[發明專利]一種高精度頻譜校正方法

有效

• 申請號: 202010150163.3
• 申請日: 2020-03-06
• 公開（公告）號: CN111257815B
• 公開（公告）日: 2022-04-05
• 發明（設計）人: 李波;羅永睦;張林山;周年榮;曹敏;王浩;楊超;付志紅;賴強;朱全聰;利佳;鄒京希
• 申請（專利權）人: 云南電網有限責任公司電力科學研究院
• 主分類號: G01R35/00
• 分類號: G01R35/00;G01R23/16
• 代理公司: 北京弘權知識產權代理有限公司 11363
• 代理人: 逯長明;許偉群

本申請公開了一種高精度頻譜校正方法，基于最大旁瓣衰減窗函數的臨近頻譜間的比例特性，將加權信號頻譜實部和虛部拆分，仍能夠分別進行三點插值計算。在得到實部和虛部兩個歸一化頻率估計后再采用“數學平均”方式，這里處理方式經驗證能夠完全消除共軛負頻率的泄露干擾，使得算法能夠在任意采樣窗口長度下實現高精度頻偏估計。本發明提供的算法能夠完全消除共軛負頻率頻譜泄露干擾，使得改進后的三點插值算法在任意采樣窗口下實現高精度頻譜校正。

技術領域

本申請涉及實時頻率估計技術領域，尤其涉及一種高精度頻譜校正方法。

背景技術

在許多工程應用中，如通信、音響系統、雷達、聲納、電力系統、測量和儀表等，經常需要對正弦信號進行實時頻率估計。特別對于通信領域，易于實現調制和解調的正弦波多用作其他基帶信號的載波，其參數的準確估計和測量是實現準確調制載波通信的前提和關鍵。

目前，基于離散傅里葉變換(Discrete Fourier Transform,DFT)的正弦信號分析算法，因易于實現且具有高效的快速計算方式(Fast Fourier Transform,FFT)，一直以來是通信工程信號處理應用中優先選擇的分析方法。

然而，DFT算法對于絕對低頻信號及相對低頻信號的估計，尤其是極短時數據記錄情況下，近似解析插值關系式中所忽略的負頻率泄漏干擾量級較大，從而使得基于插值DFT的頻率校正估計嚴重失準，影響極短時數據記錄情況下正弦信號頻率參數校正估計的精度。

發明內容

本申請提供了一種高精度頻譜校正方法，以解決極短時數據記錄情況下正弦信號頻率參數校正估計的精度低的技術問題。

為了解決上述技術問題，本申請實施例公開了如下技術方案：

本申請實施例公開了一種高精度頻譜校正方法，包括：采集短時離散采樣信號；

對所述短時離散采樣信號加窗并進行DFT計算，得到變換后頻譜函數；

通過局部峰值搜索所述變換后頻譜函數，得到峰值；

選取峰值所在譜線及相鄰的兩條譜線作為目標譜線，對所述目標譜線對應的實部和虛部進行拆分，生成實部拆分結果和虛部拆分結果；

對所述實部拆分結果進行三點插值計算，得到實部計算結果；

對所述虛部拆分結果進行三點插值計算，得到虛部計算結果；

對所述實部計算結果和所述虛部計算結果進行數學平均計算，得到高精度頻譜校正結果。

可選的，對所述短時離散采樣信號加窗并進行DFT計算，得到變換后頻譜函數，包括：

利用窗函數對所述短時離散采樣信號進行加窗處理，得到加窗后頻譜函數；

對所述加窗后頻譜函數進行DFT計算，得到變換后頻譜函數。

可選的，所述窗函數為H項余弦窗函數，表示為：

式中，N為采樣點數，a_h為窗函數系數。

可選的，對所述實部計算結果和所述虛部計算結果進行數學平均計算，得到高精度頻譜校正結果，包括：

對所述實部計算結果進行歸一化處理，得到實部歸一化結果；

對所述虛部計算結果進行歸一化處理，得到實部歸一化結果；

對所述實部歸一化結果和所述實部歸一化結果進行數學平均計算，得到高精度頻譜校正結果。

與現有技術相比，本申請的有益效果為：