CN1791150A - 信号检测方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种信号检测方法，包括：预设对信号进行检测的信号检测窗；根据所述信号检测窗窗口大小及信号持续时长预设检测到所述信号的判决条件，所述判决条件包括信号检测窗内全为有效信号时应达到的高判决门限、相应所述信号持续时长的连续个信号检测窗检测中最低应达到所述高判决门限的连续信号检测窗个数，与达到所述高判决门限的连续信号检测窗前后相邻的信号检测窗中其中有一个信号检测窗内最低应达到的低判决门限；根据所述判决条件进行信号检测，若检测到符合所述判决条件的信号，则判断检测到所需信号，否则继续进行检测。另外，本发明还公开一种相应的信号检测装置以及应用的一种DMTF信号检测方法及装置。本发明有效提高了信号检测精度。

Description

信号检测方法及装置

技术领域

本发明涉及通信中的信号检测技术，更具体的说，本发明涉及一种采用信号检测窗对信号进行检测的信号检测方法及装置。

背景技术

在目前的通信网络中，信号检测是应用非常普遍的技术，通常，信号具有时域特性和频域特性，根据信号变化原理，信号可以在时域和频域之间进行相应转换，因此，在对信号进行检测时，可通过将信号从时域变化到频域中，然后检测频域内的能量，若检测时段内有一个信号检测窗内的能量大于预定阀值时，则判断检测到所需的信号。

采用上述信号检测技术，由于信号输出时刻的不确定性，在检测时，通常是通过连续的信号检测窗进行检测的，即预设信号检测窗内全为有效信号时的能量预定阀值，若在连续的信号检测窗检测中检测到一个信号检测窗内信号能量达到所述预定阀值，则判断检测到所需的信号。采用这样的方式虽然可实现对信号的检测，但在检测时无法确知信号的输入时刻，因此，相应该信号时长的连续信号检测中检测结果是针对信号检测窗全为有效信号时设置的预定阀值，还有部分信号检测窗内不全为有效信号时的信号检测窗的检测结果做了无效的检测。

以待检测的信号为双音多频(DTMF，Dual Tone Multi-Frequency)信号来说，针对DTMF信号一个号码由两个频率组成的特点，通过检测该DTMF信号在频域的能量可以实现对该DTMF信号的检测。

例如一种目前普遍采用的对DTMF信号检测的信号检测装置如图1所示。

首先通过带通滤波器和高通滤波器将DTMF信号的低频群(697、770、852、941)和高频群(1209、1336、1477、1633)信号分开，然后对所述低频群和高频群信号进行能量运算以检测是否存在相应DTMF频率的信号，如果存在，则输出相应的低频率和高频率，最后根据这两个频率得到相应的DTMF号码。

目前国标中规定DTMF信号最短为40ms，而固定电话网络或移动电话网络中的语音采样频率一般为8KHz，这样40ms的DTMF信号实际上为320个采样点，为此，上述在进行高频群和低频群能量运算时一般采用离散Fourier变换即DFT方法进行计算，即采用一个信号检测窗，然后分别对该信号检测窗内的点进行4个高频或4个低频的能量计算，算出能量较高的一个，如果这个能量较高的频率达到某一个能量门限，则可认为在这个检测窗中含有这一频率，否则，继续下一信号检测窗的检测。

一般的，信号检测窗越小，则窗口内包含的信息也越少，信号检测越不准确，因此，信号检测窗不能开得太小；但对于持续时长较短的信号，信号检测窗也不能开得太大，例如，DTMF信号，由于国标40ms最短长度的规定，检测窗也不能开得太大，否则，无法保证检测结果准确。

根据上述信号检测的原理，参考图2，对于一个DTMF信号，由于DTMF信号最短为40ms，因此信号检测窗最大只能定到20ms，这样才能保证至少有一次信号检测窗内全部数据都是有效DTMF信号，最多可能有两次信号检测窗内全部数据都是有效DTMF信号，这样，用20ms的信号检测窗来检测，在检测过程中，只要检测到有信号能量过该信号检测窗20ms的DTMF信号能量门限，则判断检测到该DTMF信号。

但从图2可以看出，相应40ms时长的DTMF信号检测中只有信号检测窗内全为有效信号时的信号检测窗的检测结果有效，最差将有20ms的信号检测时长的信号检测窗的检测结果无效(即做了无效检测)，不难理解，如果采用18ms的信号检测窗，则最差将有22ms的信号检测时长的信号检测窗的检测结果无效。

发明内容

本发明解决的技术问题是提供一种信号检测方法及装置，以提高信号检测精度，尤其是用于持续时长较短的双音多频信号提高检测精度。

为解决上述问题，本发明的信号检测方法，包括：

预设对信号进行检测的信号检测窗；

根据所述信号检测窗窗口大小及所述信号持续时长预设检测到所述信号的判决条件，所述判决条件包括信号检测窗内全为有效信号时应达到的高判决门限、相应所述信号持续时长的连续个信号检测窗检测中最低应达到所述高判决门限的连续的信号检测窗个数，与达到所述高判决门限的连续的信号检测窗前后相邻的信号检测窗中其中有一个信号检测窗内最低应达到的低判决门限；

根据所述判决条件进行信号检测，若检测到符合所述判决条件的信号，则判断检测到所需信号，否则继续进行检测。

优选的，所述信号检测包括：

a、对一个信号检测窗内的信号首先进行高判决门限检测，判断该信号检测窗内的信号能量是否达到所述高判决门限，若是，该次信号检测窗检测结果记为高判决门限检测有效，执行c，否则，执行b；

b、进行低判决门限检测，判断该信号检测窗内的信号能量是否达到所述低判决门限，若是，该次信号检测窗检测结果记为低判决门限检测有效，执行d，否则该次信号检测窗检测结果无效，返回a，继续下一个信号检测窗检测；

c、继续下一个信号检测窗检测，直到在相应所述信号持续时长的连续个信号检测窗的检测结果中满足所述最低应达到所述高判决门限的连续信号检测窗个数；并且达到所述高判决门限的连续的信号检测窗后的信号检测窗的检测结果为达到所述最低应达到的低判决门限，则判断检测到所述信号；

d、继续下一个信号检测窗检测，直到在相应所述信号持续时长的连续个信号检测窗的检测结果中满足所述最低应达到所述高判决门限的连续信号检测窗个数，则判断检测到所述信号。

