一种对fft数据实施的平均噪声降噪方法
【专利摘要】本发明公开了一种对FFT数据实施的平均噪声降噪方法，对设定范围内的FFT信号数据且低于参考值dRef的数据进行平均值求取，得到低于参考值dRef的平均噪声基线值，然后对所要处理的数据中，低于参考值dRef的各个数据进行与平均噪声基线值的均值处理；使得设定参考值以下信号向平均噪声基线值收拢，抑制噪声、减小干扰信号能量。大大简化了对硬件的要求和依赖性，同时也减少了硬件调试所带来的开销。
【专利说明】
一种对FFT数据实施的平均噪声降噪方法
技术领域
[0001] 本发明涉及数字信号处理技术领域，尤其涉及一种对FFT数据实施的平均噪声降 噪方法。
【背景技术】
[0002] 在高速采集信号分析处理领域，高速采样数据在FFT变换处理后，因高取样条件下 硬件设计和实时数据分析处理难度限制，很多时候会由于大带宽问题、信号泄露问题、信号 混叠问题、带内自激问题等，使得FFT后效果并不理想，一些无用信号或并不关心的小信号 会混杂在信号噪底之上，高速情况下通过改善硬件和优化可编程逻辑时序已很难解决，影 响数据处理效果。
[0003] 通常情况下，在硬件环境不理想时，尤其在高速应用情况下，一般很难通过硬件优 化手段做到信号效果的彻底改善。同时，硬件环境的改善在一定程度上需增加人力开销、时 间扩展、硬件资源耗费等，且很多情况下，因环境的不同，一次的调试结果不具备多个环境 下的通用性需求。
【发明内容】
[0004] 本发明的目的就是为了解决上述问题，提供一种对FFT数据实施的平均噪声降噪 方法，该方法大大简化了降噪处理对硬件的要求和依赖性，减少了硬件调试所带来的开销。
[0005] 为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
[0006] -种对FFT数据实施的平均噪声降噪方法，
[0007] 对设定范围内的FFT信号数据且低于参考值dRef的数据进行平均值求取，得到低 于参考值dRef的平均噪声基线值，然后对所要处理的数据中，低于参考值dRef的各个数据 进行与平均噪声基线值的均值处理;使得设定参考值以下信号向平均噪声基线值收拢，抑 制噪声、减小干扰信号能量。
[0008] 具体步骤包括，
[0009] 步骤1:对于给定的由N个FFT数据组成的数据值组X，及参考值dRef，数据值组X的 计数索引为L，求取平均噪声基线值dAvgN;设L的初始值为0，然后进入步骤2;
[0010] 步骤2:获取计数索引L对应数据值组X的数据值1，判断1是否小于参考值dRef，是 则进入步骤3，否则进入步骤4;
[0011 ] 步骤3:求XL和噪声基值dAvgN的平均值Xm，并以Xm代替X中对应Xl的值;进入步骤4;
[0012] 步骤4:计数索引L加1;判断L是否小于N，是则返回步骤2;否则整个处理流程结束。
[0013] 所述步骤1中平均噪声基线值的求取具体方法为：
[0014] 步骤21:数据值组X中设定范围的计数索引起始SLmin，计数索引终止为Lmax;求值 总和为Χτ，计数值为L T;令L为Lmin，Χτ为0，LT为0;然后进入步骤22;
[0015]步骤22:获取计数索引L对应数据值组X的数据值XL，判断XL是否小于参考值dRef， 是则进入步骤23，否则进入步骤24;
[0016]步骤23:令Xt=Xt+Xl，Lt=Lt+1 ;进入步骤24;
[0017] 步骤24:计数索引L加1;进入步骤25;
[0018] 步骤25:判断L是否小于等于Lmax，是则返回步骤22;否则进入步骤26;
[0021 ]所述步骤21中计数索引起始Lmin和计数索引终止Lmax的确定方法为：
[0023]本发明的有益效果：
