消除工頻干擾的方法和系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種消除工頻干擾的方法和系統(tǒng)，其中方法包括：將輸入信號延時得到延時信號，并根據(jù)所述延時信號計算得到第一工頻信號；將所述第一工頻信號進行時頻轉(zhuǎn)換，并根據(jù)存儲的純工頻干擾段的工頻頻域幅值，對時頻轉(zhuǎn)換后的第二工頻信號進行幅值調(diào)整；將幅值調(diào)整后的第三工頻信號進行頻時轉(zhuǎn)換，得到修正工頻信號；將所述輸入信號減去所述修正工頻信號，得到輸出信號。本發(fā)明實現(xiàn)了在消除工頻干擾的同時，消除延時后的輸入信號引起的回聲。
【專利說明】消除工頻干擾的方法和系統(tǒng)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及音頻處理技術(shù)，尤其涉及一種消除工頻干擾的方法和系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]電子設(shè)備工作過程中經(jīng)常會引入各種干擾和噪聲，其中最常見的就是工頻干擾。工頻干擾是由于交流電網(wǎng)工頻電磁場分布、供電變壓器接地方式、熱地底技術(shù)的采用等原因而引入的工頻信號產(chǎn)生的干擾，工頻干擾將使得音源信號引入“嘟嘟”響的電流聲，嚴重影響耳聽感受。因此，必須消除工頻干擾，才能改善音頻效果。
[0003]現(xiàn)有技術(shù)中，存在采用數(shù)字梳狀濾波器消除工頻干擾的方式，該梳狀濾波器通常會將輸入信號(該輸入信號是音頻信號)進行延時處理后計算工頻信號，再在輸入信號的基礎(chǔ)上減去該工頻信號，即得到消除工頻干擾后輸出的音頻信號。但是，由于梳狀濾波器是根據(jù)延時后的輸入信號計算工頻信號的，所以計算出來的工頻信號其實是帶有延時后的輸入信號的，也導(dǎo)致輸出的音頻信號中帶有回聲，影響音頻效果。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明提供一種消除工頻干擾的方法和系統(tǒng)，以使得在消除工頻干擾的同時，消除延時后的輸入信號引起的回聲。
[0005]本發(fā)明的第一方面是提供一種消除工頻干擾的方法，包括:
[0006]將輸入信號延時得到延時信號，并根據(jù)所述延時信號計算得到第一工頻信號；
[0007]將所述第一工頻信號進行時頻轉(zhuǎn)換，并根據(jù)存儲的純工頻干擾段的工頻頻域幅值，對時頻轉(zhuǎn)換后的第二工頻信號進行幅值調(diào)整；
[0008]將幅值調(diào)整后的第三工頻信號進行頻時轉(zhuǎn)換，得到修正工頻信號；
[0009]將所述輸入信號減去所述修正工頻信號，得到輸出信號。
[0010]結(jié)合第一方面，在第一種可能的實現(xiàn)方式中，還包括:在所述對時頻轉(zhuǎn)換后的第二工頻信號進行幅值調(diào)整之后，進行相鄰采樣點間的平滑處理，得到所述第三工頻信號；所述將幅值調(diào)整后的第三工頻信號進行頻時轉(zhuǎn)換，具體為:將所述平滑處理后的所述第三工頻信號進行頻時轉(zhuǎn)換。
[0011]結(jié)合第一方面，在第二種可能的實現(xiàn)方式中，在所述將輸入信號延時得到延時信號之后，根據(jù)所述延時信號計算得到第一工頻信號之前，還包括:檢測所述延時信號是否僅包含第四工頻信號；在檢測結(jié)果為是時，則確定所述延時信號處于所述純工頻干擾段，根據(jù)所述延時信號計算得到所述第四工頻信號，并將所述第四工頻信號進行時頻轉(zhuǎn)換，得到所述純工頻干擾段的工頻頻域幅值；存儲所述純工頻干擾段的工頻頻域幅值。
[0012]結(jié)合第一方面、或第一方面的第一種可能的實現(xiàn)方式、或第一方面的第二種可能的實現(xiàn)方式，在第三種可能的實現(xiàn)方式中，所述將輸入信號延時得到延時信號之前，還包括:檢測所述輸入信號是否存在第五工頻信號；若存在，則獲得所述第五工頻信號的基頻，并對所述基頻進行頻移跟蹤，得到實時基頻；根據(jù)所述實時基頻獲得延時量，以根據(jù)所述延時量延時所述輸入信號得到所述延時信號。