优选的，所述信号检测包括：

a、对一个信号检测窗内的信号首先进行低判决门限检测，判断该信号检测窗内的信号能量是否达到所述低判决门限，若是，执行b，否则，返回继续下一信号检测窗检测；

b、进行高判决门限检测，判断该信号检测窗内的信号能量是否达到所述高判决门限，若是，该次信号检测窗检测结果记为高判决门限检测有效，执行c，否则该次信号检测窗检测结果记为低判决门限检测有效，执行d；

c、继续下一个信号检测窗检测，直到在所述信号持续时长的连续个信号检测窗检测的检测结果中满足最低应达到所述高判决门限的连续的信号检测窗个数；并且在所述达到高判决门限的连续的信号检测窗后的信号检测窗的检测结果中信号能量值达到所述最低应达到的低判决门限，则判断检测到所述信号；

d、继续下一个信号检测窗检测，直到在所述信号持续时长的连续个信号检测窗检测的检测结果中满足最低应达到所述高判决门限的连续的信号检测窗个数，则判断检测到所述信号。

其中，所述最低应达到的低判决门限为一个信号检测窗内有效信号小于或等于所述信号持续时长减去所述个数的连续信号检测窗时长后所剩的剩余时长一半时应达到的判决门限。

相应地，本发明的信号检测装置，包括：

信号接收单元，用于接收需检测的信号；

检测单元，用于根据预设的对信号进行检测的信号检测窗，及根据所述信号检测窗窗口大小及所述信号持续时长预设的检测到所述信号的判决条件，进行信号检测，所述判决条件包括信号检测窗内全为有效信号时应达到的高判决门限、相应所述信号持续时长的连续个信号检测窗检测中最低应达到所述高判决门限的连续信号检测窗个数、与所述达到高判决门限的连续的信号检测窗前后相邻的信号检测窗中其中有一个信号检测窗内最低应达到的低判决门限；

信号判定单元，若检测单元检测到符合所述判决条件的信号，则判定检测到所需的信号。

其中，所述检测单元包括：

能量检测单元，对一个信号检测窗中的信号进行能量运算，获取该信号检测窗中的信号能量值；

高判决门限检测单元，用于判断所述能量检测单元检测的信号能量值是否达到所述高判决门限；

低判决门限检测单元，用于判断所述能量检测单元检测的信号能量值是否达到所述低判决门限；

检测确定单元，根据所述高判决门限检测单元及所述低判决门限检测单元检测结果，若在相应所述信号持续时长的连续个信号检测窗检测的检测结果中达到所述最低应达到所述高判决门限的连续信号检测窗个数；并且与所述达到高判决门限的连续信号检测窗前后相邻的信号检测窗中其中有一个信号检测窗内达到所述最低应达到的低判决门限，则确定检测的信号符合所述判定条件。

其中，所述最低应达到的低判决门限为一个信号检测窗内有效信号小于或等于所述信号持续时长减去所述个数的连续信号检测窗时长后所剩的剩余时长一半时应达到的判决门限。

相应的，本发明的双音多频信号检测方法，包括：

预设对双音多频信号进行检测的双音多频信号高频群信号检测窗和双音多频信号低频群信号检测窗；

分别根据所述高频群信号检测窗窗口大小、所述低频群信号检测窗窗口大小以及所述双音多频信号持续时长预设检测到所述双音多频信号的判决条件，所述判定条件包括：高频群、低频群信号检测窗内全为有效信号时相应应达到的高判决门限、相应所述双音多频信号持续时长的连续个高频群、低频群信号检测窗检测中最低应达到所述高频群、低频群高判决门限的高频群、低频群连续信号检测窗个数，与所述达到高判决门限的高频群、低频群连续信号检测窗前后相邻的高频群、低频群信号检测窗中其中有一个高频群、低频群信号检测窗内最低应达到的低判决门限；

根据所述判决条件进行双音多频信号检测，若检测到符合所述判决条件的信号，则判断检测到所述双音多频信号，根据该双音多频信号高频群及低频群频率确定对应号码，否则继续进行检测。

优选的，所述双音多频信号检测包括：

a、对一个高频群、低频群信号检测窗内的信号首先进行相应高频群、低频群高判决门限检测，判断该高频群、低频群信号检测窗内的信号能量是否达到所述高频群、低频群高判决门限，若是，该次高频群、低频群信号检测窗检测结果记为高频群、低频群高判决门限检测有效，执行c，否则，执行b；

b、进行相应高频群、低频群低判决门限检测，判断该高频群、低频群信号检测窗内的信号能量是否达到所述高频群、低频群低判决门限，若是，该次高频群、低频群信号检测窗检测结果记为高频群、低频群低判决门限检测有效，执行d，否则该次高频群、低频群信号检测窗检测结果无效，返回a，继续下一个高频群、低频群信号检测窗检测；

c、继续下一个高频群、低频群信号检测窗检测，直到在相应所述双音多频信号持续时长的连续个高频群、低频群信号检测窗的检测结果中满足所述最低应达到所述高频群、低频群高判决门限的高频群、低频群连续信号检测窗个数；并且达到所述高频群、低频群高判决门限的高频群、低频群连续信号检测窗后的高频群、低频群信号检测窗的检测结果为达到所述最低应达到的所述高频群、低频群低判决门限，则判断检测到所述双音多频信号；

d、继续下一个高频群、低频群信号检测窗检测，直到在相应所述双音多频信号持续时长的连续个高频群、低频群信号检测窗的检测结果中满足所述最低应达到所述高频群、低频群高判决门限的高频群、低频群连续信号检测窗个数，则判断检测到所述双音多频信号。

