[发明专利]基于嵌入式系统的单音频检测方法

说明书

技术领域

本发明涉及通信信号处理领域，主要是用于有线，无线通信中的一种基于嵌入式系统的单音频检测方法。

技术背景

在有线无线通信系统中，经常使用单音频信号作为信令及控制信号，同时随着数字信号处理技术和数字信号处理器件的飞速发展，实际应用中越来越多的利用数字信号处理技术来处理以前利用模拟器件来解决的问题，本发明在检测单音频信号时有非常广泛的应用。

常用的单音检测方法有基于普通DFT算法的检测和基于Goertzel算法的检测方法两种。基于DFT算法由于计算量非常的大，对硬件资源提出了很高的要求，而且在计算时需要对数据进行成块的处理，所以造成很大的延时，不利于实时处理。而一般的应用Goertzel算法的检测方法对输入信号的幅度比较敏感，信号幅度的变化对检测的结果的正确率影响较大，极大的限制了其应用场合。

虽然现有的音频检测算法都忽略了输入信号的幅度变化，但实际应用中，由于传输过程中的信号损耗及噪声干扰，导致最终的输入信号的幅度在一个比较大的范围内变化的。

发明内容

本发明解决了上面提到的缺陷，提供了一种基于嵌入式系统的单音频检测方法，通过在进行数字信号处理之前检测输入信号的幅度，把输入信号按幅度分类后再处理，实现对不同信号的检测的方法。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案：一种基于嵌入式系统的单音频检测方法，其特征在于首先计算输入信号的幅度，结合实际需要按照幅度将信号分成几类，再计算出特定频率的单音信号的能量，最后根据前面信号分类的情况，分别和事前设定好的门限值进行比较，得出判决的结果，即实现信号的检测功能；其操作步骤如下：

1)、算法的预处理：算法的预处理主要是指对解码结果影响较大的Goertzel算法参数的确定。

2)、对输入信号进行预处理：输入信号的预处理分为预滤波，采样量化和动态存储三个部分。

3)、对信号进行分类：分类处理包括幅度的计算和分类处理两个部分。

4)、计算输入信号的能量：能量的计算包括参数的预计算，信号能量的计算两个部分；

5)、判决门限的选择；

6)、信号能量有效性判决：通过与预置的参数进行比较，得出输入信号中是否存在特定频率的信号。

本发明的有益效果是：利用输入信号幅度的预分类，很好地解决了利用Goertzel算法的局限性，使得本发明能够对各种不同幅度的信号进行解码；同时整体计算量较小，保证了在应用时的实时性，还可以减小系统对数字信号处理器性能的要求。

附图说明

图1是本发明的算法流程图。

具体实施方式

本发明一个优选实施例结合附图详述如下：

参见图1，本基于嵌入式系统的单音频检测方法，其特征在于：在进行信号处理之前，对输入信号按幅度进行分类，然后根据此分类分别对计算结果进行有效性判决，最后得出检测结果。

下面对上例每一步骤作详细说明：

第一步：算法的预处理

算法的预处理主要是指Goertzel算法参数的确定。其中对解码结果影响较大的参数为：对输入信号的采样率Fs和采样的样本点数N。

1.对输入信号的采样率Fs

A)、一般作为信令的音频信号的频率不会超过2000Hz；

B)、依照奈奎斯特定律，对模拟信号的采样率必须大于其最高频率的2倍才能保证准确性；当然，为了检测的精度、提高系统的抗噪能力，采样率是越高越好；

C)、采样率的确定还需要考虑嵌入式处理器的运算能力，即要满足一般的处理器能够在规定的响应时间内处理完采样的数据；

D)、综合考虑下，选择Fs＝10KHz，这个值经检验能够很好的满足各种考虑。

2.采样的样本点数N

A)、Fs/N为解码器的分辨率，在实际的应用过程中，需要根据设计的要求确定N的值；

B)、N的值也直接影响系统的响应时间，故其取值不能太大；

C)、综合考虑下，取N＝200，能够满足一般的应用要求。如果要求的分辨率很高时，需要同时提高采样率Fs。

第二步：输入信号的预处理

输入信号的预处理分为预滤波，采样量化和动态存储三个部分。

1.预滤波

A)、预滤波主要是针对在ADC(模数转换器)采样的时候，有一些直流和杂波干扰；

B)、通常采用硬件的方法来进行预滤波，即在ADC的输入口处接一个电容；

C)、由于有了上面的预滤波过程，直接对输入信号进行其他的处理，不再叠加数字滤波器。

2.采样量化