一种宽频正弦波数字信号生成方法及系统与流程

本申请涉及数字信号生成，具体涉及一种宽频正弦波数字信号生成方法及系统。

背景技术：

1、宽频正弦波信号发生器在净化空间磁场方面可以发挥一定的作用。通过产生特定频率和强度的正弦波信号，能够与空间中存在的杂散磁场相互作用，从而在一定程度上抵消或削弱这些不良磁场的影响。例如，如果空间中存在由电子设备、电力线路等产生的杂乱磁场，宽频正弦波信号发生器可以发出与这些杂散磁场频率相近但相位相反的正弦波，实现磁场的抵消和净化。

2、传统的宽频正弦波数字信号生成方法，例如直接数字频率合成技术生成宽频正弦波数字信号的精度和稳定性均较低，且频率调节范围较大，利用直接数字频率合成技术输出频谱存在噪声干扰和杂散现象，可能导致信号失真，而利用自适应滤波算法对生成的宽频正弦波信号进行滤波降噪过程中，针对自适应滤波算法的步长参数的选取未考虑实际数字信号生成过程中不同干扰源对数字信号生成过程中的叠加影响程度，从而导致对宽频正弦波数字信号的去噪效果较差，进而导致在数字信号生成过程中对杂散噪声干扰的抑制程度较低。

技术实现思路

1、为了解决上述技术问题，提供一种宽频正弦波数字信号生成方法及系统，以解决现有的问题。

2、本申请解决技术问题的方案是提供一种宽频正弦波数字信号生成方法及系统，包括以下步骤：

3、第一方面，本申请实施例提供了一种宽频正弦波数字信号生成方法，该方法包括以下步骤：

4、获取初始宽频正弦波数字信号；采用信号分解算法，获取初始宽频正弦波数字信号的每个模态分量和残差分量；

5、分析每个模态分量在对应频域上波峰分布的尖峭程度，以及不同波峰之间波峰形态的显著差异情况，确定每个模态分量的干扰影响因子；

6、根据不同模态分量之间周期性变化的差异特征，确定每个模态分量的周期差异度；结合所述干扰影响因子，确定每个模态分量的叠加影响系数；分析不同模态分量之间的叠加影响系数的差异情况，确定每个模态分量的相对差异因子，得到每个模态分量的相对影响系数；

7、基于所述相对影响系数，确定每个模态分量的步长参数；结合自适应滤波算法，将滤波后的模态分量与残差分量进行重构，获得去噪后的宽频正弦波数字信号。

8、优选的，所述确定每个模态分量的干扰影响因子，包括：

9、获取每个模态分量的频谱图，提取所述频谱图的波峰；

10、计算每个模态分量的频谱图中各波峰的峭度值；将每个模态分量的频谱图中各波峰对应的频率、峰值和峭度值，组成各波峰的特征向量；

11、分析每个模态分量的频谱图中不同波峰之间所述特征向量的差异情况，确定每个模态分量的频谱图中各波峰的突出影响系数；

12、将每个模态分量的频谱图中所有波峰的突出影响系数的均值，作为每个模态分量的干扰影响因子。

13、优选的，所述确定每个模态分量的频谱图中各波峰的突出影响系数，包括：

14、将每个模态分量的频谱图中各波峰与其余波峰的特征向量之间的距离，记为第一距离；

15、将每个模态分量的频谱图中各波峰与其余所有波峰的所述第一距离的均值，作为每个模态分量的频谱图中各波峰的突出影响系数。

16、优选的，所述确定每个模态分量的周期差异度，包括：

17、获取每个模态分量的极值点；将所有所述极值点对应的时间点按照升序排列，组成每个模态分量的时间特征序列；

18、获取所述时间特征序列的一阶差分序列；将所述一阶差分序列的均值，作为每个模态分量的周期差异度。

19、优选的，所述每个模态分量的叠加影响系数为所述周期差异度与所述干扰影响因子的融合结果。

20、优选的，所述确定每个模态分量的相对差异因子，包括：

21、将每个模态分量与其余模态分量之间叠加影响系数的差异，记为第一差异；

22、将每个模态分量与其余所有模态分量的所述第一差异的均值，作为每个模态分量的相对差异因子。

23、优选的，所述每个模态分量的相对影响系数为所述相对差异因子与所述叠加影响系数的乘积。

24、优选的，所述确定每个模态分量的步长参数，计算公式为：，其中，为第个模态分量的步长参数，为第个模态分量的相对影响系数，为归一化函数。

25、优选的，所述获得去噪后的宽频正弦波数字信号，包括：

26、将每个模态分量及其对应的步长参数作为自适应滤波算法的输入，获得滤波后的模态分量；

27、将滤波后的所有模态分量与残差分量进行信号重构，获得去噪后的宽频正弦波数字信号。

28、第二方面，本申请实施例还提供了一种宽频正弦波数字信号生成系统，包括存储器、处理器以及存储在所述存储器中并在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现上述任意一项所述一种宽频正弦波数字信号生成方法的步骤。