优选的，所述双音多频信号检测包括：

a、对一个高频群、低频群信号检测窗内的信号首先进行低判决门限检测，判断该高频群、低频群信号检测窗内的信号能量是否达到所述高频群、低频群低判决门限，若是，执行b，否则，返回继续下一高频群、低频群信号检测窗检测；

b、进行高频群、低频群高判决门限检测，判断该高频群、低频群信号检测窗内的信号能量是否达到所述高频群、低频群高判决门限，若是，该次高频群、低频群信号检测窗检测结果记为高频群、低频群高判决门限检测有效，执行c，否则该次高频群、低频群信号检测窗检测结果记为高频群、低频群低判决门限检测有效，执行d；

c、继续下一个高频群、低频群信号检测窗检测，直到在所述信号持续时长的连续个高频群、低频群信号检测窗检测的检测结果中满足最低应达到所述高频群、低频群高判决门限的连续高频群、低频群信号检测窗个数；并且在所述达到高频群、低频群高判决门限的高频群、低频群连续信号检测窗后的高频群、低频群信号检测窗的检测结果中信号能量值达到所述最低应达到的高频群、低频群低判决门限，则判断检测到所述双音多频信号；

d、继续下一个高频群、低频群信号检测窗检测，直到在所述双音多频信号持续时长的连续个高频群、低频群信号检测窗检测的检测结果中满足最低应达到所述高频群、低频群高判决门限的高频群、低频群连续信号检测窗个数，则判断检测到所述双音多频信号。

其中，所述最低应达到的高频群、低频群低判决门限为一个高频群、低频群信号检测窗内有效信号小于或等于所述双音多频信号持续时长减去所述个数的相应高频群、低频群连续信号检测窗时长后所剩的剩余时长一半时应达到的判决门限。

其中，所述双音多频信号持续时长为双音多频信号最低持续时长。

优选的，所述双音多频信号最低持续时长为40ms，所述高频群、低频群信号检测窗均为18ms，所述高频群、低频群高判决门限均为18ms的高频群、低频群信号检测窗内全为有效信号时的判决门限，所述达到高频群、低频群高判决门限的相应高频群、低频群连续信号检测窗个数为1个，所述高频群、低频群低判决门限为高频群、低频群信号检测窗内有效信号达11ms时的判决门限。

相应的，本发明的双音多频信号检测装置，包括：

高频群信号过滤接收单元，用于过滤接收需检测的双音多频信号的高频群信号；

低频群信号过滤接收单元，用于过滤接收需检测的双音多频信号的低频群信号；

双音多频信号检测单元，用于根据预设的对双音多频信号进行检测的高频群、低频群信号检测窗，及根据所述高频群、低频群信号检测窗窗口大小及所述双音多频信号持续时长预设的检测到所述双音多频信号的判决条件，进行双音多频信号检测，所述判定条件包括：高频群、低频群信号检测窗内全为有效信号时应达到的高频群、低频群高判决门限、相应所述双音多频信号持续时长的连续高频群、低频群信号检测窗检测中最低应达到所述高频群、低频群高判决门限的连续高频群、低频群信号检测窗个数，与所述达到高频群、低频群高低判决门限的连续高频群、低频群信号检测窗前后相邻的高频群、低频群信号检测窗中其中有一个高频群、低频群信号检测窗内最低应达到的高频群、低频群低判决门限；

双音多频信号判定单元，若检测单元检测到符合所述判决条件的信号，则判定检测到所述双音多频信号，根据该双音多频信号高频群及低频群频率确定对应号码。

优选的，所述检测单元包括：

高频群、低频群能量检测单元，对一个高频群、低频群信号检测窗中的信号进行能量运算，获取该高频群、低频群信号检测窗中的信号能量值；

高频群、低频群高判决门限检测单元，用于判断所述高频群、低频群能量检测单元检测的信号能量值是否达到所述高频群、低频群高判决门限；

高频群、低频群低判决门限检测单元，用于判断所述高频群、低频群能量检测单元检测的信号能量值是否达到所述高频群、低频群低判决门限；

高频群、低频群检测确定单元，根据所述高频群、低频群高判决门限检测单元及所述高频群、低频群低判决门限检测单元检测结果，若在相应所述双音多频信号持续时长的连续个高频群、低频群信号检测窗检测的检测结果中达到最低应达到所述高频群、低频群高判决门限的连续高频群、低频群信号检测窗个数；并且与所述达到高频群、低频群高判决门限的连续高频群、低频群信号检测窗前后相邻的高频群、低频群信号检测窗中其中有一个高频群、低频群信号检测窗内达到所述最低应达到的高频群、低频群低判决门限，则确定检测的信号符合所述判定条件。

其中，所述最低应达到的高频群、低频群低判决门限为一个高频群、低频群信号检测窗内有效信号小于或等于所述双音多频信号持续时长减去所述个数的相应高频群、低频群连续信号检测窗时长后所剩的剩余时长一半时应达到的判决门限。

其中，所述双音多频信号持续时长为双音多频信号最低持续时长。

优选的，所述双音多频信号最低持续时长为40ms，所述高频群、低频群信号检测窗均为18ms，所述高频群、低频群高判决门限均为18ms的高频群、低频群信号检测窗内全为有效信号时的判决门限，所述达到高频群、低频群高判决门限的相应高频群、低频群连续信号检测窗个数为1个，所述高频群、低频群低判决门限为高频群、低频群信号检测窗内有效信号达11ms时的判决门限。

优选的，所述高频群信号过滤接收单元采用IIR高通滤波器，所述低频群信号过滤接收单元采用IIR低通滤波器。

优选的，所述高频群、低频群能量检测单元采用Goertzel迭代算法进行能量运算。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

本发明根据信号检测窗大小和信号持续时长预设检测到信号的判定条件，所述判定条件根据相应信号持续时长的连续信号检测窗中最低应达到高判决门限的信号检测窗个数以及与所述连续的信号检测窗前或后相邻的信号检测窗不全为有效信号时最低应达到的低判决门限进行设定。由于有效利用了信号检测窗不全为有效信号时的信号检测窗的检测结果，本发明相比现有技术的检测精度更高，例如，以对最低持续时长40ms的DTMF信号进行检测为例，当信号检测窗取18ms时，相应40ms的信号持续时长的连续信号检测窗检测中必定有一个信号检测窗的检测结果中信号能量值大于信号检测窗中有效信号达11ms的能量门限值，只要连续信号检测窗中检测到有一个信号检测窗检测结果信号能量值大于信号检测窗中有效信号为18ms时的能量门限值，与该信号检测窗相邻的信号检测窗检测中有一个信号检测窗中信号能量值大于信号检测窗内有效信号达11ms的能量值，则可判定检测到该DTMF信号。可以看出，采用本发明的方法对DTMF信号检测时，有效检测时长增加到了29ms，也即无效检测时长减小到11ms，信号检测精度得到很大改善。

