[發明專利]相減策略的多頻衰減信號參數估計算法

在審

• 申請號: 202011531793.1
• 申請日: 2020-12-16
• 公開（公告）號: CN112883318A
• 公開（公告）日: 2021-06-01
• 發明（設計）人: 陳鵬;陳欽;邰中奎
• 申請（專利權）人: 中國空氣動力研究與發展中心設備設計及測試技術研究所
• 主分類號: G06F17/10
• 分類號: G06F17/10;G06F17/14
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明為相減策略的多頻衰減信號參數估計算法，涉及信號處理領域，適用對象為多頻衰減信號的參數估計，包括以下步驟：首先利用FFT算法對采樣信號進行預處理，得到每個頻率分量的頻譜最大值索引；然后對信號進行頻譜插值分析，得到各頻率分量的頻譜偏移量、衰減因子、初幅值和初相位，并構造所有頻率分量信號；其次將采樣信號和構造的非待估計頻率分量信號相減，得到抑制了其他頻率成分影響的待估計單頻信號；最后經迭代計算得到各頻率分量信號精確的參數估計值。本發明涉及相減策略的多頻信號參數估計算法抑制了頻率分量間的相互影響，提高了多頻信號的參數估計精度，特別是信號頻率較低或中高信噪比條件下的參數估計精度。

技術領域

本發明涉及信號處理領域，特別是含噪多頻衰減信號的參數估計算法。

背景技術

多頻衰減信號可理解為含有多個頻率分量信號的疊加，其參數估計廣泛應用于低頻機械光譜學，線性系統識別、核磁共振波譜分析、計量以及無損檢測等諸多領域，具有重要的理論意義和應用價值。

目前，針對單頻衰減信號的參數估計研究較多，但對多頻衰減信號的參數估計研究則較少，主要包括：

(1)針對單頻衰減信號的迭代插值法(參考文獻[1]：Aboutanios E，Ye SL.Efficient iterative estimation of the parameters of a damped complexexponential in noise[J].IEEE Signal Processing Letters，2014，21(8)：975-979.)，通過在頻譜索引值兩邊插值，并采用迭代計算實現了頻率估計。該算法是針對單頻信號設計的，在處理單頻信號時，不僅具有很高的頻率估計精度，且計算量非常小，是綜合性能最好的算法之一。但該算法在處理多頻信號時，受其他頻率分量頻譜泄漏的影響，頻率估計誤差較大。

(2)在此基礎上，學者們提出了針對多頻衰減信號的頻率估計算法(參考文獻[2]：Ye S L，Aboutanios E.Iterative windowed parameter estimation of multiplesuperimposed damped exponentials in noise[C].European Signal ProcessingConference，Nice，2015：2201-2205.；參考文獻[3]：Kocherry D L，Ye S L，AboutaniosE.Estimating parameters of multiple damped complex sinusoids with model orderestimation[C].IEEE International Workshop on Signal Processing Systems，Dallas，2016：86-91)，通過加衰減窗和頻譜相減策略實現了多頻衰減信號的參數估計，提高了在中低信噪比條件下的參數估計精度。但該算法需要根據經驗加衰減窗，針對不同的信號頻率和衰減因子，窗函數設計難度較大，算法應用不廣，且在信號頻率較低和中高信噪比條件下的參數估計精度有待提高。

發明內容

本發明旨在提出一種估計精度高、實現簡單的參數估計算法，適用于含噪多頻衰減正弦信號的參數估計，解決現有參數估計算法實現復雜，估計精度不高的問題，拓展其應用范圍。

本發明相減策略的衰減信號參數估計算法說明如下：

算法的基本思想：通過相減策略，去除多頻信號中非待估計頻率分量，將多頻信號轉換成單頻信號，并對其進行頻譜分析，通過循環計算，完成對每一個頻率分量的分析，同時經由迭代計算以盡可能多的抑制頻譜泄漏的影響，得到各頻率分量精確的頻率、衰減因子、初幅值和初相位估計值。