一种单音信号检测方法与流程

本发明涉及信号检测，具体涉及一种单音信号检测方法。

背景技术：

1、由于单音信号生成简单，并且具有较高的速度分辨率，因此在无线通讯、雷达和声纳等领域具有重要的理论和应用价值，尤其在雷达和水声信号处理中所占地位更为突出。

2、对被噪声污染的单音信号进行精确的频率估计一直是信号处理研究的热点之一。目前，单音信号的常用检测方法包括格兹尔算法(goertzel algorithm)和离散傅立叶变换dft算法等。但是，上述方法仅能在频点已知的情况下，对信号进行检测，确认接收信号的频率是否为已知频率，无法实现频率盲检，并且检测结果精度较低。

技术实现思路

1、(一)解决的技术问题

2、针对现有技术所存在的上述缺点，本发明提供了一种单音信号检测方法，能够有效克服现有技术所存在的无法有效检测是否存在单音信号并对单音信号进行精确频率估计的缺陷。

3、(二)技术方案

4、为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：

5、一种单音信号检测方法，包括以下步骤：

6、s1、将待测信号转换为数字信号，并对数字信号进行端点检测；

7、s2、对输出的数字信号进行预处理，并对预处理后的数字信号进行特征提取；

8、s3、对提取特征进行陷波滤波检测，根据检测结果判断待测信号中是否存在单音信号；

9、s4、获取m个采样点的单音信号，并对m个采样点的单音信号进行频率估计，得到m个频率估计值；

10、s5、对m个频率估计值进行累加平均计算，得到单音信号的频率值。

11、优选地，s2中对输出的数字信号进行预处理，包括：

12、预加重，将数字信号频率频谱平坦，对整个频带的adc信噪比求频谱；

13、分帧，采用dspbuilder描述，再转换成hdl；

14、加窗，将分帧后的每帧信号乘以汉明窗，以增加每帧信号两端的连续性；

15、其中，假设分帧后的每帧信号为s(n)，n＝0,1,2,…,n，n为分帧后的帧数量，则乘以汉明窗后的每帧信号为s'(n)＝s(n)*w(n)，w(n)＝w(n,k)＝(1-k)-k*cos[2πn/(n-1)]，k＝0.46。

16、优选地，s2中对预处理后的数字信号进行特征提取，包括：

17、对分帧加窗后的每帧信号进行快速傅里叶变换，得到每帧信号的频谱，并对每帧信号的频谱取模平方得到待测信号的功率谱；

18、将能量谱通过一组mel尺度的三角形滤波器组，对频谱进行平滑，并消除谐波作用，突出待测信号的共振峰；

19、计算各滤波器组输出的对数能量，经离散余弦变换得到mfcc系数，基于mfcc系数提取待测信号的动态特征。

20、优选地，s3中对提取特征进行陷波滤波检测，根据检测结果判断待测信号中是否存在单音信号，包括：

21、先将提取待测信号的动态特征通过陷波滤波模块，之后通过一阶iir计算长时平均幅度；

22、对计算得到的长时平均幅度与待测信号对应的长时平均幅度进行比较，若计算得到的长时平均幅度小于待测信号对应的长时平均幅度，则判断待测信号中存在单音信号，否则判断待测信号中不存在单音信号。

23、优选地，s4中对m个采样点的单音信号进行频率估计，得到m个频率估计值，包括：

24、对m个采样点的单音信号进行数字变频，得到m个采样点的单音信号变频后的差频信号、和频信号；

25、滤除m个采样点的单音信号变频后的和频信号，得到m个采样点的单音信号变频后的差频信号；

26、对m个采样点的单音信号变频后的差频信号进行鉴频处理，得到m个频率估计值。

27、优选地，所述对m个采样点的单音信号进行数字变频，得到m个采样点的单音信号变频后的差频信号、和频信号，包括：

28、获取对m个采样点的单音信号进行变频后对应的m路信号，以及对m个采样点的单音信号进行变频后对应的n路信号；

29、对m个采样点的单音信号进行数字变频，分别得到m个采样点的单音信号变频后对应m路信号的差频信号、和频信号，以及m个采样点的单音信号变频后对应n路信号的差频信号、和频信号。