附图说明

图1是现有技术一种DTMF信号的检测装置示意图；

图2是在DTMF信号为40ms、信号检测窗取20ms时的信号检测窗检测示意图；

图3是本发明信号检测方法的流程图；

图4是本发明信号检测方法中根据高低判决门限进行信号检测的第一实施例流程图；

图5是本发明信号检测方法中根据高低判决门限进行信号检测的第二实施例流程图；

图6是本发明信号检测装置的组成示意图；

图7是图6所示检测单元的一种组成示意图；

图8是双音多频信号代表的号码示意图；

图9是本发明双音多频信号检测方法的流程图；

图10是本发明双音多频信号检测方法中根据高低判决门限进行高频群信号检测的实施例流程图；

图11是本发明双音多频信号检测方法中根据高低判决门限进行低频群信号检测的实施例流程图；

图12是本发明双音多频信号检测方法中根据高低判决门限进行高频群信号检测的实施例流程图；

图13是本发明双音多频信号检测方法中根据高低判决门限进行低频群信号检测的实施例流程图；

图14是本发明双音多频信号检测装置的组成示意图；

图15是图14所示双音多频信号检测单元的一种组成示意图；

图16是本发明中在DTMF信号为40ms、信号检测窗取18ms时进行双音多频信号检测时的确定高低门限的示意图。

具体实施方式

本发明信号检测方法及装置应用在通信网络中进行检测，例如应用在交换机中检测DTMF信号等，其核心在于采用信号检测窗进行信号检测时，合理利用信号检测窗内不全是有效信号的信号检测窗的检测结果，增加了信号检测的有效时长，有效提高了信号检测精度，下面进行详细说明。

参考图3，该图是本发明信号检测方法的流程图。

首先，步骤10，预设对信号进行检测的信号检测窗，具体实现时，根据不同的信号，信号检测窗大小也不同；

步骤11，根据所述信号检测窗窗口大小及所述信号持续时长预设检测到所述信号的判决条件，所述判决条件包括信号检测窗内全为有效信号时应达到的高判决门限、相应所述信号持续时长的连续个信号检测窗检测中最低应达到所述高判决门限的连续的信号检测窗个数，与达到所述高判决门限的连续的信号检测窗前后相邻的信号检测窗中其中有一个信号检测窗内最低应达到的低判决门限；

一般的，假设信号持续时长为s，信号检测窗窗口大小为n，该信号检测窗全为有效信号时的判决门限为高判决门限，在相应所述信号持续时长的连续信号检测窗检测中信号检测窗内全为有效信号时的个数设为k，可知k为s/n取整再减1，例如采用18ms检测窗，k＝(40/18-1)，采用12ms检测窗，k＝(40/12-1)；另外，与信号检测窗全为有效信号时连续的信号检测窗前或后相邻的一个信号检测窗中至少有一个信号检测窗中的有效信号大于等于g(g＝(s-n×k)/2)，即确定信号检测窗中有效信号小于或等于g时的判决门限为低判决门限。例如高判决门限取18ms时的判决门限，低判决门限也可取有效信号小于等于11ms时的判决门限。

步骤12，根据所述判决条件进行信号检测，若检测到符合所述判决条件的信号，则判断检测到所需信号，否则继续进行检测，采用上述的判决条件，在进行信号检测时，不但信号检测窗中全为有效信号时的检测结果有效，而且还利用信号检测窗中不全是有效信号时一个信号检测窗的检测结果，这样，检测结果将更加可靠，信号检测精度进一步提高了。

下面详细说明如何根据所述高判决门限和低判决门限进行信号检测。

参考图4，该图是本发明信号检测方法中根据高低判决门限进行信号检测的第一实施例流程图。

本实施例中，首先进行高判决门限检测，然后再进行低判决门限检测，具体包括以下步骤：

步骤s121a，对一个信号检测窗内的信号首先进行高判决门限检测，判断该信号检测窗内的信号能量是否达到所述高判决门限，若是，该次信号检测窗检测结果记为高判决门限检测有效，执行步骤s123a，否则，执行步骤s122a；

步骤s122a，进行低判决门限检测，判断该信号检测窗内的信号能量是否达到所述低判决门限，若是，该次信号检测窗检测结果记为低判决门限检测有效，执行步骤s124a，否则该次信号检测窗检测结果无效，返回步骤s121a，继续下一个信号检测窗检测；

步骤s123a，继续下一个信号检测窗检测，直到在相应所述信号持续时长的连续个信号检测窗的检测结果中满足所述最低应达到所述高判决门限的连续信号检测窗个数；并且达到所述高判决门限的连续的信号检测窗后的信号检测窗的检测结果为达到所述最低应达到的低判决门限，则判断检测到所述信号；

步骤s124a，继续下一个信号检测窗检测，直到在相应所述信号持续时长的连续个信号检测窗的检测结果中满足所述最低应达到所述高判决门限的连续信号检测窗个数，则判断检测到所述信号。

本发明中也可以先进行低判决门限检测，然后再进行高判决门限检测。参考图5，该图是本发明信号检测方法中根据高低判决门限进行信号检测的第二实施例流程图，主要包括以下步骤：

步骤s121b、对一个信号检测窗内的信号首先进行低判决门限检测，判断该信号检测窗内的信号能量是否达到所述低判决门限，若是，执行s122b，否则，返回继续下一信号检测窗检测；

步骤s122b，进行高判决门限检测，判断该信号检测窗内的信号能量是否达到所述高判决门限，若是，该次信号检测窗检测结果记为高判决门限检测有效，执行s123b，否则该次信号检测窗检测结果记为低判决门限检测有效，执行s124b；

步骤s123b，继续下一个信号检测窗检测，直到在所述信号持续时长的连续个信号检测窗检测的检测结果中满足最低应达到所述高判决门限的连续的信号检测窗个数；并且在所述达到高判决门限的连续的信号检测窗后的信号检测窗的检测结果中信号能量值达到所述最低应达到的低判决门限，则判断检测到所述信号；

