信号采样处理方法、装置、设备和存储介质

技术领域

本发明涉及信号采样技术领域，具体涉及一种信号采样处理方法、装置、设备和存储介质。

背景技术

在单片机进行AD采样时，尽管采集板卡中包含了硬件滤波单元，但存在采集信号毛刺较多的情况，因此，目前常用的数据处理方法是采用软件滤波的方式，大多采用均值滤波或者中值滤波的处理方法。

但是，传统软件滤波的方式是在单次采样周期内采集若干个数据点，然后求均值的处理，如果信号的变化速率较高，采用传统的软件滤波方式进行采样处理，会导致信号采样的准确率较低。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种信号采样处理方法、装置、设备和存储介质，以解决现有技术中如果信号的变化速率较高，采用传统的软件滤波方式进行采样处理，会导致信号采样的准确率较低的问题。

为实现以上目的，本发明采用如下技术方案：

一种信号采样处理方法，包括：

获取待采样信号的信号类型、当前信号变化速率和预先设定的采样频率；

根据所述信号类型、所述当前信号变化速率和所述采样频率，确定采样窗口宽度和窗口移动步长；

根据所述采样窗口宽度和所述窗口移动步长，对所述待采样信号进行采样处理，确定每次采样的采样值。

进一步地，上述信号采样处理方法中，所述根据所述信号类型、所述当前信号变化速率和所述采样频率，确定采样窗口宽度和窗口移动步长，包括：

根据所述信号类型和所述采样频率，确定初始窗口宽度；

根据所述当前信号变化速率，对所述初始窗口宽度进行调整，得到所述采样窗口宽度；

根据所述当前信号变化速率和所述采样窗口宽度，确定所述窗口移动步长。

进一步地，上述信号采样处理方法中，所述根据所述当前信号变化速率，对所述初始窗口宽度进行调整，得到所述采样窗口宽度，包括：

获取预先设定的信号变化速率与窗口宽度相关联的调整规则；

利用所述当前信号变化速率与所述调整规则进行匹配，确定窗口宽度调整值；

根据所述窗口宽度调整值，对所述初始窗口宽度进行调整，得到所述采样窗口宽度。

进一步地，上述信号采样处理方法中，所述根据所述当前信号变化速率和所述采样窗口宽度，确定所述窗口移动步长，包括：

对所述当前信号变化速率与预设速率范围进行对比；

若所述当前信号变化速率在所述预设速率范围内，则将处于第一阈值和第二阈值之间的第一数值作为所述窗口移动步长；

若所述当前信号变化速率大于所述预设速率范围，则将小于所述第一阈值的第二数值作为所述窗口移动步长；

若所述当前信号变化速率小于所述预设速率范围，则将大于所述第二阈值的第三数值作为所述窗口移动步长；

其中，所述第一阈值等于所述采样窗口宽度的一半，所述第二阈值等于所述采样窗口宽度。

进一步地，上述信号采样处理方法中，所述根据所述采样窗口宽度和所述窗口移动步长，对所述待采样信号进行采样处理，确定每次采样的采样值，包括：

根据所述采样窗口宽度和所述窗口移动步长，确定对所述待采样信号每次采样的所有数据值；

对每次采样的所有数据值进行求均值处理，得到每次采样的采样值。

本发明还提供了一种信号采样处理装置，包括：

获取模块，用于获取待采样信号的信号类型、当前信号变化速率和预先设定的采样频率；

确定模块，用于根据所述信号类型、所述当前信号变化速率和所述采样频率，确定采样窗口宽度和窗口移动步长；

采样处理模块，用于根据所述采样窗口宽度和所述窗口移动步长，对所述待采样信号进行采样处理，确定每次采样的采样值。

进一步地，上述信号采样处理装置中，所述确定模块包括：初始窗口确定单元、调整单元和步长确定单元；

所述初始窗口确定单元，用于根据所述信号类型和所述采样频率，确定初始窗口宽度；

所述调整单元，用于根据所述当前信号变化速率，对所述初始窗口宽度进行调整，得到所述采样窗口宽度；

所述步长确定单元，用于根据所述当前信号变化速率和所述采样窗口宽度，确定所述窗口移动步长。

进一步地，上述信号采样处理装置中，所述调整单元，具体用于：

获取预先设定的信号变化速率与窗口宽度相关联的调整规则；

利用所述当前信号变化速率与所述调整规则进行匹配，确定窗口宽度调整值；

根据所述窗口宽度调整值，对所述初始窗口宽度进行调整，得到所述采样窗口宽度。

进一步地，上述信号采样处理装置中，所述步长确定单元，具体用于：

对所述当前信号变化速率与预设速率范围进行对比；

若所述当前信号变化速率在所述预设速率范围内，则将处于第一阈值和第二阈值之间的第一数值作为所述窗口移动步长；

