一種快速檢測頻率的方法和裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種快速檢測頻率的方法和裝置。
【背景技術(shù)】
[0002] 弱信號條件下，檢測已知頻率的信號是否存在?，F(xiàn)常用的技術(shù)是快速傅里葉變換、 過零點計數(shù)方式、或者是鎖相環(huán)跟蹤方式，第一種方式比較精確，但計算復雜，后兩種計算 時間較長，且需要較高的信噪比才能完成。
[0003] 美國有一種災難報警系統(tǒng)（National Weather Service NOM Weather Radio)，該 系統(tǒng)是依靠窄帶調(diào)頻做大范圍的災難報警，在沒有險情時是作為一般廣播，有險情時，解調(diào) 出的聲音會間歇性播1050Hz單音，單音能夠持續(xù)8~10秒鐘，這要求接收終端能夠正確識 別該單音，從而再進一步警示周圍人群。以往對該1050Hz的檢測是通過計數(shù)方式完成，因 為不知道1050Hz何時發(fā)送，計數(shù)效果很差。美國Silicon Lab公司依據(jù)計數(shù)方式實現(xiàn)的芯 片往往要到8s的時間才能報警，而且常常1000Hz的單音也會報警。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明的目的在于提供一種快速檢測頻率的方法和裝置，能夠快速檢測已知信號 的有無，有效降低漏報和誤報。
[0005] 為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的方案包括：
[0006] 一種快速檢測頻率的方法，步驟如下：
[0007] (1)濾波步驟：提高信噪比，濾波器為帶通類型，通帶中心頻點為待檢測信號頻 率；
[0008] (2)移相步驟：將待檢測信號變?yōu)閺托盘?，并計算出瞬時相位；
[0009] (3)計算角度步驟；
[0010] (4)計算瞬時頻率步驟；
[0011] (5)判決和統(tǒng)計步驟：利用簡單區(qū)間來做統(tǒng)計分析，判定信號是否存在，區(qū)間大小 取為第一步濾波器3dB帶寬的1/3~1/8。
[0012] 優(yōu)選地，步驟⑴所述濾波器3dB帶寬為檢測時間倒數(shù)的8~15倍。
[0013] 優(yōu)選地，步驟（2)所述移相可以通過希爾伯特變換實現(xiàn)。
[0014] 優(yōu)選地，步驟（3)所述計算角度通過Corddic算法實現(xiàn)。
[0015] -種快速檢測頻率的裝置，模塊如下：
[0016] 濾波模塊：提高信噪比，濾波器為帶通類型，通帶中心頻點為待檢測信號頻率；
[0017] 移相模塊；將待檢測信號變?yōu)閺托盘?，并計算出瞬時相位；
[0018] 計算角度模塊：
[0019] 計算瞬時頻率模塊；
[0020] 判決和統(tǒng)計模塊：利用簡單區(qū)間來做統(tǒng)計分析，判定信號是否存在，區(qū)間大小取為 第一步濾波器3dB帶寬的1/3~1/8。
[0021] 優(yōu)選地，所述濾波器3dB帶寬為檢測時間倒數(shù)的8~15倍。
[0022] 優(yōu)選地，所述移相可以通過希爾伯特變換實現(xiàn)。
[0023] 優(yōu)選地，所述計算角度通過Corddic算法實現(xiàn)。
[0024] 本發(fā)明提供一種快速檢測頻率的方法和裝置，通過濾波、移相、計算角度、計算瞬 時頻率、判決和統(tǒng)計，能夠快速檢測已知信號的有無，有效降低漏報和誤報。
【附圖說明】
[0025] 圖1為本發(fā)明一種快速檢測頻率的方法和裝置的流程示意圖；
[0026] 圖2為本發(fā)明實施例2提供的一種快速檢測頻率的方法和裝置的濾波器的幅頻示 意圖；