步骤s124b、继续下一个信号检测窗检测，直到在所述信号持续时长的连续个信号检测窗检测的检测结果中满足最低应达到所述高判决门限的连续的信号检测窗个数，则判断检测到所述信号。

通过上述对本发明方法的描述，可知本发明利用信号检测窗不全为有效信号的检测结果，可以降低信号检测窗无效检测的信号时长，信号检测精度提高了。

下面说明本发明另一方面的信号检测装置。

参考图6，该图是本发明信号检测装置的组成示意图。

如图示，在进行信号检测时，本发明中的信号接收单元21，用于接收需检测的信号，具体实现时，例如应用在通信网络中，所述信号接收单元20可以采用滤波器等常用的通信器件，过滤接收待检测的信号；

检测单元22，主要用于根据预设的对信号进行检测的信号检测窗，及根据所述信号检测窗窗口大小及所述信号持续时长预设的检测到所述信号的判决条件，进行信号检测，所述判决条件包括信号检测窗内全为有效信号时应达到的高判决门限、相应所述信号持续时长的连续个信号检测窗检测中最低应达到所述高判决门限的连续信号检测窗个数、与所述达到高判决门限的连续的信号检测窗前后相邻的信号检测窗中其中有一个信号检测窗内最低应达到的低判决门限；具体的，所述最低应达到的低判决门限为一个信号检测窗内有效信号小于或等于所述信号持续时长减去所述个数的连续信号检测窗时长后所剩的剩余时长一半时应达到的判决门限，另外关于判决条件设置的说明参考前述说明，这里不再详细。

信号判定单元23，在检测单元22检测到符合所述判决条件的信号，则判定检测到所需的信号。

下面详细说明检测单元22，参考图7，该图是本发明所述检测单元的一种组成示意图。

如图7所示，所述检测单元22包括：

能量检测单元221，对一个信号检测窗中的信号进行能量运算，获取该信号检测窗中的信号能量值，具体实现时，可根据实际情况采用各种能量算法，例如Goertzel迭代算法等，本质上Goertzel迭代算法等价于离散Fourier变换即DFT，采用Goertzel算法可以计算出某一段信号内某一频率的能量值，如果再比上总的能量值，则就可以得到该频率在整个信号内占的比例，当这个比值大于某一门限时，就可以认为检测到该频率了。例如：需要在20ms(160个点)的信号内检测是否含有1KHz的频率，则输入“1KHz”和“20ms的信号”两个参数进行Goertzel迭代运算，计算出1KHz的能量，然后在计算整段信号的总能量，最后相比；如果这段信号就是纯净的1KHz信号，则此时能量比值接近160/2＝80，如果含有其他频率的信号，则该比值会下降，另外如果频率越偏(如不是1KHz而是1050Hz)，则该比值也会下降。

从上述可知，使用Goertzel迭代算法就可以检测出一段信号内是否含有所需要的频率了，这里不再赘述。

高判决门限检测单元222，用于判断所述能量检测单元221检测的信号能量值是否达到上述的高判决门限；

低判决门限检测单元223，用于判断所述能量检测单元221检测的信号能量值是否达到所述低判决门限；

检测确定单元224，用于根据所述高判决门限检测单元222及所述低判决门限检测单元223检测结果确定是否检测到所需的信号，若在相应所述信号持续时长的连续个信号检测窗检测的检测结果中达到所述最低应达到所述高判决门限的连续信号检测窗个数；并且与所述达到高判决门限的连续信号检测窗前后相邻的信号检测窗中其中有一个信号检测窗内达到所述最低应达到的低判决门限，则确定检测的信号符合所述判定条件，可以确定检测到的信号即为所需的信号。

下面以本发明在具体信号检测中的应用进行说明，还以DMTF信号检测为例，如前述说明，DTMF频率一共可分为两组：

低频群：697Hz、770Hz、852Hz、941Hz

高频群：1209Hz、1336Hz、1477Hz、1633Hz

一个DTMF号码即由一个低频和一个高频组成。这样可以得到DTMF信号代表的号码，如图8所示。

通常，DTMF可用来在语音业务信道上传递信令，举个简单例子：如使用200电话卡，当第一次拨“200”时，则从图8所示的DTMF代表的号码上可以知道，实际上电话机向交换机发送出了如下三组频率：“697+1336”、“941+1336”、“941+1336”，交换机通过DTMF检测设备检测出用户拨的“200”之后，则会提示用户再次按键进行选择是普通话服务还是英语服务等，之后用户再次按键进行选择，一直到接通电话；在这之间DTMF的发送方为电话机，而DTMF检测设备放置在交换机内，由于用户在按键的同时还可能说话，或者是周围有其他噪声等，这些声音都会进入话机，随后一同送到DTMF检测设备，如果DTMF检测设备精度不高，则可能出现将话音误检测为DTMF号码的情况，甚至出现拨错号码。

事实上，上述只是DTMF信号在固定电话上一种运用，一般情况下人按键时都不会同时说话，或是周围噪声不是很强，因此问题不大，但目前在一些智能语音业务中，要求在传送语音的同时能够传送DTMF信号，此时则DTMF检测设备的检测精度显得至关重要。因此提高DTMF检测设备的检测精度也可以大大提高DTMF检测设备的适用范围。

应用本发明的信号检测方法可提高DTMF信号检测的精度，参考图9，该图是本发明双音多频信号检测方法的流程图。该应用主要是将DTMF信号分为高频群和低频群信号采用本发明的信号检测方法分别进行检测，具体的，主要包括以下步骤：

步骤31，预设对双音多频信号进行检测的双音多频信号高频群信号检测窗和双音多频信号低频群信号检测窗；

步骤32，分别根据所述高频群信号检测窗窗口大小、所述低频群信号检测窗窗口大小以及所述双音多频信号持续时长预设检测到所述双音多频信号的判决条件，所述判定条件包括：高频群、低频群信号检测窗内全为有效信号时相应应达到的高判决门限、相应所述双音多频信号持续时长的连续个高频群、低频群信号检测窗检测中最低应达到所述高频群、低频群高判决门限的高频群、低频群连续信号检测窗个数，与所述达到高判决门限的高频群、低频群连续信号检测窗前后相邻的高频群、低频群信号检测窗中其中有一个高频群、低频群信号检测窗内最低应达到的低判决门限；