[0024]本发明提供了一种对FFT数据实施的平均噪声降噪方法，大大简化了降噪处理对 硬件的要求和依赖性，同时也减少了硬件调试所带来的开销。在高速采集硬件调试和高速 FPGA信号处理调试已无法改善信号处理效果的情况下，以可选配模式进行后续进一步处 理，应用灵活方便，可优化处理效果，有针对性的提高信号分析效果。且调试时间短，节省了 人力、物力成本，提高了效益。
【附图说明】
[0025]图1为滤波方法参数示意图；
[0026]图2为平均噪声均值滤波后效果。
【具体实施方式】
[0027]下面结合附图与实施例对本发明作进一步说明。
[0028] 一种对FFT数据实施的平均噪声降噪方法，该发明方法的思想是对所要处理的FFT 信号数据10%~90%范围内的数据且低于参考值dRef的数据进行平均值求取，得到低于参 考值dRef的平均噪声基线，然后对所要处理的数据中，低于参考值dRef的各个数据进行与 平均噪声的均值处理，即该数据与平均噪声的和进行平均处理。
[0029] 平均噪声基线的求取过程之所以取10%~90%范围内数据，是为了避免采样处理 过程中信号数据首部和尾部可能出现的异常情况，而影响基线值的准确度。该处理流程能 够减小参考值以下畸变数据的幅值大小，同时缩减噪声带，使得参考值以下信号向平均噪 声基线收拢，在一定程度上能够抑制噪声、减小干扰信号能量。
[0030] 各参数在图形中的位置及范围示意如图1所示。图1中数据在参考值dRef等于-20dB时实施平均噪声均值滤波后的效果如图2所示。滤波后，40MHz处干扰信号和零频部分 信号幅度明显减小，整个基带噪声向噪声基线附近收缩，干扰信号和噪声信号得到有效抑 制，而100MHz有用信号并未影响。
[0031] 参考值dRef取值不同，得到的滤波优化效果也不同，可根据具体使用情况进行合 适的调整，以达到本发明方法具体使用环境下最优的使用效果。
[0032]具体方法包括，
[0033]步骤1:对于给定的由N个FFT数据组成的值组X，及参考值dRef，设数据值组X的计 数索引为L，首先通过求平均噪声基线方法确定平均噪声基线值dAvgN;设L为0,然后进入步 骤2;
[0034]步骤2:获取计数索引L对应数据值组X的数据值XL，判断XL是否小于参考值dRef，是 则进入步骤3，否则进入步骤4;
[0035] 步骤3:求XL和噪声基值dAvgN的平均值Xm，并以Xm代替X中对应Xl的值;进入步骤4;
[0036] 步骤4:计数索引L加 1;进入步骤5;
[0037] 步骤5:判断L是否小于N，是则返回步骤2;否则整个处理流程结束，将数据值组X送 往下一个处理环节或进行显示处理，返回步骤1，进行下一轮数据处理。
[0038]所述步骤1中所述的平均噪声基线方法确定平均噪声基线值dAvgN的步骤为：
[0039] 步骤21:设数据值组X求取平均噪声取值范围的计数索引起始为Lmin，计数索引终 止为Lmax;设求值总和为Χτ，计数值为Lt ;令L为Lmin，Χτ为0，Lt为0;然后进入步骤22;
[0040] 步骤22:获取计数索引L对应数据值组X的数据值Xl，判断Xl是否小于参考值dRef， 是则进入步骤23，否则进入步骤24;
[0041 ] 步骤23:令父了=父计父[，1^=1^+1;进入步骤24;
[0042] 步骤24:计数索引L加1;进入步骤25;
[0043] 步骤25:判断L是否小于等于Lmax，是则返回步骤22;否则进入步骤26;
[0046] 所述步骤21中所述的计数索引起始Lmin和计数索引终止Lmax的确定方法为：
[0047] ΖΜ:Γι. =「X X .么盧:I" ￡ X :， 〇
