[发明专利]一种单音信号的检测方法

权利要求书

1.一种单音信号的检测方法，其特征在于，该检测方法包括以下步骤：

1)按照采样频率对待测信号进行模数转换，按照采样点数对模数转换后的信号进行截断操作，得到采样值序列；

2)根据采样频率和采样点数确定频率分辨率，利用频率分辨率确定目标频率所在的最小频率区间，以此确定距离目标频点最近的左边频点和右边频点；

3)对采样值序列进行kaiser窗处理，对kaiser窗处理后的采样值序列通过Goertzel算法计算出左边频点和右边频点的幅值；

4)利用左边频点和右边频点的幅值进行双谱线插值得到目标频率的频率和幅值修正系数，以此确定待测信号的频率和幅值。

2.根据权利要求1所述的单音信号的检测方法，其特征在于，所述距离目标频点最近的左边频点和右边频点分别为：

其中，k₁为左边频点，k₂为右边频点，f₀为目标频率，f_s为采样频率，M为采样点数，floor(·)表示对结果下取整，round(·)表示四舍五入。

3.根据权利要求1所述的单音信号的检测方法，其特征在于，左边频点和右边频点幅值的计算公式为：

其中y₁为左边频点k₁的幅值，y₂为右边频点k₂的幅值，M为采样点数，x(n)为采样值序列，win(n)为kaiser窗函数。

4.根据权利要求2所述的单音信号的检测方法，其特征在于，所述步骤4)中待测信号的频率和幅值的确定过程如下：

A.对所述采样值序列进行加上kaiser窗，并进行傅里叶变换，得到加窗后的信号频谱X(k·Δf)：

其中，x(n)为采样值序列，win(n)为kaiser窗函数，为kaiser窗函数的傅立叶变换结果；

B.根据左边频点和右边频点以及左边频点和右边频点的幅值建立第一辅助参数和第二辅助参数，其中第一辅助参数为α，第二辅助参数为beta，α＝k₀-k₁-0.5，beta＝(y₂-y₁)/(y₂+y₁)；

C.根据加窗后的信号频谱X(k·Δf)确定左边频点和右边频点的幅值，确定第二辅助参数，建立第二辅助参数与第一辅助参数之间的函数关系，并求解出反函数；

D.利用步骤3)得到左边频点和右边频点的幅值确定出第二辅助参数，将得到辅助参数带入到所述反函数中计算出第一辅助参数，根据得到的第一辅助参数确定待测信号的频率和幅值。

5.根据权利要求4所述的单音信号的检测方法，其特征在于，所述步骤C确定过程为：

a.根据加窗后的信号频谱X(k·Δf)确定左边频点和右边频点的幅值分别为：

y₁＝|X(k₁·Δf)|

y₂＝|X(k₂·Δf)|

b.根据步骤a得到的幅值计算第二辅助参数beta：

根据第一辅助参数和目标频点、左边频点和右边频点之间的关系，将其中的频点用第一辅助参数表征，建立第二辅助参数与第一辅助参数之间的函数关系为：

c.将α在[-0.5,0.5]内以设定间隔进行取值，且α≠±0.5，β＝πε，可得到一系列beta的值，将对应的α和beta调用matlab中polyfit(·)函数进行多项式拟合，可求出反函数α＝f^-1(beta)。