[发明专利]数字噪声源、数据处理系统及数据处理方法

说明书

一种数字噪声源，基于数字处理器实现，其特征在于：所述数字处理器包括时钟触发单元、用于在噪声数据生成过程中存储噪声数据的寄存器A、用于数据缓存的1位寄存器B和用于存储生成后噪声数据的寄存器C；噪声数据的级数为N，数据格式为A＝(A₁,A₂,…A_n)；时钟触发单元获取时钟信号后，更新并生成数字噪声。一种数据处理系统，可产生如上所述的噪声源。一种数据处理方法，将上述噪声与模拟数字转换器采集的数据叠加，以生成新的数据用以后续数据处理。本方法可减少谐波失真带来的影响，从而进一步提高数据处理的精度。

技术领域

本发明属于数据处理技术领域，涉及一种数字噪声源，同时还涉及一种采用该噪声源进行数据处理的数据处理方法。

背景技术

当前，ADC的采样位数越来越宽，导致后续的计算也越来越复杂，计算过程中产生的位宽也越来愈大。目前FPGA、DSP等数字器件进行滤波、抽取、FFT、数字下降频等计算的时候，由于位数有限或者采用定点计算，而计算的中间过程将会造成比采集数据更大位宽的数据，导致计算的时候的数据低位会丢失，造成很大的误差。

以近地表FDEM观测系统(近地表频率域电磁法观测系统)为例，通常采用FPGA、DSP、ARM等数字处理器来实现数据的滤波、数据的抽取、求取频点的幅相特性，整个计算使用加减乘除等，这个计算过程的中间会产生大位宽的数据，远高于FPGA、DSP、ARM的位宽要求，造成一定的低位损失，由谐波产生的失真及噪声就体现在最后的结果中。从而给近地表FDEM观测系统的数据采集与处理造成了一定的数据失真。

对于数据失真的处理，常用的有两种方法：其一是针对在数字处理器中低位丢失带来的影响问题，大多数情况下直接丢失，忽略谐波失真对数据结果的影响；其二是利用模拟的噪声源输入到ADC采样端，但是由于该噪声信号的带宽、幅度控制等问题处理不妥当会引入新的误差即噪声，成本高，实现复杂，模拟信号耦合到ADC前端容易引入噪声、成本高、设计复杂，还需要在数字端进行复杂的去除该噪声处理。

再以近地表FDEM观测系统(近地表频率域电磁法观测系统)为例，目前近地表FDEM观测系统没有对低位丢失的数据进行任何处理，导致谐波失真过大，也没有针对近地表FDEM观测系统数据计算位宽数据丢失问题进行任何分析。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术中，由于采样数据位宽及数据运算导致的数据位丢失、数据失真的问题，提供一种用于数据处理用的数字噪声源，同时还提供一种降低误差的数据处理方法。

为实现以上目的，本发明提供以下技术方案：一种数字噪声源，基于数字处理器实现，数字处理器包括时钟触发单元、用于在噪声数据生成过程中存储噪声数据的寄存器A、用于数据缓存的1位寄存器B和用于存储生成后噪声数据的寄存器C；噪声数据的级数为N，数据格式为A＝(A₁,A₂,…A_n)；时钟触发单元获取时钟信号后，更新并生成数字噪声，步骤包括：

S1：初始令A_n＝1，A₁，A₂，……A_n-1均为0；

S2：寄存器B缓存数据，B＝A₁；

S3：时钟触发单元获取时钟信号后，数字处理器按下式计算噪声数据，A_n＝A_n-1，A_n-1＝A_n-2，……，A₃＝A₂，A₂＝B；

S4：将步骤S3中更新完的数据传递至寄存器D，并输出，随后重复步骤S2至S4。

优选的是：根据待处理数据的数据分辨率D1、数据有效位D2，获得数据失效精度N，其中N＝D1-D2，N为4～7间的整数。