(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 20221094758 8.6 (22)申请日 2022.08.09 (71)申请人 周肖飞 地址 130000 吉林省长 春市南关区绿地中 央公馆A4栋1701号 (72)发明人 周肖飞　周桐　王与洲　 (74)专利代理 机构 成都鱼爪智云知识产权代理 有限公司 513 08 专利代理师 杨洪婷 (51)Int.Cl. G06F 30/20(2020.01) (54)发明名称 一种数字信号处 理算法的研发系统 (57)摘要 本发明提出一种数字信号处理算法的研发 系统， 涉及信号处理领域。 是各种数字信号处理 算法及其计算机程序的自动设计、 自动测试和源 程序代码自动生成系统。 所述数字信号处理算法 包括IIR、 FIR、 维纳、 自适应、 离散小波和小波包 分解与重构等数字滤波器， 还包括频谱、 功率谱、 连续小波变换时频分析器等常用模块。 本发明由 运行在通用计算机上的数字信号处理平台软件 和信号采集器及信号源硬件组成。 所述软件称为 服务终端， 硬件称为信号终端。 用户信号可通过 所述信号终端方便地采集到所述服务终端， 以进 行各种信号处理实验。 本发明可使用户优选数字 信号处理方案， 自动生成能在用户目标系统中运 行的实时信号处理程序， 提高用户项目的开发效 率。 权利要求书4页 说明书14页 附图4页 CN 115238519 A 2022.10.25 CN 115238519 A 1.一种数字信号处理算法的研发系统， 其特征在于， 所述数字信号处理算法包括IIR数 字滤波器、 FI R数字滤波器、 维纳数字滤波器、 自适应数字滤波器、 离散小波和小波包分解与 重构数字滤波器组、 频谱分析器、 功率谱密度分析器、 连续小波变换时频分析器、 波形间互 相关运算器中的任意一种或多种数字信号处理算法的软件实现模块； 所述研发系统包括数 字信号处理平台软件和信号采集器及信号源硬件； 所述数字信号处理平台软件作为本系统 的服务终端， 运行于通用计算机； 所述信号采集器及信号源硬件作为本系统的信号 终端， 是 一种独立的电子仪器； 所述研发系统处理的信号是通过所述信号 终端采集并转换后的数字 信号， 再传输到所述服务终端； 所述服务终端针对所述数字信号在用户的设置下进行各种 可视化的数字信号处理实验； 其中所述数字信号通过各种参数可设置的所述数字信号处理 算法进行处理， 使用户能够针对所处理的信号及要求的结果优选数字信号处理方案， 并由 本系统自动生成能在用户目标系统中实时运行的数字信号处 理源程序代码。 2.根据权利要求1所述的一种数字信号处理算法的研发系统， 其特征在于， 所述服务终 端包含多种 数字滤波器和数字滤波器组设计软件； 所述数字滤波器设计软件包括IIR数字 滤波器设计软件和FIR数字滤波器设计软件； 所述数字滤波器组设计软件是指离散小波和 小波包分解与重构数字滤波器组设计软件； 其中所述IIR数字滤波器设计软件包括巴特沃 斯、 切比雪夫I型、 切比雪夫II型和椭圆数字滤波器四种类型的数字滤波器设计软件； 所述 FIR数字滤波器设计软件包括窗函数法、 频率抽样法和切比雪夫最佳一致逼近法数字滤波 器三种类型的数字滤波器设计软件； 所述各种类型的II R数字滤波器和FI R数字滤波器设计 软件用于分别设计低通、 高通、 带通和带阻数字滤波器； 所述FIR数字滤波器设计软件还用 于设计多通带多阻带、 差 分、 希尔伯特变换数字滤波器； 在各种II R数字滤波器和FI R数字滤 波器设计软件界面中， 用户输入数字滤波器的设计指标， 供软件自动运行设计过程， 生 成所 设计的数字滤波器传输函数对应的单位抽样响应系数数组作为设计结果； 离散小波和小波 包分解与重构数字滤波器组设计软件用于进行多种紧支集和非紧支集正交离散小波变换 数字滤波器组的设计； 在该设计软件界面中， 包括供选择 的小波基， 用户输入设计指标， 供 软件自动运行设计过程， 生成小波分解低通、 小波分解高通、 小波重构低通、 小波重构高通 数字滤波器传输函数对应的单位抽样响应系数数 组作为设计结果； 以上所述设计结果被以 上所述的各设计软件自动拷贝到 剪贴板。 3.