[發(fā)明專利]數(shù)字噪聲源、數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)及數(shù)據(jù)處理方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201611144186.3
• 申請(qǐng)日: 2016-12-13
• 公開（公告）號(hào): CN106788433B
• 公開（公告）日: 2019-07-05
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 蘇艷蕊;嚴(yán)發(fā)寶;柳建新;武中臣;杜清府
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 山東大學(xué)
• 主分類號(hào): H03M1/06
• 分類號(hào): H03M1/06;G06F1/02
• 代理公司: 青島清泰聯(lián)信知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 37256
• 代理人: 梁春艷

一種數(shù)字噪聲源，基于數(shù)字處理器實(shí)現(xiàn)，其特征在于：所述數(shù)字處理器包括時(shí)鐘觸發(fā)單元、用于在噪聲數(shù)據(jù)生成過(guò)程中存儲(chǔ)噪聲數(shù)據(jù)的寄存器A、用于數(shù)據(jù)緩存的1位寄存器B和用于存儲(chǔ)生成后噪聲數(shù)據(jù)的寄存器C；噪聲數(shù)據(jù)的級(jí)數(shù)為N，數(shù)據(jù)格式為A＝(A₁,A₂,…A_n)；時(shí)鐘觸發(fā)單元獲取時(shí)鐘信號(hào)后，更新并生成數(shù)字噪聲。一種數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)，可產(chǎn)生如上所述的噪聲源。一種數(shù)據(jù)處理方法，將上述噪聲與模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器采集的數(shù)據(jù)疊加，以生成新的數(shù)據(jù)用以后續(xù)數(shù)據(jù)處理。本方法可減少諧波失真帶來(lái)的影響，從而進(jìn)一步提高數(shù)據(jù)處理的精度。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于數(shù)據(jù)處理技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種數(shù)字噪聲源，同時(shí)還涉及一種采用該噪聲源進(jìn)行數(shù)據(jù)處理的數(shù)據(jù)處理方法。

背景技術(shù)

當(dāng)前，ADC的采樣位數(shù)越來(lái)越寬，導(dǎo)致后續(xù)的計(jì)算也越來(lái)越復(fù)雜，計(jì)算過(guò)程中產(chǎn)生的位寬也越來(lái)愈大。目前FPGA、DSP等數(shù)字器件進(jìn)行濾波、抽取、FFT、數(shù)字下降頻等計(jì)算的時(shí)候，由于位數(shù)有限或者采用定點(diǎn)計(jì)算，而計(jì)算的中間過(guò)程將會(huì)造成比采集數(shù)據(jù)更大位寬的數(shù)據(jù)，導(dǎo)致計(jì)算的時(shí)候的數(shù)據(jù)低位會(huì)丟失，造成很大的誤差。

以近地表FDEM觀測(cè)系統(tǒng)(近地表頻率域電磁法觀測(cè)系統(tǒng))為例，通常采用FPGA、DSP、ARM等數(shù)字處理器來(lái)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的濾波、數(shù)據(jù)的抽取、求取頻點(diǎn)的幅相特性，整個(gè)計(jì)算使用加減乘除等，這個(gè)計(jì)算過(guò)程的中間會(huì)產(chǎn)生大位寬的數(shù)據(jù)，遠(yuǎn)高于FPGA、DSP、ARM的位寬要求，造成一定的低位損失，由諧波產(chǎn)生的失真及噪聲就體現(xiàn)在最后的結(jié)果中。從而給近地表FDEM觀測(cè)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集與處理造成了一定的數(shù)據(jù)失真。

對(duì)于數(shù)據(jù)失真的處理，常用的有兩種方法：其一是針對(duì)在數(shù)字處理器中低位丟失帶來(lái)的影響問題，大多數(shù)情況下直接丟失，忽略諧波失真對(duì)數(shù)據(jù)結(jié)果的影響；其二是利用模擬的噪聲源輸入到ADC采樣端，但是由于該噪聲信號(hào)的帶寬、幅度控制等問題處理不妥當(dāng)會(huì)引入新的誤差即噪聲，成本高，實(shí)現(xiàn)復(fù)雜，模擬信號(hào)耦合到ADC前端容易引入噪聲、成本高、設(shè)計(jì)復(fù)雜，還需要在數(shù)字端進(jìn)行復(fù)雜的去除該噪聲處理。

再以近地表FDEM觀測(cè)系統(tǒng)(近地表頻率域電磁法觀測(cè)系統(tǒng))為例，目前近地表FDEM觀測(cè)系統(tǒng)沒有對(duì)低位丟失的數(shù)據(jù)進(jìn)行任何處理，導(dǎo)致諧波失真過(guò)大，也沒有針對(duì)近地表FDEM觀測(cè)系統(tǒng)數(shù)據(jù)計(jì)算位寬數(shù)據(jù)丟失問題進(jìn)行任何分析。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中，由于采樣數(shù)據(jù)位寬及數(shù)據(jù)運(yùn)算導(dǎo)致的數(shù)據(jù)位丟失、數(shù)據(jù)失真的問題，提供一種用于數(shù)據(jù)處理用的數(shù)字噪聲源，同時(shí)還提供一種降低誤差的數(shù)據(jù)處理方法。

為實(shí)現(xiàn)以上目的，本發(fā)明提供以下技術(shù)方案：一種數(shù)字噪聲源，基于數(shù)字處理器實(shí)現(xiàn)，數(shù)字處理器包括時(shí)鐘觸發(fā)單元、用于在噪聲數(shù)據(jù)生成過(guò)程中存儲(chǔ)噪聲數(shù)據(jù)的寄存器A、用于數(shù)據(jù)緩存的1位寄存器B和用于存儲(chǔ)生成后噪聲數(shù)據(jù)的寄存器C；噪聲數(shù)據(jù)的級(jí)數(shù)為N，數(shù)據(jù)格式為A＝(A₁,A₂,…A_n)；時(shí)鐘觸發(fā)單元獲取時(shí)鐘信號(hào)后，更新并生成數(shù)字噪聲，步驟包括：

S1：初始令A(yù)_n＝1，A₁，A₂，……A_n-1均為0；

S2：寄存器B緩存數(shù)據(jù)，B＝A₁；

S3：時(shí)鐘觸發(fā)單元獲取時(shí)鐘信號(hào)后，數(shù)字處理器按下式計(jì)算噪聲數(shù)據(jù)，A_n＝A_n-1，A_n-1＝A_n-2，……，A₃＝A₂，A₂＝B；

S4：將步驟S3中更新完的數(shù)據(jù)傳遞至寄存器D，并輸出，隨后重復(fù)步驟S2至S4。

優(yōu)選的是：根據(jù)待處理數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)分辨率D1、數(shù)據(jù)有效位D2，獲得數(shù)據(jù)失效精度N，其中N＝D1-D2，N為4～7間的整數(shù)。