[0027] 圖3為本發(fā)明實施例2提供的一種快速檢測頻率的方法和裝置的兩濾波器的移相 特性示意圖；
[0028] 圖4為本發(fā)明實施例2提供的一種快速檢測頻率的方法和裝置的頻率與信噪比關(guān) 系不意圖；
[0029] 圖5為本發(fā)明實施例2提供的一種快速檢測頻率的方法和裝置的alertl曲線示 意圖；
[0030] 圖6為本發(fā)明實施例2提供的一種快速檢測頻率的方法和裝置的頻率分布和檢測 時間曲線示意圖。
【具體實施方式】
[0031] 下面結(jié)合附圖并通過【具體實施方式】來進一步說明本發(fā)明的技術(shù)方案。
[0032] 圖1為本發(fā)明一種快速檢測頻率的方法和裝置的流程示意圖。
[0033] 第一步：濾波
[0034] 該濾波環(huán)節(jié)起著提高信噪比的作用，濾波器為帶通類型，通帶中心頻點就是我們 要檢測的信號的頻率，該數(shù)值為已知，濾波器帶寬勁可能窄，原則是3dB帶寬倒數(shù)的10倍與 檢測時間相當即可；
[0035] 第二步：移相
[0036] 該環(huán)節(jié)的目的是把要檢測的信號變?yōu)橐粋€復信號，以便于計算瞬時相位。移相可 以通過希爾伯特變換實現(xiàn)。假如進入移相單元的點頻信號為cos (ω t)，則從該單元輸出的 信號為 - T) = ;
[0037] 第三步：計算角度
[0038] 角度計算可以通過Corddic算法實現(xiàn)，在后面的實例中會對Corddic算法做一個 解釋。計算角度單元有兩個輸入，Cos(Ot)作為輸入的橫坐標，sin(ot)作為輸入的縱坐 標，要求的輸出即為角度Θ，從而Θ就等于on ;
[0039] 第四步：計算瞬時頻率，該單元的輸入就是第三步中計算出的瞬時相位ω?，很顯 然在沒有干擾且要檢測的信號存在時，此處算出的瞬時頻率就等于 In
[0040] 第五步：判決和統(tǒng)計
[0041] 考慮到實際是檢測弱信號是否存在，這里必定有很多噪聲干擾，第四步算出的瞬 () 時頻率并不總是等于&，而應該是一個分布，我們在這里需要做一個判決，我們把瞬時頻 率在 + 內(nèi)的樣本認為是支持弱信號存在的樣本，在這個區(qū)間外的是支持弱 \1π 2 2η 2 J 信號不存在的樣本，這里B的大小應考慮為第一步濾波器3dB帶寬的1/3~1/8,在得到足 夠多樣本后，區(qū)間內(nèi)和區(qū)間外樣本比例就會穩(wěn)定下來，這是若區(qū)間內(nèi)樣本比例能占到50 %， 則我們說要檢測的弱信號存在。
[0042] 這里有一對矛盾，誤報和漏報，所謂誤報是說弱信號不存在而被判為存在的錯誤； 所謂漏報是弱信號存在而未能檢測到的錯誤。根據(jù)上面討論的判決方式，B越大，漏報概率 越小，誤報概率就會增加；反之B越小，漏報概率會增加，誤報概率會變小。這個需要根據(jù)兩 種錯誤哪個導致的后果更為嚴重而定，若對于漏報造成的后果嚴重，則B相對取得大一些。
[0043] 實施例1
[0044] 美國有一種災難報警系統(tǒng)（National Weather Service NOM Weather Radio)，該 系統(tǒng)是依靠窄帶調(diào)頻做大范圍的災難報警，在沒有險情時是作為一般廣播，有險情時，解調(diào) 出的聲音會間歇性播1050Hz單音，單音能夠持續(xù)8~10秒鐘，這要求接收終端能夠正確識 別該單音，從而再進一步警示周圍人群。以往對該1050Hz的檢測是通過計數(shù)方式完成，因 為不知道1050Hz何時發(fā)送，計數(shù)效果很差。美國Silicon Lab公司依據(jù)計數(shù)方式實現(xiàn)的芯 片往往要到8s的時間才能報警，而且常常1000Hz的單音也會報警。依據(jù)本文提到的方式 經(jīng)計算可以實現(xiàn)200ms即可正確報警，頻率在1043~1058Hz之間的點頻信號才可以報警， 有效地降低了誤報概率，極大地提高了報警的速度。