[0013]結(jié)合第一方面的第三種可能的實現(xiàn)方式，在第四種可能的實現(xiàn)方式中，所述檢測所述輸入信號是否存在第五工頻信號，包括:將所述輸入信號延時工頻周期，所述工頻周期為工頻頻率50HZ或60HZ對應(yīng)的周期；根據(jù)所述輸入信號以及延時工頻周期后的輸入信號，計算所述輸入信號的能量和周期殘差能量；若所述能量大于周期殘差能量，則計算所述輸入信號的能量差對數(shù)域均值；返回執(zhí)行所述將輸入信號延時工頻周期，所述輸入信號為下一個輸入信號，并得到所述下一個輸入信號的能量差對數(shù)域均值，直至到達預(yù)設(shè)檢測時間；若在所述預(yù)設(shè)檢測時間內(nèi)，計算得到的多個所述能量差對數(shù)域均值均超過設(shè)定閾值，則判定所述輸入信號存在所述第五工頻信號，且所述第五工頻信號的基頻為所述工頻周期對應(yīng)的工頻頻率。
[0014]結(jié)合第一方面的第三種可能的實現(xiàn)方式，在第五種可能的實現(xiàn)方式中，所述對所述基頻進行頻移跟蹤，得到實時基頻，包括:根據(jù)所述第五工頻信號的基頻，從所述輸入信號提取所述基頻對應(yīng)的工頻基頻信號；利用相關(guān)法頻移跟蹤，對所述工頻基頻信號進行相關(guān)性處理，得到所述基頻的頻移值；若所述頻移值在預(yù)設(shè)范圍內(nèi)，則保持所述基頻不變；否貝1J，根據(jù)所述頻移值計算得到所述實時基頻。
[0015]本發(fā)明的第二方 面是提供一種消除工頻干擾的系統(tǒng)，包括:工頻濾波模塊，所述工頻濾波模塊包括:
[0016]濾波延時單兀，用于將輸入信號延時得到延時信號；
[0017]工頻計算單元，用于根據(jù)所述延時信號計算得到第一工頻信號；
[0018]工頻修正單元，用于將所述第一工頻信號進行時頻轉(zhuǎn)換，并根據(jù)存儲的純工頻干擾段的工頻頻域幅值，對時頻轉(zhuǎn)換后的第二所述工頻信號進行幅值調(diào)整；將幅值調(diào)整后的第三所述工頻信號進行頻時轉(zhuǎn)換，得到修正工頻信號；
[0019]濾波輸出單元，用于將所述輸入信號減去修正工頻信號，得到輸出信號。
[0020]結(jié)合第二方面，在第一種可能的實現(xiàn)方式中，所述工頻修正單元，還用于在所述對時頻轉(zhuǎn)換后的第二工頻信號進行幅值調(diào)整之后，進行相鄰采樣點間的平滑處理，得到所述第二工頻?目號。
[0021]結(jié)合第二方面，在第二種可能的實現(xiàn)方式中，所述工頻濾波模塊，還包括:幅值確定單元，用于在將輸入信號延時得到延時信號之后，根據(jù)所述延時信號計算得到第一工頻信號之前，檢測所述延時信號是否僅包含第四工頻信號；在檢測結(jié)果為是時，則確定所述延時信號處于所述純工頻干擾段，根據(jù)所述延時信號計算得到所述第四工頻信號，并將所述第四工頻信號進行時頻轉(zhuǎn)換，得到所述純工頻干擾段的工頻頻域幅值；存儲所述純工頻干擾段的工頻頻域幅值。
[0022]結(jié)合第二方面、或第二方面的第一種可能的實現(xiàn)方式、或第二方面的第二種可能的實現(xiàn)方式，在第三種可能的實現(xiàn)方式中，還包括:工頻檢測模塊，用于在將輸入信號延時得到延時信號之前，檢測所述輸入信號是否存在第五工頻信號；并在檢測結(jié)果為存在工頻信號時，獲得所述第五工頻信號的基頻；工頻跟蹤模塊，用于對所述基頻進行頻移跟蹤，得到實時基頻；所述工頻濾波模塊中的所述濾波延時單元，具體用于根據(jù)所述實時基頻獲得延時量，根據(jù)所述延時量延時所述輸入信號得到所述延時信號。
[0023]結(jié)合第二方面的第三種可能的實現(xiàn)方式，在第四種可能的實現(xiàn)方式中，所述工頻檢測模塊，包括:檢測延時單元，用于將所述輸入信號延時工頻周期，所述工頻周期為工頻頻率50HZ或60HZ對應(yīng)的周期；能量計算單元，用于根據(jù)所述輸入信號以及延時工頻周期后的輸入信號，計算所述輸入信號的能量和周期殘差能量，若所述能量大于所述周期殘差能量，則計算所述輸入信號的能量差對數(shù)域均值；干擾判斷單元，用于在預(yù)設(shè)檢測時間內(nèi)，計算得到的多個所述能量差對數(shù)域均值均超過設(shè)定閾值時，則判定所述輸入信號存在所述第五工頻信號；基頻確定單元，用于在所述輸入信號存在所述第五工頻信號時，確定所述第五工頻信號的基頻為所述工頻周期對應(yīng)的工頻頻率。
