号是否存在，区间大小取为 第一步滤波器3dB带宽的1/3~1/8。
[0021] 优选地，所述滤波器3dB带宽为检测时间倒数的8~15倍。
[0022] 优选地，所述移相可以通过希尔伯特变换实现。
[0023] 优选地，所述计算角度通过Corddic算法实现。
[0024] 本发明提供一种快速检测频率的方法和装置，通过滤波、移相、计算角度、计算瞬 时频率、判决和统计，能够快速检测已知信号的有无，有效降低漏报和误报。
【附图说明】
[0025] 图1为本发明一种快速检测频率的方法和装置的流程示意图；
[0026] 图2为本发明实施例2提供的一种快速检测频率的方法和装置的滤波器的幅频示 意图；
[0027] 图3为本发明实施例2提供的一种快速检测频率的方法和装置的两滤波器的移相 特性示意图；
[0028] 图4为本发明实施例2提供的一种快速检测频率的方法和装置的频率与信噪比关 系不意图；
[0029] 图5为本发明实施例2提供的一种快速检测频率的方法和装置的alertl曲线示 意图；
[0030] 图6为本发明实施例2提供的一种快速检测频率的方法和装置的频率分布和检测 时间曲线示意图。
【具体实施方式】
[0031] 下面结合附图并通过【具体实施方式】来进一步说明本发明的技术方案。
[0032] 图1为本发明一种快速检测频率的方法和装置的流程示意图。
[0033] 第一步：滤波
[0034] 该滤波环节起着提高信噪比的作用，滤波器为带通类型，通带中心频点就是我们 要检测的信号的频率，该数值为已知，滤波器带宽劲可能窄，原则是3dB带宽倒数的10倍与 检测时间相当即可；
[0035] 第二步：移相
[0036] 该环节的目的是把要检测的信号变为一个复信号，以便于计算瞬时相位。移相可 以通过希尔伯特变换实现。假如进入移相单元的点频信号为cos (ω t)，则从该单元输出的 信号为 - T) = ;
[0037] 第三步：计算角度
[0038] 角度计算可以通过Corddic算法实现，在后面的实例中会对Corddic算法做一个 解释。计算角度单元有两个输入，Cos(Ot)作为输入的横坐标，sin(ot)作为输入的纵坐 标，要求的输出即为角度Θ，从而Θ就等于on ;
[0039] 第四步：计算瞬时频率，该单元的输入就是第三步中计算出的瞬时相位ω?，很显 然在没有干扰且要检测的信号存在时，此处算出的瞬时频率就等于 In
[0040] 第五步：判决和统计
[0041] 考虑到实际是检测弱信号是否存在，这里必定有很多噪声干扰，第四步算出的瞬 () 时频率并不总是等于&，而应该是一个分布，我们在这里需要做一个判决，我们把瞬时频 率在 + 内的样本认为是支持弱信号存在的样本，在这个区间外的是支持弱 \1π 2 2η 2 J 信号不存在的样本，这里B的大小应考虑为第一步滤波器3dB带宽的1/3~1/8,在得到足 够多样本后，区间内和区间外样本比例就会稳定下来，这是若区间内样本比例能占到50 %， 则我们说要检测的弱信号存在。
[0042] 这里有一对矛盾，误报和漏报，所谓误报是说弱信号不存在而被判为存在的错误； 所谓漏报是弱信号存在而未能检测到的错误。根据上面讨论的判决方式，B越大，漏报概率 越小，误报概率就会增加；反之B越小，漏报概率会增加，误报概率会变小。这个需要根据两 种错误哪个导致的后果更为严重而定，若对于漏报造成的后果严重，则B相对取得大一些。
[0043] 实施例1