具体实现时，所述最低应达到的高频群、低频群低判决门限为一个高频群、低频群信号检测窗内有效信号小于或等于所述双音多频信号持续时长减去所述个数的相应高频群、低频群连续信号检测窗时长后所剩的剩余时长一半时应达到的判决门限。

步骤33，根据所述判决条件进行双音多频信号检测，若检测到符合所述判决条件的信号，则判断检测到所述双音多频信号，根据该双音多频信号高频群及低频群频率确定对应号码，否则继续进行检测。

具体进行双音多频信号检测时，根据高低判决门限可采用多种方式进行，参考图10，该图是本发明双音多频信号检测方法中根据高低判决门限进行高频群信号检测的实施例流程图。

所述双音多频信号检测包括：

步骤s331a、对一个高频群、低频群信号检测窗内的信号首先进行相应高频群、低频群高判决门限检测，判断该高频群、低频群信号检测窗内的信号能量是否达到所述高频群、低频群高判决门限，若是，该次高频群、低频群信号检测窗检测结果记为高频群、低频群高判决门限检测有效，执行步骤s333a，否则，执行步骤s332a；

步骤s332a，进行相应高频群、低频群低判决门限检测，判断该高频群、低频群信号检测窗内的信号能量是否达到所述高频群、低频群低判决门限，若是，该次高频群、低频群信号检测窗检测结果记为高频群、低频群低判决门限检测有效，执行s334a，否则该次高频群、低频群信号检测窗检测结果无效，返回步骤s331a，继续下一个高频群、低频群信号检测窗检测；

步骤s333a，继续下一个高频群、低频群信号检测窗检测，直到在相应所述双音多频信号持续时长的连续个高频群、低频群信号检测窗的检测结果中满足所述最低应达到所述高频群、低频群高判决门限的高频群、低频群连续信号检测窗个数；并且达到所述高频群、低频群高判决门限的高频群、低频群连续信号检测窗后的高频群、低频群信号检测窗的检测结果为达到所述最低应达到的所述高频群、低频群低判决门限，则判断检测到所述双音多频信号；

步骤s334a，继续下一个高频群、低频群信号检测窗检测，直到在相应所述双音多频信号持续时长的连续个高频群、低频群信号检测窗的检测结果中满足所述最低应达到所述高频群、低频群高判决门限的高频群、低频群连续信号检测窗个数，则判断检测到所述双音多频信号。

参考图11，该图是本发明双音多频信号检测方法中根据高低判决门限进行低频群信号检测的实施例流程图。

本实施例中步骤s331b～步骤s334b与图10所示实施例高频群信号检测基本相同，不同之处仅在于检测的是DTMF信号的低频群信号。

另外，参考图12，该图是本发明双音多频信号检测方法中根据高低判决门限进行高频群信号检测的实施例流程图，本实施例与前述实施例不同的地方是进行双音多频信号检测时首先进行低判决门限检测，然后才进行高判决门限检测，具体的，包括如下步骤：

步骤s331c，对一个高频群、低频群信号检测窗内的信号首先进行低判决门限检测，判断该高频群、低频群信号检测窗内的信号能量是否达到所述高频群、低频群低判决门限，若是，执行步骤s332c，否则，返回继续下一高频群、低频群信号检测窗检测；

步骤s332c，进行高频群、低频群高判决门限检测，判断该高频群、低频群信号检测窗内的信号能量是否达到所述高频群、低频群高判决门限，若是，该次高频群、低频群信号检测窗检测结果记为高频群、低频群高判决门限检测有效，执行步骤s333b，否则该次高频群、低频群信号检测窗检测结果记为高频群、低频群低判决门限检测有效，执行步骤s334c；

步骤s333c，继续下一个高频群、低频群信号检测窗检测，直到在所述信号持续时长的连续个高频群、低频群信号检测窗检测的检测结果中满足最低应达到所述高频群、低频群高判决门限的连续高频群、低频群信号检测窗个数；并且在所述达到高频群、低频群高判决门限的高频群、低频群连续信号检测窗后的高频群、低频群信号检测窗的检测结果中信号能量值达到所述最低应达到的高频群、低频群低判决门限，则判断检测到所述双音多频信号；

步骤s334c，继续下一个高频群、低频群信号检测窗检测，直到在所述双音多频信号持续时长的连续个高频群、低频群信号检测窗检测的检测结果中满足最低应达到所述高频群、低频群高判决门限的高频群、低频群连续信号检测窗个数，则判断检测到所述双音多频信号。

参考图13，该图是本发明双音多频信号检测方法中根据高低判决门限进行低频群信号检测的实施例流程图。

本实施例中步骤s331d～步骤s334d与图13所示实施例高频群信号检测基本相同，不同之处仅在于检测的是DTMF信号的低频群信号。

上述，本发明中所述的双音多频信号持续时长一般取双音多频信号最低持续时长，例如国标规定的40ms，以后可能随实际情况而变化，但不影响本发明的效果。

下面说明本发明另一方面的双音多频信号检测装置。

参考图14，该图是本发明双音多频信号检测装置的组成示意图。

如图示，高频群信号过滤接收单元41，用于过滤接收需检测的双音多频信号的高频群信号；

低频群信号过滤接收单元42，用于过滤接收需检测的双音多频信号的低频群信号；

双音多频信号检测单元43，用于根据预设的对双音多频信号进行检测的高频群、低频群信号检测窗，及根据所述高频群、低频群信号检测窗窗口大小及所述双音多频信号持续时长预设的检测到所述双音多频信号的判决条件，进行双音多频信号检测，所述判定条件包括：高频群、低频群信号检测窗内全为有效信号时应达到的高频群、低频群高判决门限、相应所述双音多频信号持续时长的连续高频群、低频群信号检测窗检测中最低应达到所述高频群、低频群高判决门限的连续高频群、低频群信号检测窗个数，与所述达到高频群、低频群高低判决门限的连续高频群、低频群信号检测窗前后相邻的高频群、低频群信号检测窗中其中有一个高频群、低频群信号检测窗内最低应达到的高频群、低频群低判决门限，具体的，所述最低应达到的高频群、低频群低判决门限参考前述说明，这里不再赘述；