[0024]結(jié)合第二方面的第四種可能的實現(xiàn)方式，在第五種可能的實現(xiàn)方式中，所述工頻跟蹤模塊，包括:基頻信號提取單元，用于根據(jù)所述工頻檢測模塊中的基頻確定單元確定的所述第五工頻信號的基頻，從所述輸入信號提取所述基頻對應(yīng)的工頻基頻信號；相關(guān)頻移跟蹤單元，用于利用相關(guān)法頻移跟蹤，對所述工頻基頻信號進行相關(guān)性處理，得到所述基頻的頻移值；實時基頻更新單元，用于在所述頻移值在預(yù)設(shè)范圍內(nèi)時，保持所述基頻不變；否貝1J，根據(jù)所述頻移值計算得到所述實時基頻。
[0025]本發(fā)明提供的消除工頻干擾的方法和系統(tǒng)的技術(shù)效果是:通過將工頻信號進行時頻轉(zhuǎn)換，并根據(jù)純工頻干擾段的工頻頻域幅值，對時頻轉(zhuǎn)換后的工頻信號進行幅值調(diào)整，消除了工頻信號中的語音信號，從而實現(xiàn)了在消除工頻干擾的同時，消除延時后的輸入信號引起的回聲。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0026]圖1為本發(fā)明消除工頻干擾的方法一實施例的流程示意圖；
[0027]圖2為本發(fā)明消除工頻干擾的方法另一實施例的流程示意圖；
[0028]圖3為本發(fā)明消除工頻干擾的方法另一實施例中的工頻檢測流程圖；
[0029]圖4為本發(fā)明消除工頻干擾的方法另一實施例中的相關(guān)頻移跟蹤示意圖；
[0030]圖5為本發(fā)明消除工頻干擾的方法另一實施例中的梳狀濾波器處理流程圖；
[0031]圖6為本發(fā)明消除工頻干擾的方法另一實施例中的工頻修正處理流程圖；
[0032]圖7為本發(fā)明消除工頻干擾的系統(tǒng)一實施例的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0033]圖8為本發(fā)明消除工頻干擾的系統(tǒng)另一實施例的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實施方式】
[0034]實施例一
[0035]本發(fā)明實施例的消除工頻干擾的方法是對梳狀濾波器的處理流程進行的改進，圖1為本發(fā)明消除工頻干擾的方法一實施例的流程示意圖，如圖1所示，該方法包括:
[0036]101、將輸入信號延時得到延時信號，并根據(jù)延時信號計算得到第一工頻信號；
[0037]其中，梳狀濾波器在接收到輸入信號后，會對該輸入信號進行延時處理；延時后的輸入信號可以稱為延時信號。本實施例中，輸入信號為音頻信號。
[0038]所述的第一工頻信號即是在輸入信號中存在的工頻干擾信號，梳狀濾波器的目的就是將該第一工頻信號從輸入信號中過濾掉，以消除工頻干擾。
[0039]需要說明的是，所述的第一工頻信號、以及在后續(xù)的各實施例中提到的第二工頻信號、第三工頻信號、第四工頻信號等，實際上都是工頻信號，本發(fā)明實施例只是為了更好的區(qū)分工頻信號在對應(yīng)不同的處理之后的狀態(tài)，而采用第一、第二、第三等加以區(qū)分。例如，對某個工頻信號進行時頻轉(zhuǎn)換的前后，是兩種不同的工頻信號，一個是時域內(nèi)的信號，另一個是頻域內(nèi)的信號，可以用第一、第二進行區(qū)分；又例如，對某個工頻信號進行幅值調(diào)整的前后，也是兩種不同的工頻信號，這兩種工頻信號的幅值不同，也可以進行區(qū)分。在后續(xù)的實施例中出現(xiàn)上述的工頻信號不同的名稱時不再詳述。
[0040]102、將所述第一工頻信號進行時頻轉(zhuǎn)換；
[0041]例如，可以利用離散傅里葉變換，對第一工頻信號進行時域到頻域的轉(zhuǎn)換。
[0042]103、根據(jù)存儲的純工頻干擾段的工頻頻域幅值，對時頻轉(zhuǎn)換后的第二工頻信號進行幅值調(diào)整；
[0043]其中，所述的純工頻干擾段指的是，輸入信號中只有工頻信號，而不含有語音；因為，根據(jù)音頻信號的特點，語音通常都不是連續(xù)的，有一段時間有語音，可能另一段時間就沒有語音，所以，就會出現(xiàn)在某段時間內(nèi)沒有語音而只有工頻信號的狀態(tài)；本實施例就將這種只有工頻信號的狀態(tài)稱為純工頻干擾段(實際實施中，純工頻干擾段也包含有部分背景噪聲，但該背景噪聲由于后續(xù)會進行平滑等后處理，所以對去工頻影響不大)。
