[发明专利]一种检测离散时域信号频率的方法和装置

说明书

技术领域

本发明涉及信号处理技术，特别涉及一种检测离散时域信号频率的方法和装置。

背景技术

在信号处理技术中对信号频率进行检测是常用的需求之一，随着数字化进程的加快，对离散时域信号进行频率检测渐渐成为常用技术，现有技术中主要存在以下三种检测离散时域信号频率的方法：

第一种方法：通过计算离散时域信号的过零率来确定信号频率。即针对要检测的离散时域信号计算由正到负以及由负到正的变化次数，根据该变化次数确定信号频率。显然这种方法仅适用于单频率周期信号，对于诸如双音多频(DTMF，Dual Tone Multi-Frequency)等多频率信号则无法计算信号频率，并且当出现干扰时，该方法计算出的信号频率准确性较差。

第二种方法：设置包含多个滤波器的滤波器组，各滤波器对应不同的中心频率，该滤波器组对离散时域信号进行滤波后获取各频率的幅度值，查找最大幅度值对应的频率作为该离散时域信号的频率。虽然这种方式适用于多频率信号的频率检测，但是需要保存大量的滤波器系数、频率值等，计算量很大，实现也比较麻烦。

第三种方法：首先对离散时域信号进行傅立叶变换(FT)，计算FT后信号各特征频率对应的能量值，然后查找最大能量值对应的特征频率作为信号频率。虽然这种方式适用于多频率信号的频率检测，且无需设置大量的滤波器，实现比较简单，但是，在检测的频率精度满足精度要求时，要求较多的FT的点数，例如，当该要检测的离散时域信号的采样率fs为8000Hz，频率精度要求小于1Hz，则需要FT点数N至少为8192，显然需要较大的计算量，并且由于需要的FT点数较大，要求输入和处理的离散时域信号较长，会造成较大的处理延迟。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种检测离散时域信号频率的方法和装置，以便于采用较少的FT点数来满足精度要求，且减小离散时域信号的处理延迟。

一种检测离散时域信号频率的方法，其特征在于，该方法包括：

A、对要检测的离散时域信号进行傅立叶变换得到离散频域信号；

B、确定对所述离散频域信号进行内插处理后得到的信号中最高幅度值所对应的频率值，将该确定的频率值作为所述要检测的离散时域信号的频率值。

一种检测离散时域信号频率的装置，该装置包括：时频变换单元和频率确定单元；

所述时频变换单元，用于对要检测的离散时域信号进行傅立叶变换得到离散频域信号；

所述频率确定单元，用于确定所述离散频域信号进行内插处理后得到的信号中最高幅度值所对应的频率值，将该确定的频率值作为所述要检测的离散时域信号的频率值。

由以上技术方案可以看出，本发明所提供的方法和装置在对要检测的离散时域信号进行傅立叶变换得到离散频域信号后，确定对所述离散频域信号进行内插处理后得到的信号中最高幅度值所对应的频率值，将该确定的频率值作为要检测的离散时域信号的频率值。其相比较直接利用傅立叶变换得到的离散频域信号中最高幅度值所对应的频率值作为要检测的离散时域信号的频率值，更加精确，也就是说，在达到相同精度的情况下，所需要的傅立叶变换点数远远小于现有技术，大大减小了频率检测过程中的计算量。

附图说明

图1为连续信号、离散信号、时域信号和频域信号的变换关系；

图2为本发明实施例提供的第一种方法流程图；

图3为本发明实施例提供的对各特征频率分量与内插函数sinc做卷积运算的示意图；

图4为本发明实施例提供的离散频域信号与连续频域信号之间的转换关系图；

图5为离散正弦信号在时域和频域之间的转换关系示意图；

图6为离散正弦信号与sinc函数曲线的对应关系示意图；

图7为本发明实施例提供的fc≤fo时各特征频点在sinc曲线上的位置图；

图8为本发明实施例提供的fc≥fo时各特征频点在sinc曲线上的位置图；

图9为本发明实施例提供的第二实施例的误差函数曲线图；

图10为本发明实施例提供的第二种方法流程图；

图11为本发明实施例提供的α、β与△的对应关系图；

图12为本发明实施例提供的err与α的关系曲线转换成折线的示意图；

图13为本发明实施例提供的建立误差查询表的对应关系图；

图14为本发明实施例提供的装置结构图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细描述。