本發(fā)明涉及數(shù)據(jù)采集和信號處理技術(shù)領(lǐng)域，具體講是一種自適應(yīng)調(diào)整高速采樣速率的方法。

背景技術(shù)：
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在實(shí)際數(shù)據(jù)采集中,采樣信號通常會有噪聲干擾，用傳統(tǒng)的LMS算法雖然簡單，但收斂速度受到限制。目前對LMS算法改進(jìn)有塊處理LMS算法和變步長LMS算法，塊處理LMS算法減少了運(yùn)算量而收斂速度不變，變步長LMS算法考慮的是如何加快收斂速度而運(yùn)算量沒有改變。在采樣過程中，由于抽樣值、采樣通道數(shù)等相關(guān)因素會動態(tài)變化，所以，采樣率如何做相應(yīng)的調(diào)整，使得跟上其它因素的動態(tài)變化，成為我們當(dāng)前需要解決的問題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
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本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是，提供一種能夠消除噪聲，加快收斂速度，減少運(yùn)算量的自適應(yīng)調(diào)整高速采樣速率的方法。

本發(fā)明的技術(shù)解決方案是，提供一種自適應(yīng)調(diào)整高速采樣速率的方法，該方法包括以下步驟：

①信號采集步驟：接收機(jī)系統(tǒng)使能后，采集差分模擬信號經(jīng)模數(shù)轉(zhuǎn)換器后的數(shù)字信號，將采樣值提交給信號濾波步驟；

②信號濾波步驟：獲取到采樣信號，采用塊處理LMS與變步長LMS相結(jié)合的方式對采樣數(shù)據(jù)進(jìn)行濾波，去除噪聲干擾；

③調(diào)整采樣速率步驟：根據(jù)信號濾波步驟提交的濾波后的數(shù)據(jù)，采樣率根據(jù)采樣的通道數(shù)、抽樣值、采樣信號的傳輸速度改變而擴(kuò)大或縮小。

優(yōu)選地，本發(fā)明所述的自適應(yīng)調(diào)整高速采樣速率的方法，其中，在所述的信號采集步驟中，接收機(jī)每次每個通道讀取256個采樣數(shù)據(jù)，在所述的信號濾波步驟中，使用塊處理LMS與變步長LMS相結(jié)合的方式對采用數(shù)據(jù)進(jìn)行濾波，權(quán)值計(jì)算公式如下：

其中，W(n)為權(quán)值向量，X(n)為輸入向量，e(n)為期望輸出與實(shí)際輸出之間的偏差，α>0控制函數(shù)的形狀，β>0控制函數(shù)的取值范圍,α和β均為常量。

優(yōu)選地，本發(fā)明所述的自適應(yīng)調(diào)整高速采樣速率的方法，其中，在所述的調(diào)整采樣速率步驟中，開始采樣率為F₀，采樣的通道數(shù)為M₀，抽樣值為N₀，采樣信號的傳輸速度為V₀，所述的調(diào)整采樣速率步驟具體細(xì)化為：

步驟①：判斷傳輸速度V是否變化，若有變化進(jìn)入步驟②，否則進(jìn)入步驟③；

步驟②：傳輸速度V變?yōu)閂₀的p倍，則采樣率F₀變?yōu)樵瓉淼膒倍，V值賦給V₀，其中，p為整數(shù)或小數(shù)，對應(yīng)放大或縮小；

步驟③：判斷抽樣值N是否變化，若有變化進(jìn)入步驟④，否則進(jìn)入步驟⑤；

步驟④：抽樣值N變?yōu)镹₀的q倍，則采樣率F₀變?yōu)樵瓉淼膓倍,N值賦給N₀，其中，q為整數(shù)或小數(shù)，對應(yīng)放大或縮?。?/p>

步驟⑤：判斷采樣通道數(shù)M是否變化，若有變化進(jìn)入步驟⑥，否則隔1秒的間隔再次進(jìn)入步驟①；

步驟⑥：采樣通道數(shù)M變?yōu)镸₀的r倍，則采樣率F₀變?yōu)樵瓉淼?/r倍,M值賦給M₀，其中，r為整數(shù)或小數(shù)，對應(yīng)放大或縮小。

本發(fā)明一種自適應(yīng)調(diào)整高速采樣速率的方法具有的有益效果是：本發(fā)明將采樣的數(shù)據(jù)采用塊處理LMS和變步長LMS結(jié)合的方式進(jìn)行濾波，不但消除了噪聲，而且減少了運(yùn)算量，提高了收斂速度，與此同時，本發(fā)明中的采樣率根據(jù)采樣的通道數(shù)、抽樣值、傳輸速度變化而變化，從而增強(qiáng)系統(tǒng)的自適應(yīng)性，使其在數(shù)據(jù)采集和信號處理領(lǐng)域里具有較好的實(shí)用價值。

附圖說明：

圖1是本發(fā)明的功能框圖；

圖2為本發(fā)明中調(diào)整采樣率流程圖。

具體實(shí)施方式：

下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式對本發(fā)明一種自適應(yīng)調(diào)整高速采樣速率的方法作進(jìn)一步說明：

