Детектирование частоты в заданном диапазоне

MegaRazoR

Задана частота 2000 Гц. Известно, что отклонение от номинала составляет +(-)15Гц. Таким образом есть полоса от 1985 до 2015 Гц. Надо оприделить есть ли в спектре входного сигнала синус, принадлежащий этому диапазону.

П.С.
Я в начале сделал по алгоритму Гертцеля поиск 2000 Гц. Все нормально заработало. Теперь оказалось что задание не правильно изложили и придется переделывать.
У меня даже нет идеи как это можно организовать. ХЕЛП !

Реклама

MegaRazoR

Есть мысль использовать быстрое преобразование Фурье. Затем искать в заданном диапазоне частот частоту, мощность которой превышает заданное значение.
Вот только с теорией проблемы. Не понимаю как можно представить реальный (хоть и дискретный) сигнал конечным числом частот. Ведь на самом деле их бесконечное количество.
Еще не понятно какой должна быть выборка и в каком виде представляется результат.

Реклама

akl · Сообщение **akl** » Пт ноя 06, 2009 07:37:30

Здравствуйте.
К сожалению, не знаком с алгоритмом "Гертцеля". Может быть так, при условии, что тактовая частота контроллера, к примеру, 10МГц:
-в модулях сравнения таймера создать временнЫе ворота, соответствующие периодам 2015...1985Гц (4962...5037 тиков )
-с началом сигнала запускать таймер; по окончании делать анализ
- если срабатывает прерывание 4962, но не срабатывает 5037 делается вывод о нахождении сигнала в заданной области.
Для повышения точности, такой анализ можно проводить по 10 периодам.

Meteor

При дисретных отчетах методами ДПФ и БПФ можно получить предельную частоту fд/2. Дальше начинается перенос спектра. Поэтому если например частота дискретизации 5 кГц, то разложить в спектр можно частоты от 0 до 2500 Гц. Теорию Вам я выкладывал. Накладывайте окно на частоты, т.е. по простому считайте только отклики с номерами 1986...2016 это Ваш диапазон. Выбирайте критерий "наличия" и наверное все.

Реклама

pyzhman

Все не так страшно. Попробуйте это.

Реклама

MegaRazoR

akl писал(а):Здравствуйте.
К сожалению, не знаком с алгоритмом "Гертцеля". Может быть так, при условии, что тактовая частота контроллера, к примеру, 10МГц:
-в модулях сравнения таймера создать временнЫе ворота, соответствующие периодам 2015...1985Гц (4962...5037 тиков )
-с началом сигнала запускать таймер; по окончании делать анализ
- если срабатывает прерывание 4962, но не срабатывает 5037 делается вывод о нахождении сигнала в заданной области.
Для повышения точности, такой анализ можно проводить по 10 периодам.

Что то я ни чего не понял что вы написали.
Этот алгоритм мне надо реализовать на ПЛИСке.
Что за модуль сравнения таймера ?

Реклама

MegaRazoR

Meteor писал(а):При дисретных отчетах методами ДПФ и БПФ можно получить предельную частоту fд/2. Дальше начинается перенос спектра. Поэтому если например частота дискретизации 5 кГц, то разложить в спектр можно частоты от 0 до 2500 Гц. Теорию Вам я выкладывал. Накладывайте окно на частоты, т.е. по простому считайте только отклики с номерами 1986...2016 это Ваш диапазон. Выбирайте критерий "наличия" и наверное все.

Дело том что частота может быть напрмер 2000.0001 Гц и т.д.
поэтому не получится просто перебирать с шагом в 1.

MegaRazoR

pyzh_man писал(а):Все не так страшно. Попробуйте это.

Я так понимаю туда надо только еще подключить файл ap.h и все ?
И в результате в массиве а что получим ? Где хранятся обещаные значения амплитуды и частоты ? )

MegaRazoR

Если для выборки был выбран временной отрезок, который содержит не целое число периодов (например 5.317) сложного сигнала то это приведет к ошибке работы алгоритма ?

