移频机车信号的频域分析与实现

  一、频谱分析移频信号时存在的问题

  1、在接收信号从无码到有码有码到无码信号转变制式转变等特殊时刻,为了提高频谱分析的实时响应性,用特殊处理方法作为辅助手段。这里应重点处理好所采集的数据的取舍程度,理想目标是找到真正的变化时刻,及时刷新数据即擦除遗留的原来信号保留新的信号数据,这样才能保证应变时间的快速性,频谱分析在应变时间的快速性上不如时域滤波处理好,作为弥补方法需要一个快速的短时Fourier变换处理即时探测信号的变化时刻,以便即时调整待处理数据。

  2、应变时间的控制问题。频谱分析的实现方法有多种:①定周期法,即每隔固定时间计算一次频谱,进行一次分析。②不定周期法,即每次计算、分析频谱的周期没有严格的规定,连续地循环处理,这种方法依赖于DSP处理器的计算能力,另外波形的复杂程度也直接影响分析的时间长短。其中定周期法通常在DSP处理器的速度很高、执行时间充足情况下使用。本文研究内容就是采用定周期法设计。另外信号的输出需要多次冗余确认,至少两个分析周期以上的冗余方可输出,本文在设计时暂定三个分析周期的冗余确认。

  3、识别方法的选择。①频率点对照方法,即把所有标准信号的频谱经过理论计算,将其典型的频谱点以及其大小制成数据库,每次频谱计算后的结果在数据库中查询找到蒲培的信号,这种方法在实现时为了适应信号频率的漂移通常需要对数据库的信息进行平移和缩放处理,精度要求较高时系统时间的消耗较多。②特征值提取方法,即如第三章所述,针对移频信号本身的频谱图的特点,充分利用其低频信息的冗余特点来分析,这种方法在分析时对各项指标的控制比较方便,因而在本文中采用。对于不同的识别方法有不同的法则限制,不同的识别方法在不同的情况下表现各有优势,是否有更好的十倍方法还需要升入研究。

  4、应变时间、抗干扰性的矛盾。频谱分析时为了达到较高的频率分辨率和抗干扰能力,通常时窗函数选的较长,而系统的应变时间希望越快越好,这是一对矛盾。本文在单纯使用频谱分析方法实现了第三章所列的技术指标,但是要更好的解决这一矛盾本人认为应选择频谱分析与滤波处理相结合的方法,即如果数字滤波方法可以识别出信号而且频谱分析也分析出同样的结果,而可快速输出,在信号质量好的情况下可以提高信号的应变速度,在信号质量不好时,如果滤波方法难以分析出来,则以频谱分析为准输出(但需要多次冗余确认)以提高抗干扰性。这样既可以满足信号质量良好时的应变时间的快速性,同时又能使信号不好时信噪比指标大大增强。

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