若所述当前信号变化速率大于所述预设速率范围，则将小于所述第一阈值的第二数值作为所述窗口移动步长；

若所述当前信号变化速率小于所述预设速率范围，则将大于所述第二阈值的第三数值作为所述窗口移动步长；

其中，所述第一阈值等于所述采样窗口宽度的一半，所述第二阈值等于所述采样窗口宽度。

进一步地，上述信号采样处理装置中，所述采样处理模块，具体用于：

根据所述采样窗口宽度和所述窗口移动步长，确定对所述待采样信号每次采样的所有数据值；

对每次采样的所有数据值进行求均值处理，得到每次采样的采样值。

本发明还提供了一种信号采样处理设备，其特征在于，包括：处理器以及与所述处理器相连的存储器；

所述存储器用于存储计算机程序，所述计算机程序至少用于执行上述信号采样处理方法；

所述处理器用于调用并执行所述计算机程序。

本发明还提供了一种存储介质，其特征在于，所述存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时，实现上述信号采样处理方法的各个步骤。

一种信号采样处理方法、装置、设备和存储介质，方法包括：获取待采样信号的信号类型、当前信号变化速率和预先设定的采样频率；根据信号类型、当前信号变化速率和采样频率，确定采样窗口宽度和窗口移动步长；根据采样窗口宽度和窗口移动步长，对待采样信号进行采样处理，确定每次采样的采样值。采用本发明的技术方案，可以根据当前信号变化速率对采样窗口宽度和窗口移动步长进行设置，对于变化速率不同的信号的采样设置不同的采样窗口宽度和窗口移动步长，信号变化速率较高时，可以减小采样窗口宽度和窗口移动步长，从而增加采样点与数据量，提高采样准确率。

应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本发明。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明的信号采样处理方法一种实施例提供的流程图；

图2是图1中采样窗口的窗口平移滤波示意图；

图3是本发明的信号采样处理装置一种实施例提供的结构示意图；

图4是本发明的信号采样处理设备一种实施例提供的结构示意图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本发明的技术方案进行详细的描述。显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所得到的所有其它实施方式，都属于本发明所保护的范围。

图1是本发明的信号采样处理方法一种实施例提供的流程图，如图1所示，本实施例的信号采样处理方法具体包括如下步骤：

S101、获取待采样信号的信号类型、当前信号变化速率和预先设定的采样频率。

在进行信号采样时，会预先设置采样频率，本实施例中，需要获取待采样信号的信号类型、当前信号变化速率和预先设定的采样频率。其中，信号类型包括：温度信号、压强信号、流量信号、电流信号、电压信号等。

S102、根据信号类型、当前信号变化速率和采样频率，确定采样窗口宽度和窗口移动步长。

根据获取到的信号类型、当前信号变化速率和采样频率，判断对待采样信号采样时的采样窗口宽度和窗口移动步长。

进一步地，本步骤具体包括如下步骤：

第一，根据信号类型和采样频率，确定初始窗口宽度。

不同信号类型和不同采样频率，在进行信号采样时，采样的窗口宽度并不相同，例如，对于一些变化不是很大的信号类型，在初始窗口宽度可以设置的大一些，采样频率较大时，初始宽度信号可以设置的小一些，因此，首先需要根据待采样信号的信号类型以及采样频率，确定初始窗口宽度。

第二，根据当前信号变化速率，对初始窗口宽度进行调整，得到采样窗口宽度。

确定了初始窗口宽度后，需要根据当前信号变化速率，对初始窗口宽度进行调整，从而确定采样窗口宽度。

具体地，首先需要获取预先设定的信号变化速率与窗口宽度相关联的调整规则。其中，不同的信号变化速率对应不同的窗口宽度调整规则，信号变化速率越高，则需要减小窗口宽度，从而能够提高采样的准确度，因此，需要预先设定信号变化速率与窗口宽度相关联的调整规则。然后，利用当前信号变化速率与调整规则进行匹配，确定窗口宽度调整值。最后，根据窗口宽度调整值，对初始窗口宽度进行调整，从而得到采样窗口宽度。

例如，当前信号变化速率不高时，采样窗口宽度可以选择大一些，可以为20到30个采样点左右；对于电流电压等高速信号的采样，窗口宽度可以设置到5到10个采样点左右。图2是图1中采样窗口的窗口平移滤波示意图，如图2所示，采样窗口宽度为5个采样点。