[0044] 美国有一种灾难报警系统（National Weather Service NOM Weather Radio)，该 系统是依靠窄带调频做大范围的灾难报警，在没有险情时是作为一般广播，有险情时，解调 出的声音会间歇性播1050Hz单音，单音能够持续8~10秒钟，这要求接收终端能够正确识 别该单音，从而再进一步警示周围人群。以往对该1050Hz的检测是通过计数方式完成，因 为不知道1050Hz何时发送，计数效果很差。美国Silicon Lab公司依据计数方式实现的芯 片往往要到8s的时间才能报警，而且常常1000Hz的单音也会报警。依据本文提到的方式 经计算可以实现200ms即可正确报警，频率在1043~1058Hz之间的点频信号才可以报警， 有效地降低了误报概率，极大地提高了报警的速度。
[0045] 实施例2
[0046] 图2为本发明实施例2提供的一种快速检测频率的方法和装置的滤波器的幅频示 意图；图3为本发明实施例2提供的一种快速检测频率的方法和装置的两滤波器的移相特 性示意图；图4为本发明实施例2提供的一种快速检测频率的方法和装置的频率与信噪比 关系示意图；图5为本发明实施例2提供的一种快速检测频率的方法和装置的alertl曲线 示意图；图6为本发明实施例2提供的一种快速检测频率的方法和装置的频率分布和检测 时间曲线示意图。
[0047] 以1050Hz检测为例，为ADS定点仿真模型，其中相位是17bit量化，幅度为12bit 量化，系统主时钟为ΙΟΚΗζ。第一步处理滤波，此处滤波器采用4阶IIR滤波器，传递函数 为：
【主权项】
1. 一种快速检测频率的方法，其特征在于，步骤如下： (1) 滤波步骤：提高信噪比，滤波器为带通类型，通带中心频点为待检测信号频率； (2) 移相步骤；将待检测信号变为复信号，并计算出瞬时相位； (3) 计算角度步骤： (4) 计算瞬时频率步骤； (5) 判决和统计步骤：利用简单区间来做统计分析，判定信号是否存在，区间大小取为 第一步滤波器3dB带宽的1/3~1/8。
2. 如权利要求1所述的快速检测频率的方法，其特征在于：步骤（1)所述滤波器3dB带 宽为检测时间倒数的8~15倍。
3. 如权利要求1所述的快速检测频率的方法，其特征在于：步骤（2)所述移相可以通 过希尔伯特变换实现。
4. 如权利要求1所述的快速检测频率的方法，其特征在于：步骤（3)所述计算角度通 过Corddic算法实现。
5. 如权利要求1所述的快速检测频率的装置，其特征在于，模块如下： 滤波模块：提高信噪比，滤波器为带通类型，通带中心频点为待检测信号频率； 移相模块：将待检测信号变为复信号，并计算出瞬时相位； 计算角度模块； 计算瞬时频率模块； 判决和统计模块：利用简单区间来做统计分析，判定信号是否存在，区间大小取为 第一步滤波器3dB带宽的1/3~1/8。
6. 如权利要求5所述的快速检测频率的方法，其特征在于：所述滤波器3dB带宽为检 测时间倒数的8~15倍。
7. 如权利要求5所述的快速检测频率的方法，其特征在于：所述移相可以通过希尔伯 特变换实现。
8. 如权利要求5所述的快速检测频率的方法，其特征在于：所述计算角度通过Corddic 算法实现。
【专利摘要】本发明公开了一种快速检测频率的方法和装置，包括：滤波步骤：提高信噪比，滤波器为带通类型，通带中心频点为待检测信号频率；移相步骤；将待检测信号变为复信号，并计算出瞬时相位；计算角度步骤；计算瞬时频率步骤；判决和统计步骤：利用简单区间来做统计分析，判定信号是否存在，区间大小取为第一步滤波器3dB带宽的1/3～1/8。本发明提供一种快速检测频率的方法和装置，通过滤波、移相、计算角度、计算瞬时频率、判决和统计，能够快速检测已知信号的有无，有效降低漏报和误报。
【IPC分类】G01R23-12, G08B29-12
【公开号】CN104777355
【申请号】CN201510192300
【发明人】王险峰
【申请人】上海昕石电子科技有限公司
【公开日】2015年7月15日
【申请日】2015年4月21日