29、本申请至少具有如下有益效果：

30、本申请针对宽频正弦波数字信号生成过程中在不同频率下的干扰叠加影响的程度不同，对经过数字频率合成器生成的初始宽频正弦波数字信号进行模态分解，分析每个模态分量在对应频域上波峰分布的尖峭程度，以及不同波峰之间波峰形态的显著差异情况，确定每个模态分量的干扰影响因子，其有益效果在于考虑了在不同频率范围下频域信号的变化的显著情况，对信号进行频域分析，以反映宽频正弦波数字信号受杂散现象和噪声干扰的叠加综合影响程度；根据不同模态分量之间周期性变化的差异特征，结合所述干扰影响因子，确定每个模态分量的叠加影响系数，分析不同模态分量之间的叠加影响系数的差异情况，确定每个模态分量的相对差异因子，得到每个模态分量的相对影响系数，其有益效果在于分析了不同频率下信号的周期性特征，结合时域和频域分析宽频正弦波数字信号的受干扰影响程度；基于所述相对影响系数，确定每个模态分量的步长参数；结合自适应滤波算法，将滤波后的模态分量与残差分量进行重构，获得去噪后的宽频正弦波数字信号，其有益效果在于考虑了不同频率下的信号受叠加干扰相对差异情况，准确对自适应滤波算法的步长参数进行调整，提高自适应滤波算法对宽频正弦波数字信号的去噪效果，进而生成高质量的宽频正弦波数字信号。

技术特征：

1.一种宽频正弦波数字信号生成方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：

2.如权利要求1所述的一种宽频正弦波数字信号生成方法，其特征在于，所述确定每个模态分量的干扰影响因子，包括：

3.如权利要求2所述的一种宽频正弦波数字信号生成方法，其特征在于，所述确定每个模态分量的频谱图中各波峰的突出影响系数，包括：

4.如权利要求1所述的一种宽频正弦波数字信号生成方法，其特征在于，所述确定每个模态分量的周期差异度，包括：

5.如权利要求1所述的一种宽频正弦波数字信号生成方法，其特征在于，所述每个模态分量的叠加影响系数为所述周期差异度与所述干扰影响因子的融合结果。

6.如权利要求1所述的一种宽频正弦波数字信号生成方法，其特征在于，所述确定每个模态分量的相对差异因子，包括：

7.如权利要求1所述的一种宽频正弦波数字信号生成方法，其特征在于，所述每个模态分量的相对影响系数为所述相对差异因子与所述叠加影响系数的乘积。

8.如权利要求1所述的一种宽频正弦波数字信号生成方法，其特征在于，所述确定每个模态分量的步长参数，计算公式为：，其中，为第个模态分量的步长参数，为第个模态分量的相对影响系数，为归一化函数。

9.如权利要求1所述的一种宽频正弦波数字信号生成方法，其特征在于，所述获得去噪后的宽频正弦波数字信号，包括：

10.一种宽频正弦波数字信号生成系统，包括存储器、处理器以及存储在所述存储器中并在所述处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述计算机程序时实现如权利要求1-9任意一项所述一种宽频正弦波数字信号生成方法的步骤。

技术总结
本申请涉及数字信号生成技术领域，具体涉及一种宽频正弦波数字信号生成方法及系统，该方法包括：获取初始宽频正弦波数字信号；采用信号分解算法，获取初始宽频正弦波数字信号的每个模态分量和残差分量；确定每个模态分量的干扰影响因子；确定每个模态分量的周期差异度和叠加影响系数；确定每个模态分量的相对差异因子和相对影响系数；确定每个模态分量的步长参数；结合自适应滤波算法，将滤波后的模态分量与残差分量进行重构，获得去噪后的宽频正弦波数字信号。本申请可对自适应滤波算法的步长参数进行调整，提高自适应滤波算法的去噪效果，进而生成高质量的宽频正弦波数字信号。

技术研发人员：冯彦宁,姬天元,商永科,刘亚萍,方靖
受保护的技术使用者：英董（唐山）科技有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/12/19