一种基于交叠加窗的频谱拼接方法、装置、设备及介质

本技术涉及频谱扫描，特别是涉及一种基于交叠加窗的频谱拼接方法、装置、设备及介质。

背景技术：

1、在频谱监测领域中，频谱扫描是一项基础技术。对于被监测频段远大于设备单次直接采样带宽的情况，频谱扫描是将需要扫描的频段划分为几个子带，然后分别在几个子带上进行时域采样并变换到频域，进一步将几个子带的频域数据拼接为完整的频谱，从而实现对目标频段内频谱信号的监测。随着无线电技术的飞速发展，无线电相关的设备和应用也随之激增，对频谱接入使用的需求也急剧增长，这就使得无线电频谱环境变得更为复杂，对无线电的频谱监测难度越来越高。当前主流的分析频谱的方法为扫频式分析法，扫频式分析法可以在一定频率范围内进行扫频，分析信号的幅度和频率成分，能够处理较宽的频率范围和幅度范围。

2、在设备条件有限时，设备可监测频段范围较大，但单次采集带宽相对可监测频段范围较小，在这种情况下，为了监测较宽的频段范围，可通过频谱扫描进行较宽范围的频谱监测。在进行了一轮完整的频谱扫描后，则需要将每次扫描后得到的时域数据进行傅里叶变换得到相应频段的频域数据，再依次将频域数据拼接得到完整频段的频谱。频谱拼接算法直接影响最终得到的频谱的效果。传统的频谱拼接方法存在精度低，畸变多的现象。

技术实现思路

1、基于此，有必要针对上述技术问题，提供一种能够提高频谱拼接精度，降低畸变的基于交叠加窗的频谱拼接方法、装置、设备及介质。

2、一种基于交叠加窗的频谱拼接方法，所述方法包括：

3、获取监测频率范围；根据监测频率范围和频率步进确定第一次采集中心频率和采集频率范围，利用第一次采集中心频率和采集频率范围得到第一次采样的数据；

4、对第一次采样的数据进行加窗处理，与窗函数逐点相乘后得到加窗后的数据；对加窗后的数据做快速傅里叶变换，得到第一频域数据；通过确定多次采集中心频率和采集频率范围获取多段频域数据；在多段频域数据中，计算相邻采集次数的频域数据的交叠区域；

5、对交叠区域中的频域数据进行加权计算，得到频域数据对应的加权值；根据频域数据对应的加权值和频域数据计算得到在交叠区域的平滑后数据；

6、处理完所有具有交叠区域的频域数据，按频段顺序将所有频域数据拼接，得到监测频率范围的完整频谱。

7、在其中一个实施例中，根据监测频率范围和频率步进确定第一次采集中心频率和采集频率范围，包括：

8、根据监测频率范围和频率步进确定第一次采集中心频率和采集频率范围分别为

9、；

10、；

11、其中，为采样带宽，为频率步进，为频率范围的起始频率，为第一次采集中心频率。

12、在其中一个实施例中，通过确定多次采集中心频率和采集频率范围获取多段频域数据，包括：

13、确定多次采集中心频率中第次采集中心频率为

14、；

15、其中，为采样带宽，为频率步进，为频率范围的起始频率。

16、在其中一个实施例中，确定多次采集中心频率中第 i次采集频率范围为

17、。

18、在其中一个实施例中，计算相邻采集次数的频域数据的交叠区域，包括：

19、第次采集对应的频域数据的频段为，第次采集对应的频域数据的频段为，计算两段频域数据的交叠区域为，其中。

20、在其中一个实施例中，对交叠区域中的频域数据进行加权计算，得到频域数据对应的加权值，包括：

21、对交叠区域中的频域数据进行加权计算，得到频域数据对应的加权值为

22、；

23、其中，为中的频点。

24、在其中一个实施例中，根据频域数据对应的加权值和频域数据计算得到在交叠区域的平滑后数据，还包括：

25、根据频域数据对应的加权值和频域数据计算得到在交叠区域的平滑后数据为

26、；

27、其中，。

28、一种基于交叠加窗的频谱拼接装置，所述装置包括：

29、采样模块，用于获取监测频率范围；根据监测频率范围和频率步进确定第一次采集中心频率和采集频率范围，利用第一次采集中心频率和采集频率范围得到第一次采样的数据；

30、交叠区域计算模块，用于对第一次采样的数据进行加窗处理，与窗函数逐点相乘后得到加窗后的数据；对加窗后的数据做快速傅里叶变换，得到第一频域数据；通过确定多次采集中心频率和采集频率范围获取多段频域数据；在多段频域数据中，计算相邻采集次数的频域数据的交叠区域；

