201159. lajstromszámú szabadalom • Eljárás állandó, vagy lassan változó szinuszos jelek automatikus felismerésére összetett és/vagy zajos jelek spektrumában
HU 201159 B A találmány tárgya eljárás szinuszos jelek automatikus felismerésére és azonosítására olyan spektrumban, amelyben egyszerre több szinuszos jel és/vagy zaj van jelen. Ismertek olyan eljárások (H. Renders. J. Schoukens, G. Vilain: High- Accuracy Spectrum Analysis of Sampled Discrete Frequency Signals by Analytical Leakage Compensation: IEEE Transactions on Instrumentation and Measurement. Vol IM-33. No.4. Dec.. 1984.). amelyek szinuszos jeleket azonosítanak számítástechnikai módszerekkel az összetett jel spektrumában. A hivatkozott módszer azonban igényli egy célszerűen megválasztott kezdőadat beadását (az azonosítani kívánt szinuszos jel közelítő frekvenciáját), így a felismerés nem automatikus, illetőleg az automatikus felismeréshez a spektrumon mátrixműveletek végrehajtása szükséges, ami számításigényes és hosszabb időt vesz igénybe. Lassan változó szinuszos jel alatt a találmány értelmében olyan f = Asin (cot + <p) időfüggvényű jelet értünk, melynek A amlitúdója. co körfrekvenciája és <p fázisa a mérés ideje alatt tetszőleges időfüggvény szerint változik, de olyan módon, hogy a jel elméletileg meghatározható amplitúdó spektrumában egy lokális maximum és attól csökkenő és növekvő frekvenciák felé haladva egyaránt monoton csökkenő szintértékek találhatók. A találmány szerinti eljárás célja az, hogy az összetett és/vagy zajos jel spektrumában az egyes szinuszos jeleket automatikusan, és az ismert eljárásoknál rövidebb idő alatt és pontosabban azonosítsa. A felismerés a szinuszos és/vagy zajos jelek spektrumának önmagában ismert tulajdonságaiból levont újszerű következtetéseken és felismeréseken, és az ezekből felépített mérési eljáráson alapul. A találmány tehát eljárás állandó vagy lassan változó szinuszos jelek azonosítására zajos környezetben, ahol az azonosítandó szinuszos jelek teljesítménye sokkal nagyobb, mint a spektrumképzés sávszélességébe eső zajteljesítmény. A találmány szerinti eljárás lényege abban van, hogy az önmagában ismert FFT analizátorral készített spektrumot tartományokra osztjuk, meghatározzuk az ezekhez a tartományokhoz tartozó jelszinteket, kiválasztjuk azokat a tartományokat, amelyeket mindkét oldalról monoton csökkenő tartományok vesznek körül. maghatározzuk a monotonítási tartományok számát. és meghatározzuk a vizsgált spektrum átlagszintjét és szórásértékét, majd minden spektrumcsúcshoz egy zajszintet rendelünk, és ezt összehasonlítjuk a spektrumcsúcs szintjével. A találmány felismerését a mellékelt rajz alapján ismertetjük. A mellékelt rajzon egy több szinuszos jelet és zajt tartalmazó jel spektrumát láthatjuk. A spektrum lehet teljesítmény vagy effektívérték spektrum. komplex vagy amplitúdó spektrum, pillanatnyi vagy átlagolt spektrum, számlázhat ezenkívül tetszőleges analóg vagy digitális spektrumképző berendezésből. Digitális spektrumképzés esetén a digitalizált bemenőjel tetszőleges súlyozású lehet. Az előző lehetőségeken belüli választás, illetve a spektrumot alkotó jelek tényleges paramétereitől függően az aktuális spektrumkép különbözőképpen alakul. azonban ettől függetlenül minden olyan szinuszos jel. amelynek teljesítménye sokkal nagyobb, mint a •> spektrumképzés sávszélességébe eső zajteljesítmény, a zajspektrumból kiemelkedő csúcsként jelenik meg. A szinuszos jeleknek megfelelő spektrumcsúcsoknál a maximális érték körül a csökkenő és növekvő frekvenciák felé a szint egyaránt szigorúan monoton módon csökken. A szigorúan monoton csökkenés mindkét irányban addig tart, amíg a zajszintet vagy a szomszédos szinuszos jelből számlázó spektrumcsúcs csökkenő szintjét el nem érjük. A szigorúan monoton csökkenő spektrumvonal szintek határa az 1. ábrán feltüntetett módon jelöli a szinuszos jelnek megfelelő li...lk jelszinteket, mint spektrumcsúcsokat, valamint az li jelszinthez, mint spektrumcsúcshoz tartozó Ip és lq jelszinteket, amelyek ott a monotonítási határt jelzik. Az ilyen módon kijelölt l|...lk spektrumcsúcsok között a zajspektrum sztochasztikusan változó szintértékei jelennek meg. Ez a zaj egyaránt származhat a bemenőjelből, a spektrumképzés folyamatából, digitalizálási, illetve számítási zajból, vagy ezek tetszőleges kombinációjából. A spektrumcsúcsok közötti vagy egy spektrumcsúcs és a spektrum széle, azaz a monotonítási határ közötti zajszintekből meghatározható ezen jelszintek átlagértéke és szórása. Az átlagérték és szórás az önmagukban ismert módszerekkel határozható meg, vagy ismert módszerekkel közelíthetők. Ha összesen k darab, fentiek szerinti 11 ...lk jelszintű spektrumcsúcsot tartalmaz a spektrum, akkor ezek között összesen k+1 darab zajspektrum tartomány található. A zajszintek átlagértékének és szórásának lineáris kombinációjával minden l|...lk jelszintű spektrumcsúcshoz hozzárendelhetünk egy lj jelszintű zaj küszöbszintet. A spektrumcsúcs és a hozzárendelt zaj küszöbszintnek a hányadosa jellemző a spektrumcsúcsot létrehozó szinuszos jel-zaj viszonyára. A zaj küszöbszint értékének ilyen módon történő definiálása előnyösen kihasználja a spektrumképzésből adódó előnyöket, nevezetesen azt, hogy csak a spektrumcsúcs azonosítása szempontjából lényeges, az azonosítandó spektrumcsúcs frekvenciájához közeli zajkomponensek hatását veszi figyelembe. Az előzőekben megfogalmazott mindkét feltételre: a szigorú monotonitásra és a spektrumcsúcs jel-zaj viszonyára az adott felhasználásnak megfelelő numerikus határértéket állapíthatunk meg, és ha a spektrumcsúcs mindkét feltételnek megfelel, akkor és csak akkor, ezt állandó vagy lassan változó szinuszos jelből származónak tekintjük. Mivel a mérés és jelösszehasonlítás a spektrumban található összes spektrumcsúcsra elvégezhető, az összetett jel spektrumában felismerhetők lesznek az állandó vagy lassan változó szinuszos jelek. Maga az eljárás természetesen akkor is használható, ha az összetett jelben nincsen szinuszos jel. vagy csak egy ilyen található. A mérés önmagában ismert FFT-analizátorral és hozzá csatlakoztatott számítógéppel valósítható például meg. A találmány szerint az állandó vagy lassan változó szinuszos jelek automatikus felismerése az összetett jel spektrumában a következőképpen történik: A kiértékelendő spektrumot a frekvenciatengely mentén felosztjuk a spektrumképzés sávszélességének megfelelő i=l...N tartományokra, és önmagában ismert módszerekkel meghatározzuk az egyes i tarto5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65