[0044]所述的純工頻干擾段的工頻頻域幅值，也是在確定輸入信號處于純工頻干擾段時，將輸入信號進行時頻轉(zhuǎn)換后，得到的工頻頻域幅值。需要說明的是，這里存儲的純工頻干擾段的工頻頻域幅值，通常是一周期工頻頻域幅值，例如，工頻信號通常是正弦波形式，一周期工頻頻域幅值也就是該正弦波中的完整一個周期的頻域幅值。
[0045]本實施例中，根據(jù)純工頻干擾段的工頻頻域幅值，對第二工頻信號進行幅值調(diào)整，所述的幅值調(diào)整指的是，將第二工頻信號的當前時刻所在的一周期工頻頻域幅值與純工頻干擾段的工頻頻域幅值成比例調(diào)整，從波形上看，就類似于當前時刻的第二工頻信號的波形與純工頻干擾段的工頻波形近似相同，只是有可能幅值有所不同。
[0046]如果第一工頻信號中包含有語音信號等高頻信號，即延時處理后的輸入信號，就可能導(dǎo)致第二工頻信號的波形形狀不規(guī)則，幅值有所變化，比如出現(xiàn)某些突起或者凹進等；而根據(jù)純工頻干擾段的工頻頻域幅值進行調(diào)整后，得到第三工頻信號，就可以恢復(fù)第二工頻信號應(yīng)有的波形形狀，剔除其中的語音信號，使得第三工頻信號盡可能的純凈，不會加載有語音信號，從而就可以在輸出信號中消除回聲。
[0047]104、將幅值調(diào)整后的第三工頻信號進行頻時轉(zhuǎn)換，得到修正工頻信號；
[0048]其中，經(jīng)過上述幅值調(diào)整處理后，得到第三工頻信息，就可以將該第三工頻信號進行頻時轉(zhuǎn)換，得到修正工頻信號，該修正工頻信號就是去除了語音信號的純凈的工頻信號。
[0049]105、將所述輸入信號減去所述修正工頻信號，得到輸出信號。
[0050]其中，梳狀濾波器在得到修正工頻信號后，將該修正工頻信號從輸入信號中去除，就消除了工頻干擾。
[0051]本實施例的消除工頻干擾的方法，通過將工頻信號進行時頻轉(zhuǎn)換，并根據(jù)純工頻干擾段的工頻頻域幅值，對時頻轉(zhuǎn)換后的工頻信號進行幅值調(diào)整，消除了工頻信號中的語音信號，從而實現(xiàn)了在消除工頻干擾的同時，消除延時后的輸入信號引起的回聲。
[0052]實施例二
[0053]實施例一中所述的方法，是對梳狀濾波器在工頻濾波階段的處理流程進行的改進，本實施例的消除工頻干擾的方法，在實施例一的基礎(chǔ)上，增加了工頻濾波階段之前的工頻檢測、工頻跟蹤流程，以進一步提高對輸入信號是否存在工頻干擾的檢測準確性，以避免誤處理；并且，獲得更精確的工頻基頻，以克服工頻電網(wǎng)非穩(wěn)定性引起的基頻漂移，提高工頻干擾的消除效果。
[0054]圖2為本發(fā)明消除工頻干擾的方法另一實施例的流程示意圖，該圖2示出了本實施例方法的整體流程，該方法是由消除工頻干擾的系統(tǒng)執(zhí)行的。輸入信號在輸入該系統(tǒng)之后，系統(tǒng)將依次對該輸入信號執(zhí)行工頻檢測、工頻跟蹤以及工頻濾波三個流程階段的處理，最終得到輸出信號。其中，
[0055]工頻檢測:主要是檢測輸入信號中是否存在工頻信號即是否存在工頻干擾，可以將該工頻檢測是否存在的工頻信號稱為第五工頻信號；如果不存在工頻干擾(圖2中的“O”表示不存在工頻干擾)，則輸入信號不做任何處理，直接輸出，即得到輸出信號；否則，如果存在工頻干擾(圖2中的“I”表示存在工頻干擾)，則該工頻檢測階段還會獲取該第五工頻信號的基頻，并將該基頻值發(fā)送至工頻跟蹤階段，根據(jù)該基頻進行工頻跟蹤；
[0056]工頻跟蹤:主要是對工頻檢測階段得到的基頻進行實時跟蹤，以應(yīng)對電網(wǎng)非穩(wěn)定性引起的基頻漂移現(xiàn)象，在基頻偏移較大時，對基頻進行更新獲取實時基頻；
[0057]工頻濾波:根據(jù)工頻跟蹤階段確定的實時基頻，獲得延時量；并根據(jù)該延時量對輸入信號進行延時得到延時信號，根據(jù)延時計算第一工頻信號，將工頻信號從輸入信號中去除，就完成了對輸入信號中的工頻干擾的消除，得到輸出信號。本實施例中，在工頻濾波階段是采用梳狀濾波器對工頻干擾進行濾除的。
[0058]下面將依照處理流程的順序，分別對上述的工頻檢測、工頻跟蹤以及工頻濾波三個流程階段的處理做詳細說明:
[0059]工頻檢測:
