本申請(qǐng)涉及數(shù)字信號(hào)生成，具體涉及一種寬頻正弦波數(shù)字信號(hào)生成方法及系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

1、寬頻正弦波信號(hào)發(fā)生器在凈化空間磁場(chǎng)方面可以發(fā)揮一定的作用。通過(guò)產(chǎn)生特定頻率和強(qiáng)度的正弦波信號(hào)，能夠與空間中存在的雜散磁場(chǎng)相互作用，從而在一定程度上抵消或削弱這些不良磁場(chǎng)的影響。例如，如果空間中存在由電子設(shè)備、電力線路等產(chǎn)生的雜亂磁場(chǎng)，寬頻正弦波信號(hào)發(fā)生器可以發(fā)出與這些雜散磁場(chǎng)頻率相近但相位相反的正弦波，實(shí)現(xiàn)磁場(chǎng)的抵消和凈化。

2、傳統(tǒng)的寬頻正弦波數(shù)字信號(hào)生成方法，例如直接數(shù)字頻率合成技術(shù)生成寬頻正弦波數(shù)字信號(hào)的精度和穩(wěn)定性均較低，且頻率調(diào)節(jié)范圍較大，利用直接數(shù)字頻率合成技術(shù)輸出頻譜存在噪聲干擾和雜散現(xiàn)象，可能導(dǎo)致信號(hào)失真，而利用自適應(yīng)濾波算法對(duì)生成的寬頻正弦波信號(hào)進(jìn)行濾波降噪過(guò)程中，針對(duì)自適應(yīng)濾波算法的步長(zhǎng)參數(shù)的選取未考慮實(shí)際數(shù)字信號(hào)生成過(guò)程中不同干擾源對(duì)數(shù)字信號(hào)生成過(guò)程中的疊加影響程度，從而導(dǎo)致對(duì)寬頻正弦波數(shù)字信號(hào)的去噪效果較差，進(jìn)而導(dǎo)致在數(shù)字信號(hào)生成過(guò)程中對(duì)雜散噪聲干擾的抑制程度較低。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、為了解決上述技術(shù)問(wèn)題，提供一種寬頻正弦波數(shù)字信號(hào)生成方法及系統(tǒng)，以解決現(xiàn)有的問(wèn)題。

2、本申請(qǐng)解決技術(shù)問(wèn)題的方案是提供一種寬頻正弦波數(shù)字信號(hào)生成方法及系統(tǒng)，包括以下步驟：

3、第一方面，本申請(qǐng)實(shí)施例提供了一種寬頻正弦波數(shù)字信號(hào)生成方法，該方法包括以下步驟：

4、獲取初始寬頻正弦波數(shù)字信號(hào)；采用信號(hào)分解算法，獲取初始寬頻正弦波數(shù)字信號(hào)的每個(gè)模態(tài)分量和殘差分量；

5、分析每個(gè)模態(tài)分量在對(duì)應(yīng)頻域上波峰分布的尖峭程度，以及不同波峰之間波峰形態(tài)的顯著差異情況，確定每個(gè)模態(tài)分量的干擾影響因子；

6、根據(jù)不同模態(tài)分量之間周期性變化的差異特征，確定每個(gè)模態(tài)分量的周期差異度；結(jié)合所述干擾影響因子，確定每個(gè)模態(tài)分量的疊加影響系數(shù)；分析不同模態(tài)分量之間的疊加影響系數(shù)的差異情況，確定每個(gè)模態(tài)分量的相對(duì)差異因子，得到每個(gè)模態(tài)分量的相對(duì)影響系數(shù)；

7、基于所述相對(duì)影響系數(shù)，確定每個(gè)模態(tài)分量的步長(zhǎng)參數(shù)；結(jié)合自適應(yīng)濾波算法，將濾波后的模態(tài)分量與殘差分量進(jìn)行重構(gòu)，獲得去噪后的寬頻正弦波數(shù)字信號(hào)。

8、優(yōu)選的，所述確定每個(gè)模態(tài)分量的干擾影響因子，包括：

9、獲取每個(gè)模態(tài)分量的頻譜圖，提取所述頻譜圖的波峰；

10、計(jì)算每個(gè)模態(tài)分量的頻譜圖中各波峰的峭度值；將每個(gè)模態(tài)分量的頻譜圖中各波峰對(duì)應(yīng)的頻率、峰值和峭度值，組成各波峰的特征向量；

11、分析每個(gè)模態(tài)分量的頻譜圖中不同波峰之間所述特征向量的差異情況，確定每個(gè)模態(tài)分量的頻譜圖中各波峰的突出影響系數(shù)；