30、优选地，所述滤除m个采样点的单音信号变频后的和频信号，得到m个采样点的单音信号变频后的差频信号，包括：

31、分别滤除m个采样点的单音信号变频后对应m路信号的和频信号，以及m个采样点的单音信号变频后对应n路信号的和频信号，得到m个采样点的单音信号变频后对应m路信号的差频信号，以及m个采样点的单音信号变频后对应n路信号的差频信号。

32、优选地，所述对m个采样点的单音信号变频后的差频信号进行鉴频处理，得到m个频率估计值，包括：

33、对m个采样点的单音信号变频后对应m路信号的差频信号，以及m个采样点的单音信号变频后对应n路信号的差频信号进行鉴频处理，得到m个频率值；

34、获取数字变频时采用的中心频率值，对m个频率值中的每个频率值与中心频率值进行计算，得到m个频率估计值。

35、优选地，s5中对m个频率估计值进行累加平均计算，得到单音信号的频率值，包括：

36、在m个频率估计值中选取第一预设数量的频率估计值，并对选取的频率估计值进行累加平均计算，得到n个第一累加平均结果；

37、对超出预设范围的第一累加平均结果进行剔除，得到k个第一累加平均结果；

38、在k个第一累加平均结果中选取第二预设数量的第一累加平均结果，并对选取的第一累加平均结果进行累加平均计算，得到至少一个第二累加平均结果，并将第二累加平均结果作为单音信号的频率值。

39、(三)有益效果

40、与现有技术相比，本发明所提供的一种单音信号检测方法，具有以下有益效果：

41、1)将待测信号转换为数字信号，并对数字信号进行端点检测，对输出的数字信号进行预处理，并对预处理后的数字信号进行特征提取，对提取特征进行陷波滤波检测，从而能够根据陷波滤波检测结果准确判断待测信号中是否存在单音信号，实现对单音信号是否存在的有效检测；

42、2)获取m个采样点的单音信号，并对m个采样点的单音信号进行频率估计，得到m个频率估计值，对m个频率估计值进行累加平均计算，得到单音信号的频率值，从而能够根据m个采样点的单音信号的频率估计结果计算出单音信号的频率值，实现对单音信号的精确频率估计。

技术特征：

1.一种单音信号检测方法，其特征在于：包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的单音信号检测方法，其特征在于：s2中对输出的数字信号进行预处理，包括：

3.根据权利要求2所述的单音信号检测方法，其特征在于：s2中对预处理后的数字信号进行特征提取，包括：

4.根据权利要求3所述的单音信号检测方法，其特征在于：s3中对提取特征进行陷波滤波检测，根据检测结果判断待测信号中是否存在单音信号，包括：

5.根据权利要求1所述的单音信号检测方法，其特征在于：s4中对m个采样点的单音信号进行频率估计，得到m个频率估计值，包括：

6.根据权利要求5所述的单音信号检测方法，其特征在于：所述对m个采样点的单音信号进行数字变频，得到m个采样点的单音信号变频后的差频信号、和频信号，包括：

7.根据权利要求6所述的单音信号检测方法，其特征在于：所述滤除m个采样点的单音信号变频后的和频信号，得到m个采样点的单音信号变频后的差频信号，包括：

8.根据权利要求7所述的单音信号检测方法，其特征在于：所述对m个采样点的单音信号变频后的差频信号进行鉴频处理，得到m个频率估计值，包括：

9.根据权利要求5所述的单音信号检测方法，其特征在于：s5中对m个频率估计值进行累加平均计算，得到单音信号的频率值，包括：

技术总结本发明涉及信号检测，具体涉及一种单音信号检测方法，将待测信号转换为数字信号，并对数字信号进行端点检测；对输出的数字信号进行预处理，并对预处理后的数字信号进行特征提取；对提取特征进行陷波滤波检测，根据检测结果判断待测信号中是否存在单音信号；获取m个采样点的单音信号，并对m个采样点的单音信号进行频率估计，得到m个频率估计值；对m个频率估计值进行累加平均计算，得到单音信号的频率值；本发明提供的技术方案能够有效克服现有技术所存在的无法有效检测是否存在单音信号并对单音信号进行精确频率估计的缺陷。技术研发人员：俞卫东,王庆峰受保护的技术使用者：安徽星弘烨智能科技有限公司技术研发日：技术公布日：2024/2/6