[0060]工頻基頻是由發(fā)電機決定的，目前只有兩個基頻標準:50HZ和60HZ ;本實施例的工頻檢測階段的主要目的是，檢測輸入信號中是否存在工頻信號，如果存在，則還要確定該工頻信號的基頻是50HZ還是60HZ。
[0061]本實施例，是通過對輸入信號進行周期殘差能量計算，來判斷是否存在工頻干擾的；可以預(yù)先設(shè)置一能量差對數(shù)域均值的設(shè)定閾值，在連續(xù)的一段時間內(nèi)(即預(yù)設(shè)檢測時間內(nèi))計算多次能量差對數(shù)域均值，如果在該預(yù)設(shè)檢測時間內(nèi)，多次計算得到的能量差對數(shù)域均值都超過了該設(shè)定閾值，則判定為工頻干擾存在；否則工頻干擾不存在；因為例如對于某些類似工頻信號的音樂信號，其頻率不會長時間穩(wěn)定在工頻信號所在的頻率范圍，所以，通過跟蹤上述輸入信號的能量差對數(shù)域均值的周期穩(wěn)定性的變化，可以減少誤判的發(fā)生。
[0062]具體的，參見圖3，圖3為本發(fā)明消除工頻干擾的方法另一實施例中的工頻檢測流程圖，該檢測過程包括:
[0063]301、接收輸入信號；例如，該輸入信號為音頻信號；
[0064]其中，在接收到輸入信號后，將分別執(zhí)行302和303 ；
[0065]302、計算輸入信號的能量EO ;
[0066]其中，可以是計算L長度的輸入信號的能量E0，該L長度在本實施例中例如可以是一個工頻周期T的輸入信號。
[0067]303、將輸入信號延時工頻周期T ；[0068]其中，如果輸入信號是x(n)，延時工頻周期T后為x(n-T)。所述的χ(η)表示其中一個抽樣的輸入信號，例如，抽取了 100個輸入信號，即進行了 100次抽樣,則X(I)、X (2)......χ(ΙΟΟ)分別表示這100個輸入信號。
[0069]所述的工頻周期是工頻頻率50ΗΖ或60ΗΖ對應(yīng)的周期；如前邊所述的，目前的工頻基頻即工頻頻率只有50ΗΖ或者60ΗΖ，如果存在工頻干擾，本實施例要確定到底是50ΗΖ還是60ΗΖ，所以，本實施例實際是同時計算50ΗΖ、60ΗΖ的工頻信號對應(yīng)的周期殘差能量的，也就是，本步驟303中，將輸入信號分別延時50ΗΖ的工頻周期、以及60ΗΖ的工頻周期，得到兩個延時后的輸入信號。假設(shè)將輸入信號X(Ii)延時50ΗΖ的工頻周期Tl后，得到延時信號x(n-Tl)，將輸入信號χ(η)延時60ΗΖ的工頻周期Τ2后，得到的延時信號是χ (η_Τ2)。
[0070]304、計算輸入信號的周期殘差能量El ；
[0071]其中，周期殘差能量的計算，實際上是將輸入信號、與303中延時后的輸入信號中的對應(yīng)抽樣點的幅值進行相減，比如通過圖3中所示的減法器Gl相減，再計算對應(yīng)相減后的平方，最后計算各抽樣點的進行上述平方之后的平方和得到周期殘差能量Ε1。
[0072]同上，本步驟中也需要分別計算對應(yīng)50ΗΖ、60ΗΖ的周期殘差能量；例如，將輸入信號與延時信號x(n-Tl)相減得到的是對應(yīng)50HZ的周期殘差能量El5tl，將輸入信號與延時信號x(n-T2)相減得到的是對應(yīng)60ΗΖ的周期殘差能量Ε16(ι。
[0073]305、判斷輸入信號的能量EO是否大于周期殘差能量El ；
[0074]如果EO不大于El (圖3中的“O”表示判斷結(jié)果為否)，則得到輸入信號的能量差對數(shù)域均值(Par Energy,簡稱:PE)為O,不做后續(xù)處理；
[0075]如果EO大于El (圖3中的“ I”表示判斷結(jié)果為是)，則繼續(xù)執(zhí)行306。
[0076]同理，本步驟中也需要分別比較50HZ、60HZ對應(yīng)的EO和El，例如比較EO與El5tl,以及比較EO與E16Q。
[0077]306、計算輸入信號的能量差對數(shù)域均值PE = 10*lg1(l ((E0-E1)/L。
[0078]其中，得到的能量差對數(shù)域均值PE包括分別對應(yīng)50HZ、60HZ的PE。