12、將每個(gè)模態(tài)分量的頻譜圖中所有波峰的突出影響系數(shù)的均值，作為每個(gè)模態(tài)分量的干擾影響因子。

13、優(yōu)選的，所述確定每個(gè)模態(tài)分量的頻譜圖中各波峰的突出影響系數(shù)，包括：

14、將每個(gè)模態(tài)分量的頻譜圖中各波峰與其余波峰的特征向量之間的距離，記為第一距離；

15、將每個(gè)模態(tài)分量的頻譜圖中各波峰與其余所有波峰的所述第一距離的均值，作為每個(gè)模態(tài)分量的頻譜圖中各波峰的突出影響系數(shù)。

16、優(yōu)選的，所述確定每個(gè)模態(tài)分量的周期差異度，包括：

17、獲取每個(gè)模態(tài)分量的極值點(diǎn)；將所有所述極值點(diǎn)對(duì)應(yīng)的時(shí)間點(diǎn)按照升序排列，組成每個(gè)模態(tài)分量的時(shí)間特征序列；

18、獲取所述時(shí)間特征序列的一階差分序列；將所述一階差分序列的均值，作為每個(gè)模態(tài)分量的周期差異度。

19、優(yōu)選的，所述每個(gè)模態(tài)分量的疊加影響系數(shù)為所述周期差異度與所述干擾影響因子的融合結(jié)果。

20、優(yōu)選的，所述確定每個(gè)模態(tài)分量的相對(duì)差異因子，包括：

21、將每個(gè)模態(tài)分量與其余模態(tài)分量之間疊加影響系數(shù)的差異，記為第一差異；

22、將每個(gè)模態(tài)分量與其余所有模態(tài)分量的所述第一差異的均值，作為每個(gè)模態(tài)分量的相對(duì)差異因子。

23、優(yōu)選的，所述每個(gè)模態(tài)分量的相對(duì)影響系數(shù)為所述相對(duì)差異因子與所述疊加影響系數(shù)的乘積。

24、優(yōu)選的，所述確定每個(gè)模態(tài)分量的步長(zhǎng)參數(shù)，計(jì)算公式為：，其中，為第個(gè)模態(tài)分量的步長(zhǎng)參數(shù)，為第個(gè)模態(tài)分量的相對(duì)影響系數(shù)，為歸一化函數(shù)。

25、優(yōu)選的，所述獲得去噪后的寬頻正弦波數(shù)字信號(hào)，包括：

26、將每個(gè)模態(tài)分量及其對(duì)應(yīng)的步長(zhǎng)參數(shù)作為自適應(yīng)濾波算法的輸入，獲得濾波后的模態(tài)分量；

27、將濾波后的所有模態(tài)分量與殘差分量進(jìn)行信號(hào)重構(gòu)，獲得去噪后的寬頻正弦波數(shù)字信號(hào)。

28、第二方面，本申請(qǐng)實(shí)施例還提供了一種寬頻正弦波數(shù)字信號(hào)生成系統(tǒng)，包括存儲(chǔ)器、處理器以及存儲(chǔ)在所述存儲(chǔ)器中并在所述處理器上運(yùn)行的計(jì)算機(jī)程序，所述處理器執(zhí)行所述計(jì)算機(jī)程序時(shí)實(shí)現(xiàn)上述任意一項(xiàng)所述一種寬頻正弦波數(shù)字信號(hào)生成方法的步驟。

29、本申請(qǐng)至少具有如下有益效果：

30、本申請(qǐng)針對(duì)寬頻正弦波數(shù)字信號(hào)生成過(guò)程中在不同頻率下的干擾疊加影響的程度不同，對(duì)經(jīng)過(guò)數(shù)字頻率合成器生成的初始寬頻正弦波數(shù)字信號(hào)進(jìn)行模態(tài)分解，分析每個(gè)模態(tài)分量在對(duì)應(yīng)頻域上波峰分布的尖峭程度，以及不同波峰之間波峰形態(tài)的顯著差異情況，確定每個(gè)模態(tài)分量的干擾影響因子，其有益效果在于考慮了在不同頻率范圍下頻域信號(hào)的變化的顯著情況，對(duì)信號(hào)進(jìn)行頻域分析，以反映寬頻正弦波數(shù)字信號(hào)受雜散現(xiàn)象和噪聲干擾的疊加綜合影響程度；根據(jù)不同模態(tài)分量之間周期性變化的差異特征，結(jié)合所述干擾影響因子，確定每個(gè)模態(tài)分量的疊加影響系數(shù)，分析不同模態(tài)分量之間的疊加影響系數(shù)的差異情況，確定每個(gè)模態(tài)分量的相對(duì)差異因子，得到每個(gè)模態(tài)分量的相對(duì)影響系數(shù)，其有益效果在于分析了不同頻率下信號(hào)的周期性特征，結(jié)合時(shí)域和頻域分析寬頻正弦波數(shù)字信號(hào)的受干擾影響程度；基于所述相對(duì)影響系數(shù)，確定每個(gè)模態(tài)分量的步長(zhǎng)參數(shù)；結(jié)合自適應(yīng)濾波算法，將濾波后的模態(tài)分量與殘差分量進(jìn)行重構(gòu)，獲得去噪后的寬頻正弦波數(shù)字信號(hào)，其有益效果在于考慮了不同頻率下的信號(hào)受疊加干擾相對(duì)差異情況，準(zhǔn)確對(duì)自適應(yīng)濾波算法的步長(zhǎng)參數(shù)進(jìn)行調(diào)整，提高自適應(yīng)濾波算法對(duì)寬頻正弦波數(shù)字信號(hào)的去噪效果，進(jìn)而生成高質(zhì)量的寬頻正弦波數(shù)字信號(hào)。