第三，根据当前信号变化速率和采样窗口宽度，确定窗口移动步长。

本实施例还需要根据当前信号变化速率和采样窗口宽度，确定窗口移动步长，从而确定两次信号采样的间隔。

具体地，首先需要对当前信号变化速率与预设速率范围进行对比。其中，预先速率范围为预先设置的范围，如果当前信号变化速率在该预设速率范围内，则说明当前信号变化速率正常，如果当前信号变化速率小于该预设速率范围，则说明当前信号变化速率较慢，如果当前信号变化速率大于该预设速率范围，则说明当前信号变化速率较快。

其次，如果当前信号变化速率在预设速率范围内，则将处于第一阈值和第二阈值之间的第一数值作为窗口移动步长。其中，第一阈值等于采样窗口宽度的二分之一，第二阈值等于采样窗口宽度。也就是说，如果当前信号变化速率正常，窗口移动步长则大于采样窗口宽度的二分之一且小于采样窗口宽度。如图2所示，窗口移动步长为3个采样点。

如果当前信号变化速率大于预设速率范围，则将小于第一阈值的第二数值作为窗口移动步长。也就是说，如果当前信号变化速率较快，窗口移动步长则小于采样窗口宽度的二分之一。

如果当前信号变化速率小于预设速率范围，则将大于第二阈值的第三数值作为窗口移动步长。也就是说，如果当前信号变化速率较慢，窗口移动步长则大于采样窗口宽度。

这样，对于变化速率快的信号(例如电压信号、电流信号等)，每次采样窗口的移动步长较小，每次采样窗口之间的重叠部分也越多，可以使采样更加密集，提高采样的准确度。对于变化速率慢的信号(例如温度信号等)，每次采样窗口的移动步长较大，两次采样窗口之间的间隔也就较大，采样的次数以及之后需要对每次采样的数据进行滤波的次数也就越少，从而能够减轻主控的数据运算量，提高运行效率。

S103、根据采样窗口宽度和窗口移动步长，对待采样信号进行采样处理，确定每次采样的采样值。

确定了对待采样信号采样时的采样窗口宽度和窗口移动步长后，根据采样窗口宽度和窗口移动步长，对待采样信号进行采样处理，从而确定每次采样的采样值。

进一步地，本步骤具体包括如下步骤：

第一，根据采样窗口宽度和窗口移动步长，确定对待采样信号每次采样的所有数据值。第二，对每次采样的所有数据值进行求均值处理，得到每次采样的采样值。

在具体实施例中，假设待采样信号为f(t)，采样窗口宽度为T，窗口移动步长为n。在第i次采样时，采样的数据值包括{f(i),f(i+1)…,f(i+T-1)}，采集完成后进行求均值处理，滤波后的值

另外，本实施例中，当前信号变化速率是进行实时获取的，当待采样信号的信号变化速率发生改变时，根据当前信号变化速率确定的采样窗口宽度和窗口移动步长也会相应发生改变，提高了信号采样处理的灵活性。

本实施例的信号采样处理方法，获取待采样信号的信号类型、当前信号变化速率和预先设定的采样频率；根据信号类型、当前信号变化速率和采样频率，确定采样窗口宽度和窗口移动步长；根据采样窗口宽度和窗口移动步长，对待采样信号进行采样处理，确定每次采样的采样值。采用本发明的技术方案，可以根据当前信号变化速率对采样窗口宽度和窗口移动步长进行设置，对于变化速率不同的信号的采样设置不同的采样窗口宽度和窗口移动步长，信号变化速率较高时，可以减小采样窗口宽度和窗口移动步长，从而增加采样点与数据量，提高采样准确率。

为了更全面，对应于本发明实施例提供的信号采样处理方法，本申请还提供了信号采样处理装置。

图3是本发明的信号采样处理装置一种实施例提供的结构示意图，如图3所示，本实施例的信号采样处理装置包括：获取模块11、确定模块12和采样处理模块13。

获取模块11，用于获取待采样信号的信号类型、当前信号变化速率和预先设定的采样频率；

确定模块12，用于根据信号类型、当前信号变化速率和采样频率，确定采样窗口宽度和窗口移动步长；

采样处理模块13，用于根据采样窗口宽度和窗口移动步长，对待采样信号进行采样处理，确定每次采样的采样值。

本实施例的信号采样处理装置，可以根据当前信号变化速率对采样窗口宽度和窗口移动步长进行设置，对于变化速率不同的信号的采样设置不同的采样窗口宽度和窗口移动步长，信号变化速率较高时，可以减小采样窗口宽度和窗口移动步长，从而增加采样点与数据量，提高采样准确率。