[0079]此外，本實施例的消除工頻干擾的方法，在對音頻信號進行工頻干擾的消除時，是采取抽樣處理的方式，例如，每間隔時間t進行一次抽樣，得到一次輸入信號，進行本實施例所述方法的信號處理；所以，在上述的步驟中，是對其中一次抽樣的處理，比如是對某個周期信號的處理，如302中提到的，是對L長度(可以是一個工頻周期T)的輸入信號。如果要檢測該音頻信號是否存在工頻干擾，根據(jù)前面所述的工頻干擾的周期穩(wěn)定性原理，本實施例將跟蹤一段時間的能量差對數(shù)域均值，例如可以連續(xù)計算4個周期，來判斷該輸入信號是否穩(wěn)定。所以，如圖3所示，返回執(zhí)行301，執(zhí)行下一個輸入信號的處理，并最終得到下一個輸入信號的能量差對數(shù)域均值PE。然后，再返回執(zhí)行301，直至到達預(yù)設(shè)檢測時間，該預(yù)設(shè)檢測時間是能夠判斷信號是否滿足周期穩(wěn)定性的一段時間，例如所述的可以是連續(xù)計算4個工頻周期。
[0080]307、在到達預(yù)設(shè)檢測時間時，判斷計算得到的多個能量差對數(shù)域均值PE是否均超過設(shè)定閾值；
[0081]如果判斷結(jié)果為是(圖3中的分支I)，則表明該輸入信號具有周期穩(wěn)定性，因為例如如果是對于某些類似工頻的音樂信號，其頻率不會長時間穩(wěn)定在工頻干擾所在的范圍，計算得到的能量差對數(shù)域均值也不會在一段時間內(nèi)始終超過設(shè)定閾值的，所以確定該輸入信號中存在工頻干擾，即輸入信號存在所述第五工頻信號，繼續(xù)執(zhí)行308。否則，如果判斷結(jié)果為否(圖3中的分支O)，則表明該輸入信號不存在工頻干擾。所述的設(shè)定閾值在具體實施中可以根據(jù)經(jīng)驗設(shè)定。
[0082]當輸入信號不存在工頻干擾時，可以參見圖2，圖2中的分支“O”表示不存在工頻干擾，輸入信號將不再繼續(xù)執(zhí)行工頻跟蹤階段的流程，因為該輸入信號中不存在工頻干擾，所以不需要執(zhí)行后續(xù)的工頻跟蹤、工頻濾波，直接輸出即可；當輸入信號存在工頻干擾時，圖2中的分支“I”表示存在工頻干擾，輸入信號才繼續(xù)執(zhí)行工頻跟蹤階段的處理。
[0083]308、確定輸入信號中存在的第五工頻信號的基頻；
[0084]其中，所述的第五工頻信號的基頻就是所述工頻周期對應(yīng)的工頻頻率。
[0085]例如，如果對應(yīng)將輸入信號延時50HZ的工頻周期Tl的情況，最終得到該50HZ對應(yīng)的PE在預(yù)設(shè)檢測時間內(nèi)均超過設(shè)定閾值，則可以確定輸入信號中存在的工頻信號的基頻就是50HZ ;同理，如果60HZ對應(yīng)的PE在預(yù)設(shè)檢測時間內(nèi)均超過設(shè)定閾值，則可以確定輸入信號中存在的工頻信號的基頻就是60HZ。通常檢測結(jié)果只有一種基頻，不會兩種基頻均滿足條件的。
[0086]通過上述的工頻檢測階段，已經(jīng)確定了輸入信號中是否存在第五工頻信號，并且，如果存在，也已經(jīng)確定了該第五工頻信號的基頻；之后，輸入信號將進入下一個階段即工頻跟蹤階段。
[0087]需要說明的是，假設(shè)在消除工頻干擾的系統(tǒng)中，對輸入信號執(zhí)行工頻檢測階段處理的是工頻檢測模塊，執(zhí)行工頻跟蹤階段處理的是工頻跟蹤模塊，執(zhí)行工頻濾波階段處理的是工頻濾波模塊(該功率濾波模塊可以是梳狀濾波器)，那么輸入信號在執(zhí)行完工頻檢測階段處理后，將直接進入工頻跟蹤模塊(在工頻檢測階段時執(zhí)行的303步驟所述的延時處理只是在該檢測階段所采取的處理，進入工頻跟蹤模塊的仍然是輸入信號χ (η))。
[0088]工頻跟蹤:
[0089]本工頻跟蹤階段處理的主要目的如下:在后邊的功率濾波階段，本實施例是采用梳狀濾波器進行處理的，梳狀濾波器通常需要對輸入信號進行延時后，再根據(jù)延時信號計算得到工頻信號，而對輸入信號的延時量是根據(jù)工頻基頻確定的，比如工頻檢測模塊確定的工頻基頻(50ΗΖ或60ΗΖ)。但是，具體實施中，可能會由于發(fā)電機工作穩(wěn)定性不會特別理想、電網(wǎng)負載變化等導(dǎo)致頻率漂移，所以，實際應(yīng)用中可能碰到非標準基頻的工頻信號，如果仍然按照標準的工頻基頻(50ΗΖ或60ΗΖ)進行濾波，工頻干擾的消除效果可能變差?；诖?，本實施例為了提高工頻干擾的消除效果，通過該工頻跟蹤階段，檢測頻率漂移量，并獲取實時基頻，以使得基頻更加精確，這樣將實時基頻發(fā)送至梳狀濾波器(即工頻濾波模塊)，梳狀濾波器就可以根據(jù)該實時基頻確定延時量，也使得工頻干擾的消除更加精確。