如圖1和圖2所示，本發(fā)明一種自適應(yīng)調(diào)整高速采樣速率的方法包括信號采集、信號濾波和調(diào)整采樣速率三大步驟，這三大步驟具體如下：

信號采集步驟：接收機(jī)系統(tǒng)使能后，采集差分模擬信號經(jīng)模數(shù)轉(zhuǎn)換器后的數(shù)字信號，將采樣值提交給信號濾波步驟。

信號濾波步驟：接收機(jī)每次每個通道獲得256個采樣數(shù)據(jù)，接收到的數(shù)據(jù)在實(shí)際環(huán)境中受到噪聲的干擾，采用自適應(yīng)濾波算法，得到去除噪聲后的數(shù)據(jù)。最小均方誤差算法(LMS)運(yùn)算簡單，采用塊處理LMS算法可降低運(yùn)算量，與變步長的LMS算法結(jié)合，則還可以加快收斂速度。

LMS算法公式如下：

e(n)＝d(n)-X(n)*W(n)

W(n+1)＝W(n)+2u*e(n)*X(n)

其中，X(n)為輸入向量，W(n)為權(quán)值向量，d(n)為期望輸出，e(n)為期望輸出與實(shí)際輸出之間的偏差,u為步長因子，可以用來控制收斂速率，n為迭代次數(shù)。

塊處理LMS公式如下：

其中K為采樣點(diǎn)的個數(shù)。

對一個通道一次收到的256個采樣數(shù)據(jù)使用如下公式：

針對u值，使用變步長LMS算法：

u(n)＝β*(1-exp(-α*e(n)*e(n)*e(n)))

其中，參數(shù)α>0控制函數(shù)的形狀，參數(shù)β>0控制函數(shù)的取值范圍，α和β均為常量。此公式比直接用e(n)的Sigmoid函數(shù)計(jì)算簡單，同時用e(n)的立方能夠進(jìn)一步增強(qiáng)e(n)接近0時，u(n)緩慢變化的特性。

一次收到256個采樣數(shù)據(jù)與變步長LMS相結(jié)合，權(quán)值計(jì)算如下：

調(diào)整采樣速率三大步驟：根據(jù)信號濾波步驟提交的濾波后的數(shù)據(jù)，采樣率根據(jù)采樣的通道數(shù)、抽樣值、采樣信號的傳輸速度改變而擴(kuò)大或縮小。在所述的調(diào)整采樣速率步驟中，開始采樣率為F₀，采樣的通道數(shù)為M₀，抽樣值為N₀，采樣信號的傳輸速度為V₀，所述的調(diào)整采樣速率步驟具體細(xì)化為：

步驟①：判斷傳輸速度V是否變化，若有變化進(jìn)入步驟②，否則進(jìn)入步驟③；

步驟②：傳輸速度V變?yōu)閂₀的p倍，則采樣率F₀變?yōu)樵瓉淼膒倍，V值賦給V₀，其中，p為整數(shù)或小數(shù)，對應(yīng)放大或縮?。?/p>

步驟③：判斷抽樣值N是否變化，若有變化進(jìn)入步驟④，否則進(jìn)入步驟⑤；

步驟④：抽樣值N變?yōu)镹₀的q倍，則采樣率F₀變?yōu)樵瓉淼膓倍,N值賦給N₀，其中，q為整數(shù)或小數(shù)，對應(yīng)放大或縮??；

步驟⑤：判斷采樣通道數(shù)M是否變化，若有變化進(jìn)入步驟⑥，否則隔1秒的間隔再次進(jìn)入步驟①；

步驟⑥：采樣通道數(shù)M變?yōu)镸₀的r倍，則采樣率F₀變?yōu)樵瓉淼?/r倍,M值賦給M₀，其中，r為整數(shù)或小數(shù)，對應(yīng)放大或縮小。

本發(fā)明在信號采集、信號濾波和調(diào)整采樣速率中，可以選用的硬件芯片如數(shù)字信號處理芯片(DSP)、現(xiàn)場可編程門陣列(FPGA)等來實(shí)現(xiàn)。根據(jù)上述調(diào)整采樣速率的具體方法，在本發(fā)明實(shí)施時，用14位采樣，我們可以列舉出：當(dāng)SRIO采樣傳輸速度為2500M，抽樣數(shù)為1，通道數(shù)為16，此時采樣率為10M；若僅抽樣數(shù)變?yōu)?，其它變量暫時不變，則采樣率為20M；若采樣傳輸速度再變?yōu)?250M，其它變量暫時不變，則采樣率為10M；若通道數(shù)再變?yōu)?，其它變量暫時不變，則采樣率為20M。

以上所述的實(shí)施方式僅僅是對本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式進(jìn)行描述，并非對本發(fā)明的范圍進(jìn)行限定，在不脫離本發(fā)明設(shè)計(jì)精神的前提下，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員對本發(fā)明的技術(shù)方案做出的各種變形和改進(jìn)，均應(yīng)落入本發(fā)明權(quán)利要求書確定的保護(hù)范圍內(nèi)。