双音多频信号判定单元44，若检测单元检测到符合所述判决条件的信号，则判定检测到所述双音多频信号，根据该双音多频信号高频群及低频群频率确定对应号码。

下面详细说明本发明进行双音多频信号检测的检测单元43。

参考图15，该图是所述双音多频信号检测单元43的一种组成示意图。

所述双音多频信号检测单元43包括：

高频群、低频群能量检测单元431，对一个高频群、低频群信号检测窗中的信号进行能量运算，获取该高频群、低频群信号检测窗中的信号能量值；

高频群、低频群高判决门限检测单元432，用于判断所述高频群、低频群能量检测单元检测的信号能量值是否达到所述高频群、低频群高判决门限，具体实现时，所述高频群、低频群高判决门限检测单元432可采用各种算法，例如采用Goertzel迭代算法进行能量运算，可参考前述说明，这里不再赘述；

高频群、低频群低判决门限检测单元433，用于判断所述高频群、低频群能量检测单元检测的信号能量值是否达到所述高频群、低频群低判决门限；

高频群、低频群检测确定单元434，根据所述高频群、低频群高判决门限检测单元及所述高频群、低频群低判决门限检测单元检测结果，若在相应所述双音多频信号持续时长的连续个高频群、低频群信号检测窗检测的检测结果中达到最低应达到所述高频群、低频群高判决门限的连续高频群、低频群信号检测窗个数；并且与所述达到高频群、低频群高判决门限的连续高频群、低频群信号检测窗前后相邻的高频群、低频群信号检测窗中其中有一个高频群、低频群信号检测窗内达到所述最低应达到的高频群、低频群低判决门限，则确定检测的信号符合所述判定条件。

具体实现时，可采用各种现有器件实现上述各个单元，例如，所述高频群信号过滤接收单元采用IIR高通滤波器，所述低频群信号过滤接收单元采用IIR低通滤波器等，这里不再进行详细说明。

下面举个简单例子说明对DTMF信号检测时确定高低判决门限的例子并说明本发明的效果。

参考图16，该图是在DTMF信号为40ms、信号检测窗取18ms时进行双音多频信号检测时确定高低判决门限的示意图。

如图示，高低判决门限的确定按如下方法进行：

1、高判决门限：先将信号检测窗定为18ms，这样的话对于40ms的DTMF信号来说至少会跨度在3个信号检测窗内(如图示)，而中间的一个检测窗内必定是满的18ms的有效信号，可以先用18ms来计算出高判决门限：对8个DTMF频率先进行2.5％的频偏，然后取18ms进行Goertzel运算得到8个门限，这就是高判决门限。

2、低判决门限：对于剩下两个信号检测窗口内的DTMF信号总的还剩40-18＝22ms，因此至少有一个信号检测窗内有效信号是大于等于11ms的，也就是说最坏情况下，每个信号检测窗中至少也有11ms的DTMF有效信号，因此可以再象高判决门限一样，只不过这次是取11ms进行Goertzel运算，得到8个低判决门限。

从图示可以看出，对于最短的40ms的DTMF信号来说，连续3个信号检测窗检测中至少有一次信号检测窗内信号能量是过了高判决门限，而另一次信号检测窗内信号是过了低判决门限的(也可能两次都过高判决门限)。采用这样的信号检测方法，DTMF的信号检测有用点数提高到29ms，比原来提高了50％。而DTMF的检测精度也得到了提高。

以上所述仅为本发明的优选实施方式，并不构成对本发明保护范围的限定。任何在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的权利要求保护范围之内。

Claims (13)

1、一种双音多频信号检测方法，其特征在于，包括：

预设对双音多频信号进行检测的双音多频信号高频群信号检测窗和双音多频信号低频群信号检测窗；

分别根据所述高频群信号检测窗窗口大小、所述低频群信号检测窗窗口大小以及所述双音多频信号持续时长预设检测到所述双音多频信号的判决条件，所述判定条件包括：高频群、低频群信号检测窗内全为有效信号时相应应达到的高判决门限、相应所述双音多频信号持续时长的连续个高频群、低频群信号检测窗检测中最低应达到所述高频群、低频群高判决门限的高频群、低频群连续信号检测窗个数，与所述达到高判决门限的高频群、低频群连续信号检测窗前后相邻的高频群、低频群信号检测窗中其中有一个高频群、低频群信号检测窗内最低应达到的低判决门限；

根据所述判决条件进行双音多频信号检测，若检测到符合所述判决条件的信号，则判断检测到所述双音多频信号，根据该双音多频信号高频群及低频群频率确定对应号码，否则继续进行检测。

2、根据权利要求1所述的双音多频信号检测方法，其特征在于，所述双音多频信号检测包括：

a、对一个高频群、低频群信号检测窗内的信号首先进行相应高频群、低频群高判决门限检测，判断该高频群、低频群信号检测窗内的信号能量是否达到所述高频群、低频群高判决门限，若是，该次高频群、低频群信号检测窗检测结果记为高频群、低频群高判决门限检测有效，执行c，否则，执行b；

b、进行相应高频群、低频群低判决门限检测，判断该高频群、低频群信号检测窗内的信号能量是否达到所述高频群、低频群低判决门限，若是，该次高频群、低频群信号检测窗检测结果记为高频群、低频群低判决门限检测有效，执行d，否则该次高频群、低频群信号检测窗检测结果无效，返回a，继续下一个高频群、低频群信号检测窗检测；

c、继续下一个高频群、低频群信号检测窗检测，直到在相应所述双音多频信号持续时长的连续个高频群、低频群信号检测窗的检测结果中满足所述最低应达到所述高频群、低频群高判决门限的高频群、低频群连续信号检测窗个数；并且达到所述高频群、低频群高判决门限的高频群、低频群连续信号检测窗后的高频群、低频群信号检测窗的检测结果为达到所述最低应达到的所述高频群、低频群低判决门限，则判断检测到所述双音多频信号；

d、继续下一个高频群、低频群信号检测窗检测，直到在相应所述双音多频信号持续时长的连续个高频群、低频群信号检测窗的检测结果中满足所述最低应达到所述高频群、低频群高判决门限的高频群、低频群连续信号检测窗个数，则判断检测到所述双音多频信号。