[0045] 實施例2
[0046] 圖2為本發(fā)明實施例2提供的一種快速檢測頻率的方法和裝置的濾波器的幅頻示 意圖；圖3為本發(fā)明實施例2提供的一種快速檢測頻率的方法和裝置的兩濾波器的移相特 性示意圖；圖4為本發(fā)明實施例2提供的一種快速檢測頻率的方法和裝置的頻率與信噪比 關(guān)系示意圖；圖5為本發(fā)明實施例2提供的一種快速檢測頻率的方法和裝置的alertl曲線 示意圖；圖6為本發(fā)明實施例2提供的一種快速檢測頻率的方法和裝置的頻率分布和檢測 時間曲線示意圖。
[0047] 以1050Hz檢測為例，為ADS定點仿真模型，其中相位是17bit量化，幅度為12bit 量化，系統(tǒng)主時鐘為ΙΟΚΗζ。第一步處理濾波，此處濾波器采用4階IIR濾波器，傳遞函數(shù) 為：
【主權(quán)項】
1. 一種快速檢測頻率的方法，其特征在于，步驟如下： (1) 濾波步驟：提高信噪比，濾波器為帶通類型，通帶中心頻點為待檢測信號頻率； (2) 移相步驟；將待檢測信號變?yōu)閺托盘?，并計算出瞬時相位； (3) 計算角度步驟： (4) 計算瞬時頻率步驟； (5) 判決和統(tǒng)計步驟：利用簡單區(qū)間來做統(tǒng)計分析，判定信號是否存在，區(qū)間大小取為 第一步濾波器3dB帶寬的1/3~1/8。
2. 如權(quán)利要求1所述的快速檢測頻率的方法，其特征在于：步驟（1)所述濾波器3dB帶 寬為檢測時間倒數(shù)的8~15倍。
3. 如權(quán)利要求1所述的快速檢測頻率的方法，其特征在于：步驟（2)所述移相可以通 過希爾伯特變換實現(xiàn)。
4. 如權(quán)利要求1所述的快速檢測頻率的方法，其特征在于：步驟（3)所述計算角度通 過Corddic算法實現(xiàn)。
5. 如權(quán)利要求1所述的快速檢測頻率的裝置，其特征在于，模塊如下： 濾波模塊：提高信噪比，濾波器為帶通類型，通帶中心頻點為待檢測信號頻率； 移相模塊：將待檢測信號變?yōu)閺托盘?，并計算出瞬時相位； 計算角度模塊； 計算瞬時頻率模塊； 判決和統(tǒng)計模塊：利用簡單區(qū)間來做統(tǒng)計分析，判定信號是否存在，區(qū)間大小取為 第一步濾波器3dB帶寬的1/3~1/8。
6. 如權(quán)利要求5所述的快速檢測頻率的方法，其特征在于：所述濾波器3dB帶寬為檢 測時間倒數(shù)的8~15倍。
7. 如權(quán)利要求5所述的快速檢測頻率的方法，其特征在于：所述移相可以通過希爾伯 特變換實現(xiàn)。
8. 如權(quán)利要求5所述的快速檢測頻率的方法，其特征在于：所述計算角度通過Corddic 算法實現(xiàn)。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種快速檢測頻率的方法和裝置，包括：濾波步驟：提高信噪比，濾波器為帶通類型，通帶中心頻點為待檢測信號頻率；移相步驟；將待檢測信號變?yōu)閺托盘?，并計算出瞬時相位；計算角度步驟；計算瞬時頻率步驟；判決和統(tǒng)計步驟：利用簡單區(qū)間來做統(tǒng)計分析，判定信號是否存在，區(qū)間大小取為第一步濾波器3dB帶寬的1/3～1/8。本發(fā)明提供一種快速檢測頻率的方法和裝置，通過濾波、移相、計算角度、計算瞬時頻率、判決和統(tǒng)計，能夠快速檢測已知信號的有無，有效降低漏報和誤報。
【IPC分類】G01R23-12, G08B29-12
【公開號】CN104777355
【申請?zhí)枴緾N201510192300
【發(fā)明人】王險峰
【申請人】上海昕石電子科技有限公司
【公開日】2015年7月15日
【申請日】2015年4月21日