[發(fā)明專利]一種多分量非平穩(wěn)信號(hào)的瞬時(shí)頻率估計(jì)方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201910085920.0
• 申請(qǐng)日: 2019-01-29
• 公開（公告）號(hào): CN109885805B
• 公開（公告）日: 2022-10-14
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 李坡
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 南京工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院
• 主分類號(hào): G06F17/14
• 分類號(hào): G06F17/14;G06F17/15
• 代理公司: 南京天翼專利代理有限責(zé)任公司 32112
• 代理人: 蔣家華

1.一種多分量非平穩(wěn)信號(hào)的瞬時(shí)頻率估計(jì)方法，其特征在于，包括如下步驟：

S1：獲取多分量非平穩(wěn)信號(hào)的時(shí)頻分布；

S2：根據(jù)信號(hào)的時(shí)頻分布，采用原始維特比算法得到信號(hào)的粗略瞬時(shí)頻率估計(jì)；

具體包括以下步驟：

S21：構(gòu)造頻率代價(jià)函數(shù)g(k(n),k(n+1))，

k(n)為時(shí)頻分布中n時(shí)刻對(duì)應(yīng)點(diǎn)的頻率，k(n+1)為時(shí)頻分布中n+1時(shí)刻對(duì)應(yīng)點(diǎn)的頻率，Δ為常數(shù)，c為系數(shù)，g(k(n),k(n+1))表示時(shí)頻分布中兩個(gè)相鄰時(shí)刻頻率點(diǎn)之間的跳變代價(jià)；

S22：構(gòu)造幅度代價(jià)函數(shù)h(TF(n,k(n)))，TF(n,k(n))為時(shí)頻分布中n時(shí)刻對(duì)應(yīng)頻率點(diǎn)的幅度；

假設(shè)時(shí)頻分布中n時(shí)刻對(duì)應(yīng)的頻率點(diǎn)有m個(gè)，分別為f₁,f₂……f_m,

令TF(n,f₁)≥TF(n,f₂)≥…TF(n,f_m), (2)

h(TF(n,f_m))＝m-1， (3)

h(TF(n,k(n)))表示時(shí)頻分布中n時(shí)刻對(duì)應(yīng)頻率點(diǎn)的幅度代價(jià)；

S23：根據(jù)信號(hào)的時(shí)頻分布，利用

進(jìn)行粗略瞬時(shí)頻率估計(jì)；

其中，K為時(shí)頻分布中n1到n2時(shí)刻所有的路徑，p(k(n)；n₁,n₂)為頻率代價(jià)函數(shù)g(k(n),k(n+1))和幅度代價(jià)函數(shù)h(TF(n,k(n)))從n1到n2時(shí)刻路徑的代價(jià)函數(shù)之和，為在時(shí)頻分布中尋找一條代價(jià)函數(shù)p(k(n)；n₁,n₂)最小的路徑，此路徑即為信號(hào)的粗略瞬時(shí)頻率估計(jì)；

S3：根據(jù)粗略瞬時(shí)頻率估計(jì)，獲取交叉混疊區(qū)域：

利用|IF(n)_i-IF(n)_j|＜D(6)截取交叉混疊區(qū)域，IF(n)_i為粗略瞬時(shí)頻率估計(jì)中n時(shí)刻i分量信號(hào)的瞬時(shí)頻率，IF(n)_j為粗略瞬時(shí)頻率估計(jì)中n時(shí)刻j分量信號(hào)的瞬時(shí)頻率，D為設(shè)定的頻率閾值；

S4：根據(jù)信號(hào)交叉混疊區(qū)域的時(shí)頻分布，設(shè)計(jì)一種改進(jìn)型維特比算法得到信號(hào)交叉混疊區(qū)域的精確瞬時(shí)頻率估計(jì)；在非交叉混疊區(qū)域，采用原始維特比算法得到信號(hào)非交叉混疊區(qū)域的粗略瞬時(shí)頻率估計(jì)；即為信號(hào)的瞬時(shí)頻率估計(jì)；

在交叉混疊區(qū)域內(nèi)，改進(jìn)型維特比算法包括以下步驟：

S41：在S3中獲取的交叉混疊區(qū)域內(nèi)，選取n時(shí)刻之前已經(jīng)估計(jì)出的FN個(gè)瞬時(shí)頻率點(diǎn)，采用曲線擬合方式預(yù)測(cè)出n時(shí)刻的瞬時(shí)頻率，記為f(N_1×FN,F_1×FN,n)；

S42：構(gòu)造差值代價(jià)函數(shù)r(N,F,n,k(n))，

r(N,F,n,k(n))＝u·(f(N_1×FN,F_1×FN,n)-k(n))， (9)

k(n)為時(shí)頻分布中n時(shí)刻對(duì)應(yīng)點(diǎn)的頻率,u為系數(shù)，r(N,F,n,k(n))表示n時(shí)刻預(yù)測(cè)的瞬時(shí)頻率與時(shí)頻分布中n時(shí)刻頻率點(diǎn)之間的差值代價(jià)；

S43：采用

對(duì)交叉混疊區(qū)域時(shí)頻分布進(jìn)行精確瞬時(shí)頻率估計(jì)；

其中，K為時(shí)頻分布中n1到n2時(shí)刻所有的路徑，q(k(n)；n₁,n₂)為差值代價(jià)函數(shù)r(N,F,n,k(n))和幅度代價(jià)函數(shù)h(TF(n,k(n)))從n1到n2時(shí)刻路徑的代價(jià)函數(shù)之和，即為在時(shí)頻分布中尋找一條代價(jià)函數(shù)q(k(n)；n₁,n₂)最小的路徑，此路徑即為信號(hào)在交叉混疊區(qū)域內(nèi)的精確瞬時(shí)頻率估計(jì)；

在非交叉混疊區(qū)域內(nèi)，采用上述S2的方法計(jì)算信號(hào)非交叉混疊區(qū)域的粗略瞬時(shí)頻率估計(jì)。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多分量非平穩(wěn)信號(hào)的瞬時(shí)頻率估計(jì)方法，其特征在于：在S1中，采用STFT變換獲取多分量非平穩(wěn)信號(hào)的時(shí)頻分布。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多分量非平穩(wěn)信號(hào)的瞬時(shí)頻率估計(jì)方法，其特征在于：在S41中，采用最小二乘法擬合預(yù)測(cè)出n時(shí)刻的瞬時(shí)頻率。