31、交叠区域平滑模块，用于对交叠区域中的频域数据进行加权计算，得到频域数据对应的加权值；根据频域数据对应的加权值和频域数据计算得到在交叠区域的平滑后数据；

32、频域数据拼接模块，用于处理完所有具有交叠区域的频域数据，按频段顺序将所有频域数据拼接，得到监测频率范围的完整频谱。

33、一种计算机设备，包括存储器和处理器，所述存储器存储有计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现以下步骤：

34、获取监测频率范围；根据监测频率范围和频率步进确定第一次采集中心频率和采集频率范围，利用第一次采集中心频率和采集频率范围得到第一次采样的数据；

35、对第一次采样的数据进行加窗处理，与窗函数逐点相乘后得到加窗后的数据；对加窗后的数据做快速傅里叶变换，得到第一频域数据；通过确定多次采集中心频率和采集频率范围获取多段频域数据；在多段频域数据中，计算相邻采集次数的频域数据的交叠区域；

36、对交叠区域中的频域数据进行加权计算，得到频域数据对应的加权值；根据频域数据对应的加权值和频域数据计算得到在交叠区域的平滑后数据；

37、处理完所有具有交叠区域的频域数据，按频段顺序将所有频域数据拼接，得到监测频率范围的完整频谱。

38、一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现以下步骤：

39、获取监测频率范围；根据监测频率范围和频率步进确定第一次采集中心频率和采集频率范围，利用第一次采集中心频率和采集频率范围得到第一次采样的数据；

40、对第一次采样的数据进行加窗处理，与窗函数逐点相乘后得到加窗后的数据；对加窗后的数据做快速傅里叶变换，得到第一频域数据；通过确定多次采集中心频率和采集频率范围获取多段频域数据；在多段频域数据中，计算相邻采集次数的频域数据的交叠区域；

41、对交叠区域中的频域数据进行加权计算，得到频域数据对应的加权值；根据频域数据对应的加权值和频域数据计算得到在交叠区域的平滑后数据；

42、处理完所有具有交叠区域的频域数据，按频段顺序将所有频域数据拼接，得到监测频率范围的完整频谱。

43、上述一种基于交叠加窗的频谱拼接方法、装置、设备及介质，首先根据监测频率范围和频率步进确定第一次采集中心频率和采集频率范围，利用第一次采集中心频率和采集频率范围得到第一次采样的数据；对第一次采样的数据进行加窗处理，与窗函数逐点相乘后得到加窗后的数据；对加窗后的数据做快速傅里叶变换，得到第一频域数据；通过确定多次采集中心频率和采集频率范围获取多段频域数据；在多段频域数据中，计算相邻采集次数的频域数据的交叠区域，通过对每次采集得到的时域数据进行加窗处理以抑制频谱泄露提高频谱精度，而相邻次采集的频段都有一段交叠的部分，相邻频段的频域数据则依据交叠频段部分的频域数据间的关系来进行调整，使用渐入渐出平滑拼接方法来平滑交叠频段的频域数据，确保交叠频段处的平稳过渡，消除两段数据拼接处的明显跳变以消除频谱拼接处的畸变现象。相较于传统的频谱拼接方法，本方法在进行拼接前，先通过加窗处理得到抑制了频谱泄露的频域数据，再通过渐入渐出的平滑拼接方法处理交叠频段的频域数据实现拼接，得到完整的频谱，这样得到的频谱较传统频谱拼接方法有更高的精度、更少的畸变。