[0048] 一种对FFT数据实施的平均噪声降噪方法以参考值为判别界限进行噪声平均降噪 优化，是对低于参考值的数据以噪底平均的方式向噪声基线归心靠拢处理，该处理流程通 过与噪声基线平均的方法能够减小参考值以下畸变数据的幅值大小，同时缩减噪声带，使 得参考值以下信号向平均噪声基线收拢，在一定程度上能够抑制噪声、减小干扰信号能量。 [0049]尤其针对高速采集信号分析处理中高速采样数据在FFT变换处理后，因高取样条 件下硬件设计和实时数据分析处理难度限制，由于大带宽问题、信号泄露问题、信号混叠问 题、带内自激问题等，使得FFT后效果并不理想，一些无用信号或并不关心的小信号混杂在 信号噪底之上，高速情况下通过改善硬件和优化可编程逻辑时序已很难解决的情况下使 用，有助于滤波和噪底净化处理，提高FFT处理效果，优化数据处理结果。由于采用本发明方 法的方式，以可选配模式进行进一步处理，应用灵活方便，在一定程度上也可简化对硬件的 要求，节省硬件资源开销、减少硬件调试时间，节省人力、物力成本，提高效益。
[0050]上述虽然结合附图对本发明的【具体实施方式】进行了描述，但并非对本发明保护范 围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本发明的技术方案的基础上，本领域技术人员不 需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本发明的保护范围以内。
【主权项】
1. 一种对FFT数据实施的平均噪声降噪方法，其特征是，包括， 对设定范围内的FFT信号数据且低于参考值dRef的数据进行平均值求取，得到低于参 考值dRef的平均噪声基线值，然后对所要处理的数据中，低于参考值dRef的各个数据进行 与平均噪声基线值的均值处理;使得设定参考值以下信号向平均噪声基线值收拢，抑制噪 声、减小干扰信号能量。2. 如权利要求1所述一种对FFT数据实施的平均噪声降噪方法，其特征是，具体步骤包 括， 步骤1:对于给定的由N个FFT数据组成的数据值组X，及参考值dRef，数据值组X的计数 索引为L，求取平均噪声基线值dAvgN;设L的初始值为O，然后进入步骤2; 步骤2:获取计数索引L对应数据值组X的数据值Xl，判断Xl是否小于参考值dRef，是则进 入步骤3,否则进入步骤4; 步骤3:求Xl和噪声基值dAvgN的平均值Xm，并以Xm代替X中对应Xl的值;进入步骤4; 步骤4:计数索引L加1;判断L是否小于N，是则返回步骤2;否则整个处理流程结束。3. 如权利要求2所述一种对FFT数据实施的平均噪声降噪方法，其特征是，所述步骤1中 平均噪声基线值的求取具体方法为： 步骤21:数据值组X中设定范围的计数索引起始为Lmin，计数索引终止为Lmax;求值总和 为Xt，计数值为Lt ;令L为Lmin，Xt为O，Lt为O;然后进入步骤22; 步骤22:获取计数索引L对应数据值组X的数据值Xl，判断Xl是否小于参考值dRef，是则 进入步骤23，否则进入步骤24; 步骤23:令Xt = Xt+Xl，Lt = Lt+ 1;进入步骤24; 步骤24:计数索引L加1;进入步骤25; 步骤25:判断L是否小于等于Lmax，是则返回步骤22;否则进入步骤26; 步骤26:4. 如权利要求2所述一种对FFT数据实施的平均噪声降噪方法，其特征是，所述步骤3中 的平均值Xm的确定方法为：5. 如权利要求3所述一种对FFT数据实施的平均噪声降噪方法，其特征是，所述步骤21 中计数索引起始Lmin和计数索引终止Lmax的确定方法为：9向上取整。
【文档编号】H03H17/02GK106026973SQ201610323997
【公开日】2016年10月12日
【申请日】2016年5月17日
【发明人】白月胜, 曹淑玉, 高长全
【申请人】中国电子科技集团公司第四十研究所, 中国电子科技集团公司第四十一研究所