[發明專利]一種基于迭代解調時變濾波的自適應瞬時頻率估計方法

有效

• 申請號: 202210798187.9
• 申請日: 2022-07-08
• 公開（公告）號: CN114880627B
• 公開（公告）日: 2022-09-23
• 發明（設計）人: 陳是扦;王開云;王紅兵;翟婉明
• 申請（專利權）人: 西南交通大學
• 主分類號: G06F17/18
• 分類號: G06F17/18;G01M13/045
• 代理公司: 成都為知盾專利代理事務所(特殊普通合伙) 51267
• 代理人: 李漢強

1.一種基于迭代解調時變濾波的自適應瞬時頻率估計方法，其特征在于，其步驟包括：

S1,利用基于信號導數歸一化的瞬時頻率計算方法初步估計信號的瞬時頻率：

S1.1, 輸入非線性調頻信號，將其建模為一個調幅-調頻信號，并進行初始化，即n=1，，為瞬時頻率迭代初值，調幅-調頻模型為：

其中，表示時間，、和分別表示信號的瞬時幅值，瞬時頻率和初始相位，信號采樣頻率為；為純調頻信號，為相位函數，為信號噪聲；

S1.2, 對非線性調頻信號求導以增強信號高頻成分，對增強后的非線性調頻信號進行歸一化，獲得純調頻信號；

S1.3, 對純調頻信號進行反余弦運算和求導獲得第n次循環的瞬時頻率；

S2, 判斷第n次循環的瞬時頻率和n-1循環得到的瞬時頻率的相對誤差是否小于閾值，若小于閾值則認為當前瞬時頻率為瞬時頻率估計結果，循環終止；否則，執行步驟S3；

S3，利用基于解調技術的迭代時變濾波方法降低噪聲對瞬時頻率估計的影響，實現瞬時頻率的準確估計：

S3.1, 計算步驟S1.2中的純調頻信號的解析信號：

其中，表示時間，為純調頻信號，表示虛數單位，為Hilbert變換，表示第n次循環的瞬時頻率，為初始相位；

S3.2, 引入解調算子和調制算子；

其中，表示時間，為解調頻率，為載波頻率；

S3.3, 將解析信號與解調算子相乘，得到集中于載波頻率的解調信號；

S3.4, 以載波頻率為截止頻率對解調信號進行低通濾波，得到濾波后的信號；

S3.5, 將濾波后的信號與調制算子相乘，得到時變濾波后的信號；

S3.6，將時變濾波后的信號作為n+1次的非線性調頻信號進入步驟S1中。

2.根據權利要求1所述的一種基于迭代解調時變濾波的自適應瞬時頻率估計方法，其特征在于，步驟S1.2中具體公式如下：

其中，和分別表示兩個相鄰極值點時刻，和分別表示和對應的極值，表示極值點序號。

3.根據權利要求1所述的一種基于迭代解調時變濾波的自適應瞬時頻率估計方法，其特征在于，步驟S1.3中具體公式如下：

其中，表示第n次循環的瞬時頻率；為純調頻信號，為相位函數。

4.根據權利要求1所述的一種基于迭代解調時變濾波的自適應瞬時頻率估計方法，其特征在于，步驟S3.3中將解析信號與解調算子相乘，得到如下解調信號：

其中，表示時間，為載波頻率，表示第n次循環的瞬時頻率，為解調頻率。

5.根據權利要求4所述的一種基于迭代解調時變濾波的自適應瞬時頻率估計方法，其特征在于，步驟S3.4中，以載波頻率為截止頻率對解調信號進行低通濾波，具體公式如下：

其中，表示低通濾波器。

6.根據權利要求5所述的一種基于迭代解調時變濾波的自適應瞬時頻率估計方法，其特征在于，步驟S3.5中，將濾波后的信號與調制算子相乘，獲得時變濾波后的信號，具體公式如下：

。

7.根據權利要求1所述的一種基于迭代解調時變濾波的自適應瞬時頻率估計方法，其特征在于，步驟S2中的終止條件閾值的范圍為0.05~0.005。