[0090]其中，輸入信號在初次進入該消除工頻干擾的系統(tǒng)后，經(jīng)過工頻檢測模塊，直接發(fā)送至工頻跟蹤模塊；并且，工頻檢測模塊在初次確定該輸入信號中存在工頻干擾時，會將確定的工頻基頻發(fā)送至工頻跟蹤模塊，并告知工頻跟蹤模塊該輸入信號中存在工頻干擾；工頻跟蹤模塊會進行本實施例的基頻跟蹤處理。在后面抽樣的輸入信號進入該消除工頻干擾的系統(tǒng)后，由于是同一種輸入信號(只是對應(yīng)的抽樣時間不同)，工頻檢測模塊將不再告知工頻跟蹤模塊工頻基頻，也就是說該輸入信號必定一直是這種基頻，不需要每次檢測都通知工頻跟蹤模塊了。[0091]具體的，本實施例在工頻跟蹤階段進行兩部分的處理:工頻基頻信號的提取、以及相關(guān)法頻移跟蹤處理；分別說明如下:
[0092]工頻基頻信號的提取:本實施例的工頻跟蹤模塊，使用了陷波器，該陷波器可以根據(jù)工頻檢測模塊發(fā)送的工頻基頻，從接收的輸入信號中提取工頻基頻信號，以在后面的相關(guān)法頻移跟蹤處理階段對該提取的工頻基頻信號做相關(guān)性處理，計算出基頻偏移量(也可以稱為頻移值)。
[0093]陷波器的傳遞函數(shù)如下:
【權(quán)利要求】
1.一種消除工頻干擾的方法，其特征在于，包括: 將輸入信號延時得到延時信號，并根據(jù)所述延時信號計算得到第一工頻信號； 將所述第一工頻信號進行時頻轉(zhuǎn)換，并根據(jù)存儲的純工頻干擾段的工頻頻域幅值，對時頻轉(zhuǎn)換后的第二工頻信號進行幅值調(diào)整； 將幅值調(diào)整后的第三工頻信號進行頻時轉(zhuǎn)換，得到修正工頻信號； 將所述輸入信號減去所述修正工頻信號，得到輸出信號。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的消除工頻干擾的方法，其特征在于，還包括:在所述對時頻轉(zhuǎn)換后的第二工頻信號進行幅值調(diào)整之后， 進行相鄰采樣點間的平滑處理，得到所述第三工頻信號； 所述將幅值調(diào)整后的第三工頻信號進行頻時轉(zhuǎn)換，具體為:將所述平滑處理后的所述第三工頻信號進行頻時轉(zhuǎn)換。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的消除工頻干擾的方法，其特征在于，在所述將輸入信號延時得到延時信號之后，根據(jù)所述延時信號計算得到第一工頻信號之前，還包括: 檢測所述延時信號是否僅包含第四工頻信號； 在檢測結(jié)果為是時，則確定所述延時信號處于所述純工頻干擾段，根據(jù)所述延時信號計算得到所述第四工頻信號，并將所述第四工頻信號進行時頻轉(zhuǎn)換，得到所述純工頻干擾段的工頻頻域幅值；存儲所述純工頻干擾段的工頻頻域幅值。
4.根據(jù)權(quán)利要求1-3任一所述的消除工頻干擾的方法，其特征在于，所述將輸入信號延時得到延時信號之前，還包括: 檢測所述輸入信號是否存在第五工頻信號； 若存在，則獲得所述第五工頻信號的基頻，并對所述基頻進行頻移跟蹤，得到實時基頻； 根據(jù)所述實時基頻獲得延時量，以根據(jù)所述延時量延時所述輸入信號得到所述延時信號。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的消除工頻干擾的方法，其特征在于，所述檢測所述輸入信號是否存在第五工頻信號，包括: 將所述輸入信號延時工頻周期，所述工頻周期為工頻頻率50HZ或60HZ對應(yīng)的周期； 根據(jù)所述輸入信號以及延時工頻周期后的輸入信號，計算所述輸入信號的能量和周期殘差能量； 若所述能量大于周期殘差能量，則計算所述輸入信號的能量差對數(shù)域均值； 返回執(zhí)行所述將輸入信號延時工頻周期，所述輸入信號為下一個輸入信號，并得到所述下一個輸入信號的能量差對數(shù)域均值，直至到達預(yù)設(shè)檢測時間； 若在所述預(yù)設(shè)檢測時間內(nèi)，計算得到的多個所述能量差對數(shù)域均值均超過設(shè)定閾值，則判定所述輸入信號存在所述第五工頻信號，且所述第五工頻信號的基頻為所述工頻周期對應(yīng)的工頻頻率。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的消除工頻干擾的方法，其特征在于，所述對所述基頻進行頻移跟蹤，得到實時基頻，包括: 根據(jù)所述第五工頻信號的基頻，從所述輸入信號提取所述基頻對應(yīng)的工頻基頻信號； 利用相關(guān)法頻移跟蹤，對所述工頻基頻信號進行相關(guān)性處理，得到所述基頻的頻移值； 若所述頻移值在預(yù)設(shè)范圍內(nèi)，則保持所述基頻不變；否則，根據(jù)所述頻移值計算得到所述實時基頻。