根据权利要求1或权利要求2所述的一种数字信号处理算法的研发系统， 其特征在 于， 所述服务 终端包含信号处理仿 真实验软件； 该软件包含多通道数字信号的产生模块、 多 通道多种 数字信号处理算法的实现模块、 多通道数字信号波形参数 的自动测 量模块； 该软 件模块具备多种数字信号处理算法的性能测试和信号处理效果的评估能力； 所述信号处理 仿真实验软件具有用于产生各种参数 的正弦波、 方波、 三角波的确定性信号的数字信号发 生器； 所述信号处理仿真实验软件具有用于产生多种参数 的随机信号发生器； 所述信号处 理仿真实验软件具有用于产生多种参数的方波、 三角波、 指数衰减波的瞬时脉冲发生器； 所 述软件用于读取计算机磁盘文件中存储的多通道用户波形数据； 所述软件用于通过所述信 号终端获得用户采集的多通道实时数字信号的波 形数据； 本系统每一通道的数字信号可由 所述数字信号发生器产生的多种类型和 参数的波形、 磁盘文件中存储的波形、 所述信号终 端实时上传的波形叠加而成； 所述信号处理仿真实验软件具有IIR数字滤波器、 FIR数字滤 波器、 多层离散小波和小波包分解与重构数字滤波器组、 维纳数字滤波器、 各种迭代方法的权　利　要　求　书 1/4 页 2 CN 115238519 A 2自适应数字滤波器的实现程序模块； 所述信号处理仿真实验软件具有信号通道间互相关运 算器的实现程序模块； 所述信号处理仿真实验软件具有基于短时傅里叶变换的频谱分析 器、 基于各种 经典算法和参数模型算法的功率谱密度分析器、 基于连续小波变换 的时频分 析器的实现程序模块； 所述各种数字信号处理算法的实现程序模块均设有相应的参数设置 界面供用户设置各种信号处理模块的运行参数； 其中所述IIR数字滤波器、 FI R数字滤波器、 离散小波和小波包分解与重构数字滤波器组的参数设置界面均包括滤波器或滤波器组的 单位抽样响应系数编辑框， 供用户将各种所述数字滤波器或滤波器组设计软件生成的所述 设计结果即单位抽样响应系数数组从剪 贴板中粘贴到这些编辑框内， 由所述信号处理仿真 实验软件在线自动编译后将这些系数代入相 应数字滤波器或数字滤波器组的实现程序模 块， 以直接实现相应的数字滤波器或数字滤波器组的功能； 用户将上述各种类型 的数字信 号通过上述各种类型的所述数字信号处理算法的实现程序模块进 行实时处理， 通过实时扫 描的时域波形和按数据段长及位移量实时更新的频域波形直接观察各种算法的实际运行 效果； 与此同时， 所述信号波形参数 的自动测 量模块按用户的设置自动 实时测量并显示处 理后的信号波形 的各种参数， 以定量评估信号处理的效果。 所述信号处理仿真实验软件以 各种信号处理算法的软件模块为基本单元， 以将本系统实现的各种数字信号处理模块的实 现程序拷贝到剪贴板， 供用户粘贴到自己的软件项目中编译后直接实现相应的数字信号处 理功能。 4.根据权利要求3所述的一种数字信号处理算法的研发系统， 其特征在于， 对于所述服 务终端的信号处理仿真实验软件， 用于在软件的信息查阅界面中查看所设计的各种数字滤 波器或数字滤波器组的单位抽样响应系数数组和滤波器参数， 以供用户将这些数组和参数 进行拷贝， 以在用户目标系统中快速实现各种不同功能的数字滤波器； 供用户将这些拷贝 的数字滤波器单位抽样响应系数源程序代码直接粘贴到自己的软件项目中， 编译后实现相 应的数字滤波器功能； 对于IIR和FI R数字滤波器以及离散小波和小波包分解与重构数字滤 波器组， 在所述信号处理仿 真实验软件自动生成的实现软件代码中都有相应的标识 位置用 于嵌入这些数字滤波器或数字滤波器组的单位抽样响应系数数组和各种滤波器参数， 以快 速实现不同功能的数字滤波器或数字滤波器组。 5.根据权利要求3所述的一种数字信号处理算法的研发系统， 其特征在于， 在所述服务 终端的信号处理仿 真实验软件中， 各种数字信号处理软件模块的运行通过软件开关开启和 关闭； 所述信号处理仿真实验软件用于设置离散小波或小波包分解与重构的层数、 小波或 小波包系 数的处理方式、 小波或小波包系 数阈值、 小波或小波包变换在信号处理流程中的 运行位置； 用于 设置各通道各IIR和FI R数字滤波器的级 联方式和在信号处理流程中的运行 位置； 用于设置维纳滤波器和各种自适应滤波器的滤波通道和期望响应通道的通道号； 用 于设置维纳滤波器的阶数、 平均队列长度、 训练 时长和信号输出方式； 用于 设置自适应滤波 器的迭代算法、 收敛因子、 加权因子等参数； 用于设置频谱图的快速傅里叶变换点数即段 长、 显示的频率范围、 窗函数和位移 量； 用于设置经典法功 率谱密度图的算法序号、 窗函数、 快速傅里叶变换点数、 参与运算的数据段数、 段长、 段交叠长度和位移量； 用于设置参数模 型法功率谱密度图的算法序号、 段长、 阶数和位移 量； 用于设置时频图的连续小波变换小波 基函数、 尺度数、 最小尺度、 尺度递增方式、 尺度公差、 尺度公比和位移量； 用于设置信号间 互相关运算测量延迟算法的源通道号、 目标通道号和快速傅里叶变换点数； 所述信号处理权　利　要　求　书 2/4 页 3 CN 115238519