3、根据权利要求1所述的双音多频信号检测方法，其特征在于，所述双音多频信号检测包括：

a、对一个高频群、低频群信号检测窗内的信号首先进行低判决门限检测，判断该高频群、低频群信号检测窗内的信号能量是否达到所述高频群、低频群低判决门限，若是，执行b，否则，返回继续下一高频群、低频群信号检测窗检测；

b、进行高频群、低频群高判决门限检测，判断该高频群、低频群信号检测窗内的信号能量是否达到所述高频群、低频群高判决门限，若是，该次高频群、低频群信号检测窗检测结果记为高频群、低频群高判决门限检测有效，执行c，否则该次高频群、低频群信号检测窗检测结果记为高频群、低频群低判决门限检测有效，执行d；

c、继续下一个高频群、低频群信号检测窗检测，直到在所述信号持续时长的连续个高频群、低频群信号检测窗检测的检测结果中满足最低应达到所述高频群、低频群高判决门限的连续高频群、低频群信号检测窗个数；并且在所述达到高频群、低频群高判决门限的高频群、低频群连续信号检测窗后的高频群、低频群信号检测窗的检测结果中信号能量值达到所述最低应达到的高频群、低频群低判决门限，则判断检测到所述双音多频信号；

d、继续下一个高频群、低频群信号检测窗检测，直到在所述双音多频信号持续时长的连续个高频群、低频群信号检测窗检测的检测结果中满足最低应达到所述高频群、低频群高判决门限的高频群、低频群连续信号检测窗个数，则判断检测到所述双音多频信号。

4、根据权利要求1、2或3所述的双音多频信号检测方法，其特征在于，所述最低应达到的高频群、低频群低判决门限为一个高频群、低频群信号检测窗内有效信号小于或等于所述双音多频信号持续时长减去所述个数的相应高频群、低频群连续信号检测窗时长后所剩的剩余时长一半时应达到的判决门限。

5、根据权利要求4所述的双音多频信号检测方法，其特征在于，所述双音多频信号持续时长为双音多频信号最低持续时长。

6、根据权利要求5所述的双音多频信号检测方法，其特征在于，所述双音多频信号最低持续时长为40ms，所述高频群、低频群信号检测窗均为18ms，所述高频群、低频群高判决门限均为18ms的高频群、低频群信号检测窗内全为有效信号时的判决门限，所述达到高频群、低频群高判决门限的相应高频群、低频群连续信号检测窗个数为1个，所述高频群、低频群低判决门限为高频群、低频群信号检测窗内有效信号达11ms时的判决门限。

7、一种双音多频信号检测装置，其特征在于，包括：

高频群信号过滤接收单元，用于过滤接收需检测的双音多频信号的高频群信号；

低频群信号过滤接收单元，用于过滤接收需检测的双音多频信号的低频群信号；

双音多频信号检测单元，用于根据预设的对双音多频信号进行检测的高频群、低频群信号检测窗，及根据所述高频群、低频群信号检测窗窗口大小及所述双音多频信号持续时长预设的检测到所述双音多频信号的判决条件，进行双音多频信号检测，所述判定条件包括：高频群、低频群信号检测窗内全为有效信号时应达到的高频群、低频群高判决门限、相应所述双音多频信号持续时长的连续高频群、低频群信号检测窗检测中最低应达到所述高频群、低频群高判决门限的连续高频群、低频群信号检测窗个数，与所述达到高频群、低频群高低判决门限的连续高频群、低频群信号检测窗前后相邻的高频群、低频群信号检测窗中其中有一个高频群、低频群信号检测窗内最低应达到的高频群、低频群低判决门限；

双音多频信号判定单元，若检测单元检测到符合所述判决条件的信号，则判定检测到所述双音多频信号，根据该双音多频信号高频群及低频群频率确定对应号码。

8、根据权利要求7所述的双音多频信号检测装置，其特征在于，所述检测单元包括：

高频群、低频群能量检测单元，对一个高频群、低频群信号检测窗中的信号进行能量运算，获取该高频群、低频群信号检测窗中的信号能量值；

高频群、低频群高判决门限检测单元，用于判断所述高频群、低频群能量检测单元检测的信号能量值是否达到所述高频群、低频群高判决门限；

高频群、低频群低判决门限检测单元，用于判断所述高频群、低频群能量检测单元检测的信号能量值是否达到所述高频群、低频群低判决门限；

高频群、低频群检测确定单元，根据所述高频群、低频群高判决门限检测单元及所述高频群、低频群低判决门限检测单元检测结果，若在相应所述双音多频信号持续时长的连续个高频群、低频群信号检测窗检测的检测结果中达到最低应达到所述高频群、低频群高判决门限的连续高频群、低频群信号检测窗个数；并且与所述达到高频群、低频群高判决门限的连续高频群、低频群信号检测窗前后相邻的高频群、低频群信号检测窗中其中有一个高频群、低频群信号检测窗内达到所述最低应达到的高频群、低频群低判决门限，则确定检测的信号符合所述判定条件。

9、根据权利要求7或8所述的双音多频信号检测装置，其特征在于，所述最低应达到的高频群、低频群低判决门限为一个高频群、低频群信号检测窗内有效信号小于或等于所述双音多频信号持续时长减去所述个数的相应高频群、低频群连续信号检测窗时长后所剩的剩余时长一半时应达到的判决门限。

10、根据权利要求9所述的双音多频信号检测装置，其特征在于，所述双音多频信号持续时长为双音多频信号最低持续时长。

11、根据权利要求10所述的双音多频信号检测装置，其特征在于，所述双音多频信号最低持续时长为40ms，所述高频群、低频群信号检测窗均为18ms，所述高频群、低频群高判决门限均为18ms的高频群、低频群信号检测窗内全为有效信号时的判决门限，所述达到高频群、低频群高判决门限的相应高频群、低频群连续信号检测窗个数为1个，所述高频群、低频群低判决门限为高频群、低频群信号检测窗内有效信号达11ms时的判决门限。

12、根据权利要求11所述的双音多频信号检测装置，其特征在于，所述高频群信号过滤接收单元采用IIR高通滤波器，所述低频群信号过滤接收单元采用IIR低通滤波器。

13、根据权利要求12所述的双音多频信号检测装置，其特征在于，所述高频群、低频群能量检测单元采用Goertzel迭代算法进行能量运算。

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