进一步地，本实施例的信号采样处理装置中，确定模块12包括：初始窗口确定单元、调整单元和步长确定单元。

初始窗口确定单元，用于根据信号类型和采样频率，确定初始窗口宽度；

调整单元，用于根据当前信号变化速率，对初始窗口宽度进行调整，得到采样窗口宽度；

步长确定单元，用于根据当前信号变化速率和采样窗口宽度，确定窗口移动步长。

进一步地，本实施例的信号采样处理装置中，调整单元，具体用于：

获取预先设定的信号变化速率与窗口宽度相关联的调整规则；利用当前信号变化速率与调整规则进行匹配，确定窗口宽度调整值；根据窗口宽度调整值，对初始窗口宽度进行调整，得到采样窗口宽度。

进一步地，本实施例的信号采样处理装置中，步长确定单元，具体用于：

对当前信号变化速率与预设速率范围进行对比；若当前信号变化速率在所述预设速率范围内，则将处于第一阈值和第二阈值之间的第一数值作为窗口移动步长；若当前信号变化速率大于预设速率范围，则将小于第一阈值的第二数值作为窗口移动步长；若当前信号变化速率小于预设速率范围，则将大于第二阈值的第三数值作为窗口移动步长；其中，第一阈值等于采样窗口宽度的一半，第二阈值等于采样窗口宽度。

进一步地，本实施例的信号采样处理装置中，采样处理模块，具体用于根据采样窗口宽度和窗口移动步长，确定对待采样信号每次采样的所有数据值；对每次采样的所有数据值进行求均值处理，得到每次采样的采样值。

关于上述实施例中的装置，其中各个模块执行操作的具体方式已经在有关该方法的实施例中进行了详细描述，此处将不做详细阐述说明。

图4是本发明的信号采样处理设备一种实施例提供的结构示意图，如图4所示，本实施例的信号采样处理设备包括处理器21以及与处理器21相连的存储器22；存储器22用于存储计算机程序，所述计算机程序至少用于执行上述实施例的信号采样处理方法；处理器21用于调用并执行所述计算机程序。

本实施例的信号采样处理设备，可以根据当前信号变化速率对采样窗口宽度和窗口移动步长进行设置，对于变化速率不同的信号的采样设置不同的采样窗口宽度和窗口移动步长，信号变化速率较高时，可以减小采样窗口宽度和窗口移动步长，从而增加采样点与数据量，提高采样准确率。

本发明还提供了一种存储介质，其上存储有计算机程序，计算机程序被处理器执行时，实现以上的信号采样处理方法的各个步骤。

可以理解的是，上述各实施例中相同或相似部分可以相互参考，在一些实施例中未详细说明的内容可以参见其他实施例中相同或相似的内容。

需要说明的是，在本发明的描述中，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。此外，在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是指至少两个。

流程图中或在此以其他方式描述的任何过程或方法描述可以被理解为，表示包括一个或更多个用于实现特定逻辑功能或过程的步骤的可执行指令的代码的模块、片段或部分，并且本发明的优选实施方式的范围包括另外的实现，其中可以不按所示出或讨论的顺序，包括根据所涉及的功能按基本同时的方式或按相反的顺序，来执行功能，这应被本发明的实施例所属技术领域的技术人员所理解。

应当理解，本发明的各部分可以用硬件、软件、固件或它们的组合来实现。在上述实施方式中，多个步骤或方法可以用存储在存储器中且由合适的指令执行系统执行的软件或固件来实现。例如，如果用硬件来实现，和在另一实施方式中一样，可用本领域公知的下列技术中的任一项或他们的组合来实现：具有用于对数据信号实现逻辑功能的逻辑门电路的离散逻辑电路，具有合适的组合逻辑门电路的专用集成电路，可编程门阵列(PGA)，现场可编程门阵列(FPGA)等。

本技术领域的普通技术人员可以理解实现上述实施例方法携带的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件完成，所述程序可以存储于一种计算机可读存储介质中，该程序在执行时，包括方法实施例的步骤之一或其组合。

此外，在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理模块中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个模块中。上述集成的模块既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能模块的形式实现。所述集成的模块如果以软件功能模块的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，也可以存储在一个计算机可读取存储介质中。

上述提到的存储介质可以是只读存储器，磁盘或光盘等。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。