技術(shù)特征：

1.一種寬頻正弦波數(shù)字信號(hào)生成方法，其特征在于，該方法包括以下步驟：

2.如權(quán)利要求1所述的一種寬頻正弦波數(shù)字信號(hào)生成方法，其特征在于，所述確定每個(gè)模態(tài)分量的干擾影響因子，包括：

3.如權(quán)利要求2所述的一種寬頻正弦波數(shù)字信號(hào)生成方法，其特征在于，所述確定每個(gè)模態(tài)分量的頻譜圖中各波峰的突出影響系數(shù)，包括：

4.如權(quán)利要求1所述的一種寬頻正弦波數(shù)字信號(hào)生成方法，其特征在于，所述確定每個(gè)模態(tài)分量的周期差異度，包括：

5.如權(quán)利要求1所述的一種寬頻正弦波數(shù)字信號(hào)生成方法，其特征在于，所述每個(gè)模態(tài)分量的疊加影響系數(shù)為所述周期差異度與所述干擾影響因子的融合結(jié)果。

6.如權(quán)利要求1所述的一種寬頻正弦波數(shù)字信號(hào)生成方法，其特征在于，所述確定每個(gè)模態(tài)分量的相對(duì)差異因子，包括：

7.如權(quán)利要求1所述的一種寬頻正弦波數(shù)字信號(hào)生成方法，其特征在于，所述每個(gè)模態(tài)分量的相對(duì)影響系數(shù)為所述相對(duì)差異因子與所述疊加影響系數(shù)的乘積。

8.如權(quán)利要求1所述的一種寬頻正弦波數(shù)字信號(hào)生成方法，其特征在于，所述確定每個(gè)模態(tài)分量的步長(zhǎng)參數(shù)，計(jì)算公式為：，其中，為第個(gè)模態(tài)分量的步長(zhǎng)參數(shù)，為第個(gè)模態(tài)分量的相對(duì)影響系數(shù)，為歸一化函數(shù)。

9.如權(quán)利要求1所述的一種寬頻正弦波數(shù)字信號(hào)生成方法，其特征在于，所述獲得去噪后的寬頻正弦波數(shù)字信號(hào)，包括：

10.一種寬頻正弦波數(shù)字信號(hào)生成系統(tǒng)，包括存儲(chǔ)器、處理器以及存儲(chǔ)在所述存儲(chǔ)器中并在所述處理器上運(yùn)行的計(jì)算機(jī)程序，其特征在于，所述處理器執(zhí)行所述計(jì)算機(jī)程序時(shí)實(shí)現(xiàn)如權(quán)利要求1-9任意一項(xiàng)所述一種寬頻正弦波數(shù)字信號(hào)生成方法的步驟。

技術(shù)總結(jié)
本申請(qǐng)涉及數(shù)字信號(hào)生成技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種寬頻正弦波數(shù)字信號(hào)生成方法及系統(tǒng)，該方法包括：獲取初始寬頻正弦波數(shù)字信號(hào)；采用信號(hào)分解算法，獲取初始寬頻正弦波數(shù)字信號(hào)的每個(gè)模態(tài)分量和殘差分量；確定每個(gè)模態(tài)分量的干擾影響因子；確定每個(gè)模態(tài)分量的周期差異度和疊加影響系數(shù)；確定每個(gè)模態(tài)分量的相對(duì)差異因子和相對(duì)影響系數(shù)；確定每個(gè)模態(tài)分量的步長(zhǎng)參數(shù)；結(jié)合自適應(yīng)濾波算法，將濾波后的模態(tài)分量與殘差分量進(jìn)行重構(gòu)，獲得去噪后的寬頻正弦波數(shù)字信號(hào)。本申請(qǐng)可對(duì)自適應(yīng)濾波算法的步長(zhǎng)參數(shù)進(jìn)行調(diào)整，提高自適應(yīng)濾波算法的去噪效果，進(jìn)而生成高質(zhì)量的寬頻正弦波數(shù)字信號(hào)。

技術(shù)研發(fā)人員：馮彥寧,姬天元,商永科,劉亞萍,方靖
受保護(hù)的技術(shù)使用者：英董（唐山）科技有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/12/19