Forum: Digitale Signalverarbeitung / DSP / Machine Learning Störsignale aus Messsignal/Spektrum entfernen


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von Daniel R. (sparker)


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Hallo,

ich habe heute folgendes Anliegen:

Ich erzeuge ein Spektrum aus einem Messsignal und leite davon eine 
dominante Frequenz als Ausgabewert ab.
Nun ist das Signal u.a. mit Störgrößen behaftet (die Störungen können 
von mehreren Quellen resultieren [z.B. durch den Schaltregler in der 
Spannungsversorgung] oder von der Messeinrichtung selbst und sind per se 
vor dem Einschalten des Gerätes nicht bekannt bzw. können sich verändern 
(anderes Netzteil, andere Umgebung), ich würde sie aber über die 
Geräteeinschaltzeit im ersten Schritt amplituden+frequenzmäßig als 
quasi-konstant ansehen)

Um die Robustheit bei der Auswertung zu erhöhen (kurz: keine 
Störfrequenzen zu detektieren), habe ich mir vorgestellt, ein Power 
Spectrum Model der Störungen zu erstellen (Anmerkung: Es geht um einen 
Spektralbereich von 0-100 kHz).

Wenn das Messignal (das eigentlich nur eine Frequenz ausgeben soll) 
selbst störbehaftet ist (Anm: Weißes Rauschen natürlich außen 
vorgelassen), und ich auch hier davon ausgehe, dass die Störungen 
amplituden+frequenzmäßig quasi-konstant bleiben, wie wäre in diesem Fall 
der Lösungsweg?
Ich kann in diesem Fall nur das Power Spektrum mit Messsignal 
kalkulieren.
Dann müsste ich whschl. min. zwei unterschiedliche weit genug 
außeinanderliegende Messungen durchführen und die Ziel-Frequenzbereiche 
(die könnte ich abschätzen)
jeweils ausblenden und dann die Spektren vereinen. - Ist das korrekt?

Ich bin mir nur nicht sicher, wie ich das auf mein Messspektrum anwenden 
soll.
Kann man die Powerspektra einfach voneinander subtrahieren? - vermutlich 
schon, aber irgendwie kommt mir das zu einfach vor.


Dann ist mir bei der Suche der Begriff "Power Spectrum Estimation" 
untergekommen, wäre dieser Ansatz vielleicht eine Option?
-Whschl. nicht, nachdem ich die Störgrößen als unbekannt ansehe, könnte 
ich im ersten Schritt gar kein passendes Modell dazu erstellen.

Kann man das so machen, oder gibt es "(more) sophisticated ideas"?

: Bearbeitet durch User
von Gustl B. (-gb-)


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Du machst also Messungen von dem Frequenzbereich 0 ... 100 kHz.
In diesem Frequenzbereich interessiert dich nur eine bestimmte Frequenz 
die vom Messsignal erzeugt wird?
Ist diese Frequenz vom Messsignal immer gleich, also fest? Ändert sich 
die Amplitude vom Messsignal?

Was du machen kannst ist:

Spektrum ohne Messsignal aufnehmen, Spektrum mit Messsignal aufnehmen, 
subtrahieren. Das funktioniert aber nur wenn sich die Störungen in der 
Zwischenzeit nicht ändern, sondern bei beiden Messungen gleich sind.

von Meister E. (edson)


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Klar, machen kann man das. Bestimmte Störer mögen konstant vorhanden und 
abschätzbar sein, aber wie geht man mit den (weit unangenehmeren) 
diskreten Störern vor, deren Natur es ist, nicht so leicht vorhersagbar 
zu sein?

@sparker

Kannst Du bitte Deine Messung/Messaufbau genauer beschreiben? Ich kann 
mir vorstellen, was Du vor hast, aber den Sinn darin erkenne ich (noch?) 
nicht.

von Daniel R. (sparker)


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Gustl B. schrieb:
> Du machst also Messungen von dem Frequenzbereich 0 ... 100 kHz.
> In diesem Frequenzbereich interessiert dich nur eine bestimmte Frequenz
> die vom Messsignal erzeugt wird?

Im Idealfall interessiert mich für eine Messung nur eine dominante 
Frequenz.

> Ist diese Frequenz vom Messsignal immer gleich, also fest? Ändert sich
> die Amplitude vom Messsignal?

Nein, die Frequenz kann sich ändern, aber ich kann das Messsignal bzw. 
die Frequenz in einer definierten Umgebung abschätzen.
Die Amplitude des Messsignals kann sich auch ändern, wichtig ist mir 
nur, dass die Störfrequenzanteile im Spektrum minimiert werden, damit 
keine Störfrequenz detektiert wird (weil die Amplitude des Messsignals 
eben auch sehr klein werden kann)

von Meister E. (edson)


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Wie schnell können sich denn Frequenz und Amplitude Deines Signals 
ändern und wie schnell kannst Du messen bzw. auswerten?

von Daniel R. (sparker)


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Meister E. schrieb:
> Klar, machen kann man das. Bestimmte Störer mögen konstant
> vorhanden und
> abschätzbar sein, aber wie geht man mit den (weit unangenehmeren)
> diskreten Störern vor, deren Natur es ist, nicht so leicht vorhersagbar
> zu sein?
>
> @sparker
>
> Kannst Du bitte Deine Messung/Messaufbau genauer beschreiben? Ich kann
> mir vorstellen, was Du vor hast, aber den Sinn darin erkenne ich (noch?)
> nicht.

Das ist ein Radarsystem (FMCW), die diskreten Störungen sind natürlich 
schwierig (es findet eine entsprechende Mittelung statt und das Spektrum 
wird einem CFAR-Detektor zugeführt).

von Prolet (Gast)


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nimm doch einfach einen bandpass

von Meister E. (edson)


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Wenn Du viel schneller messen kannst als sich die Messgröße ändern kann, 
würde ich einfach öfter messen und die sporadischen Störer herausfiltern 
(z.B.Median).

von Daniel R. (sparker)


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Meister E. schrieb:
> Wenn Du viel schneller messen kannst als sich die Messgröße ändern
> kann,
> würde ich einfach öfter messen und die sporadischen Störer herausfiltern
> (z.B.Median).

Es geht mir nicht um die sporadischen, sondern um die konstanten 
Störquellen.

von Meister E. (edson)


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Daniel R. schrieb:
> Das ist ein Radarsystem (FMCW)
> ...
> CFAR-Detektor zugeführt).

Ich bin ehrlich: da kenne ich mich leider überhaupt nicht aus. :(

von Meister E. (edson)


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Daniel R. schrieb:
> Es geht mir nicht um die sporadischen, sondern um die konstanten
> Störquellen.

Dann steht die Antwort doch schon im ersten Post von Gustl.

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