Meteor

MegaRazoR писал(а):Если для выборки был выбран временной отрезок, который содержит не целое число периодов (например 5.317) сложного сигнала то это приведет к ошибке работы алгоритма ?

Могу сказать только одно, по собственному опыту, при попадании на интервале обработки более периода сигнала спектр сильно искажается.

А что о самой выборке известно? Частота отсчетов, число выборок в периоде обработки... Трудно советовать не зная полных данных. И откуда такие требования по точности 1мГц, сами придумали или преподаватель извращенец?

pyzhman

В массиве а и будут размещены: частота, амплитуда; частота, амплитуда...

pyzhman

библиотеку ар() можно не использовать. Достаточно прописать в используемом языке число пи (pi) и возведение в квадрат (sqr).

MegaRazoR

Meteor писал(а):
MegaRazoR писал(а):Если для выборки был выбран временной отрезок, который содержит не целое число периодов (например 5.317) сложного сигнала то это приведет к ошибке работы алгоритма ?
Могу сказать только одно, по собственному опыту, при попадании на интервале обработки более периода сигнала спектр сильно искажается.

А что о самой выборке известно? Частота отсчетов, число выборок в периоде обработки... Трудно советовать не зная полных данных. И откуда такие требования по точности 1мГц, сами придумали или преподаватель извращенец?

Выборку можно сделать какую угодно. Главно чтобы не дольше 1 секунды она набиралась.
Частота дискрет. 8000 Гц.
Анализируемый сигнал представляет из себя шум -30 dB. + Речь 300-3400 Гц -20 : -10 dB. + Иногда появляется и держится пару секунд тональный вызов 2000(+-15) Гц -15 : - 10 dB. Вот этот тональный вызов и надо выловить.
Прикол в том, что генератор тонального вызова может выдавать какую угодно частоту в указаном диапазоне так как он реализован на дискретных элементах и разброс их номиналов весьма велик (да еще и температура влияет).

А как вообще возможно выхватить выборку кратную периоду ? Ведь фаза и полный период сложного сигнала (а не его гармоник) не известны.

MegaRazoR

pyzh_man писал(а):библиотеку ар() можно не использовать. Достаточно прописать в используемом языке число пи (pi) и возведение в квадрат (sqr).

а что означает вот это ap::real_1d_array& a ?

pyzhman

Определение массива вещественных переменных.

MegaRazoR

ясно. спасибо. но не знаю на сколько это применимо в данной ситуации. Посмотрим что скажет уважаемый Метеор. )

Не понял цели.
Нужно определить наличие 2000 Гц в сигнале в реальном времени(тогда просто надо использовать полосовой фильтр), или в уже зарегистрированном сигнале (тогда БПФ подходит).
Ну и ещё- информация об амплитуде этой частоты- нужна или нет?

MegaRazoR

Надо в реальном времени. Но в люом случае в ПЛИС поступают отсчеты с АЦП. Полюбому надо набрать выборку.

Моё мнение- надо комбинировать аналоговый и цифровой методы.
Полосовым фильтром выделять 2000 Гц, а цифровым- анализировать длительность сигнала, равномерность его амплитуды (для опознания, что это именно сигнал вызова), и реальную частоту (проходит ли она в допуск)

Meteor

Значит так. Раз отсчетов максимум 8000 и не только потому, применяйте или БПФ или ДПФ. Голову долями частоты больше не грейте. Что касается "ловли" периода, то это сложная задача и нужна для других целей. Я на начальном этапе пошел проще, выбирал из массива число отсчетов за ед времени, разложил и нехай с ней этой спектральной кривой. Так во всяком случае честнее и правильнее. То что у Вас частота поползет не переживайте, ведь задача не узнать собственно сколько ее частоты, а определить наличие в диапазоне.