7.一種消除工頻干擾的系統(tǒng)，其特征在于，包括:工頻濾波模塊，所述工頻濾波模塊包括: 濾波延時單元，用于將輸入信號延時得到延時信號； 工頻計算單元，用于根據(jù)所述延時信號計算得到第一工頻信號； 工頻修正單元，用于將所述第一工頻信號進行時頻轉(zhuǎn)換，并根據(jù)存儲的純工頻干擾段的工頻頻域幅值，對時頻轉(zhuǎn)換后的第二所述工頻信號進行幅值調(diào)整；將幅值調(diào)整后的第三所述工頻信號進行頻時轉(zhuǎn)換，得到修正工頻信號； 濾波輸出單元，用于將所述輸入信號減去修正工頻信號，得到輸出信號。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的消除工頻干擾的系統(tǒng)，其特征在于，所述工頻修正單元，還用于在所述對時頻轉(zhuǎn)換后的第二工頻信號進行幅值調(diào)整之后，進行相鄰采樣點間的平滑處理，得到所述第三工頻信號。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的消除工頻干擾的系統(tǒng)，其特征在于，所述工頻濾波模塊，還包括: 幅值確定單元，用于在將輸入信號延時得到延時信號之后，根據(jù)所述延時信號計算得到第一工頻信號之前，檢測所述延時信號是否僅包含第四工頻信號；在檢測結(jié)果為是時，則確定所述延時信號處于所述純工頻干擾段，根據(jù)所述延時信號計算得到所述第四工頻信號，并將所述第四工頻信號進行時頻轉(zhuǎn)換，得到所述純工頻干擾段的工頻頻域幅值；存儲所述純工頻干擾段的工頻頻域幅值。
10.根據(jù)權(quán)利要求7-9任一所述的消除工頻干擾的系統(tǒng)，其特征在于，還包括: 工頻檢測模塊，用于在將輸入信號延時得到延時信號之前，檢測所述輸入信號是否存在第五工頻信號；并在檢測結(jié)果為存在工頻信號時，獲得所述第五工頻信號的基頻； 工頻跟蹤模塊，用于對所述基頻進行頻移跟蹤，得到實時基頻； 所述工頻濾波模塊中的所述濾波延時單元，具體用于根據(jù)所述實時基頻獲得延時量，根據(jù)所述延時量延時所述輸入信號得到所述延時信號。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的消除工頻干擾的系統(tǒng)，其特征在于，所述工頻檢測模塊，包括: 檢測延時單元，用于將所述輸入信號延時工頻周期，所述工頻周期為工頻頻率50HZ或60HZ對應(yīng)的周期； 能量計算單元，用于根據(jù)所述輸入信號以及延時工頻周期后的輸入信號，計算所述輸入信號的能量和周期殘差能量，若所述能量大于所述周期殘差能量，則計算所述輸入信號的能量差對數(shù)域均值； 干擾判斷單元，用于在預(yù)設(shè)檢測時間內(nèi)，計算得到的多個所述能量差對數(shù)域均值均超過設(shè)定閾值時，則判定所述輸入信號存在所述第五工頻信號； 基頻確定單元，用于在所述輸入信號存在所述第五工頻信號時，確定所述第五工頻信號的基頻為所述工頻周期對應(yīng)的工頻頻率。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的消除工頻干擾的系統(tǒng)，其特征在于，所述工頻跟蹤模塊，包括: 基頻信號提取單元，用于根據(jù)所述工頻檢測模塊中的基頻確定單元確定的所述第五工頻信號的基頻，從所述輸入信號提取所述基頻對應(yīng)的工頻基頻信號； 相關(guān)頻移跟蹤單元，用于利用相關(guān)法頻移跟蹤，對所述工頻基頻信號進行相關(guān)性處理，得到所述基頻的頻移值； 實時基頻更新單元，用于在所述頻移值在預(yù)設(shè)范圍內(nèi)時，保持所述基頻不變；否則，根據(jù)所述頻移值計算得到所述實時`基頻。
【文檔編號】H04B15/00GK103795473SQ201210433266
【公開日】2014年5月14日 申請日期:2012年11月2日 優(yōu)先權(quán)日:2012年11月2日
【發(fā)明者】鄔鑫鋒, 詹五洲 申請人:華為技術(shù)有限公司