[發明專利]一種信號分量頻率的精確估計方法

有效

• 申請號: 201810206809.8
• 申請日: 2018-03-07
• 公開（公告）號: CN108414833B
• 公開（公告）日: 2020-11-10
• 發明（設計）人: 劉紅星;魯星辰;司峻峰
• 申請（專利權）人: 南京大學
• 主分類號: G01R23/16
• 分類號: G01R23/16
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

1.一種基于計算機程序對信號分量的頻率進行精確估計的方法，包括三個步驟，(1)讀取待分析信號的采樣序列x(n)n＝0，1，…，N-1，采樣率為f_sHz，它有頻率為f₀的感興趣信號分量，(2)計算序列x(n)幅頻譜|X(f)|在全頻域的N個等間隔的離散值，|X(k)|，k＝0，1，…，N-1，(3)求解一優化問題從而確定感興趣信號分量頻率f₀的精確估值，其特征在于，第(3)步求解的優化問題定義為如下最大化問題

式中，f為自變量，R為幅頻域兩序列|X_f(k)|，k＝0，1，…，N-1和|X(k)|，k＝0，1，…，N-1的相關系數函數，|X_f(k)|，k＝0，1，…，N-1為構造序列的幅頻譜序列，為任一常數，f的搜索范圍根據先驗知識確定，此最大值問題的最大函數值R_max對應的頻率點f_max值即確定為信號分量頻率f₀的精確估值。

2.根據權利 要求1所述的一種基于計算機程序對信號分量的頻率進行精確估計的方法，在第(3)步求解式(1)所示最大化問題時，f的搜索范圍根據先驗知識確定，其特征在于，對|X(f)|的N個等間隔離散值|X(k)|，k＝0，1，…，N-1，在此全頻譜或感興趣頻段內，找出兩個最高的相鄰譜線，記相應的兩頻率點從左到右依次為f_-1和f₁，將頻率搜索的初始區間確定為f_interval＝[f_-1，f₁]。

3.根據權利 要求1或權利 要求2所述的一種基于計算機程序對信號分量的頻率進行精確估計的方法，在第(3)步求解一個最大化問題，其特征在于，在頻率搜索區間f_interavl＝[f_-1，f₁]內，按照二分法進行搜索，(I)在f_-1和f₁兩個頻率點上，分別構造序列計算相應的幅頻譜序列|X_f-1(k)|，|X_f1(k)|，k＝0，1，…，N-1，并計算它們與原序列x(n)的幅頻譜序列|X(k)|的相關系數R(|X_f-1(k)|，|X(k)|)，R(|X_f1(k)|，|X(k)|)；(II)令f₀＝(f_-1+f₁)/2，構造序列計算其幅頻譜序列|X_f0(k)|，并計算它與原序列x(n)的幅頻譜序列|X(k)|的相關系數R(|X_f0(k)|，|X(k)|)；(III)比較相關系數R(|X_f-1(k)|，|X(k)|)與R(|X_f1(k)|，|X(k)|)，若R(|X_f-1(k)|，|X(k)|)＜R(|X_f1(k)|，|X(k)|)，則令f_-1＝f₀，f₁＝f₁，否則令f_-1＝f_-1，f₁＝f₀，即有新的頻率范圍f_interavl＝[f_-1，f₁]；(IV)若Δf＝f₁-f_-1已經縮小到需要的頻率精度，則結束搜索、輸出頻率估值f₀＝(f_-1+f₁)/2，否則回到步驟(II)繼續搜索。