[發明專利]一種基于頻域濾波的優化方法

在審

• 申請號: 202110745429.3
• 申請日: 2021-07-01
• 公開（公告）號: CN113541648A
• 公開（公告）日: 2021-10-22
• 發明（設計）人: 陳喆;殷福亮;趙研
• 申請（專利權）人: 大連理工大學
• 主分類號: H03H17/02
• 分類號: H03H17/02
• 代理公司: 大連東方專利代理有限責任公司 21212
• 代理人: 姜玉蓉;李洪福

1.一種基于頻域濾波的優化方法，其特征在于包括：

對需要進行濾波的時域長序列信號x(n)進行時域加窗處理獲得時域加窗后的分段信號x₁(n)，x₂(n)，...，x_DA(n)；

根據用戶的濾波要求自行設計理想濾波器函數、通過窗函數對理想濾波器函數進行頻域加窗處理獲得時域濾波器函數h(n)；

對獲取的分段信號x₁(n)，x₂(n)，...，x_DA(n)和時域濾波器函數h(n)進行FFT計算線性卷積處理從而獲得濾波后的分段信號y₁(n)，y₂(n)，...，y_DA(n)；

對分段信號y₁(n)，y₂(n)，...，y_DA(n)進行疊接相加法還原信號處理從而獲得濾波后的時域輸出信號y(n)。

2.根據權利要求1所述的一種基于頻域濾波的優化方法，其特征在于：所述時域加窗處理過程為：先對原始長序列信號做q點重疊預處理的分段處理，根據q點確定過渡帶長度，設計出防止系統產生時域截斷的窗函數w₀(n)，通過所設計的時域窗函數w₀(n)對每段信號進行加窗處理，得到時域加窗后的分段信號x₁(n)，x₂(n)，...，x_DA(n)。

3.根據權利要求1所述的一種基于頻域濾波的優化方法，其特征在于：所述頻域加窗處理過程為：根據濾波要求先對預設的頻率范圍做出頻率的預處理，再求出滿足要求的理想濾波器的頻率響應函數H_d(e^jw)，由IFFT變換可計算理想濾波器的時域函數為h_d(n)，根據實際需要的最小阻帶衰減確定窗函數w(n)的類型，根據實際要求的過度帶寬確定窗函數階數M的大小，由此唯一確定窗函數w(n)，獲得實際濾波器函數為對理想濾波器函數加窗，即為h_d(n)與w(n)在時域相乘。

4.根據權利要求1所述的一種基于頻域濾波的優化方法，其特征在于：所述FFT計算線性卷積處理過程為：將時域長序列信號分段的時域加窗后的信號x₁(n)，x₂(n)，…，x_DA(n)做FFT變換，再分別和所述時域濾波器函數h(n)的FFT變換H(e^jw)相乘，將所得的結果做IFFT反變換，再對輸出結果取有效點，即取y_k(n)的前N+M-1個數據作為輸出結果，由此可求得濾波后的信號。

5.根據權利要求1所述的一種基于頻域濾波的優化方法，其特征在于：所述疊接相加法還原信號處理過程為：通過原理得到信號各個分段信號y_k(n)的有效數據點數為N-2q+1，過渡帶點數為H點，y_k(n)需要滿足在過渡帶部分有q點進行重疊，其余H-q點累加在數據點上，由此計算出過渡帶表達式和每段數據的總體的重疊部分點數，再對信號做F點的疊接相加，即將每一段的信號y_k(n)的后F項與后一段的信號y_k+1(n)的前F項對應相加，然后按照順序排列，即可得到卷積后的結果y(n)。

6.根據權利要求2所述的一種基于頻域濾波的優化方法，其特征在于：所述時域加窗處理的q點重疊預處理過程為：第一次先導入輸入信號x(n)的前q點數據作為數據的起始數據，再從輸入信號x(n)導入數據點數為p的數據作為本段的后p點數據，獲得第一次需要進行處理的數據段，長度為N＝q+p點；再進行之后的每次數據段處理時，均將前一段的后q點作為本段數據的前q點，再讀入輸入信號x(n)的p點數據作為本段的后p點數據，獲得第k次需要進行處理的數據段，長度仍為N＝q+p點，重復進行如上操作；

所述時域加窗處理的q點重疊預處理，獲得進入后續處理的DA段的數據段，此數據的每個數據段均具有如下特征：每段的前q點數據與上一段數據的后q點數據為重復數據；每段的后p點數據為從輸入信號x(n)連續讀入的p個數據點，每段數據長度為N點，將此分段數據作為輸入做頻域加窗等處理；每段長度為q的重復數據和p點的輸入數據，共有N＝p+q點；

所述時域加窗處理的窗函數，需要滿足時域加窗的兩個條件，需要用到過渡帶較為緩變的窗函數，通過重疊的拼接算法補償時域加窗對輸入信號帶來的輕微的畸變，在實際操作中通過重疊的拼接算法補償時域加窗帶來的影響。