一种乘性和加性噪声中谐波信号频率估计方法技术

本发明专利技术公开了一种乘性和加性噪声中谐波信号频率估计方法，其包括以下步骤：计算循环协方差；构造循环协方差矩阵；特征值分解；构建噪声子空间矩阵；计算空间谱；计算频率估计值。本发明专利技术的乘性和加性噪声中谐波信号频率估计方法，能提高频率估计的精度和频率分辨率，且易于实现。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及信号处理领域，尤其涉及一种乘性和加性噪声中谐波信号频率估计方 法。
技术介绍
乘性和加性噪声背景中，谐波信号的参数估计问题在多个领域有着广泛的应用， 其主要目的是从被噪声污染的信号中估计谐波信号的谐波分量个数和谐波的频率。目前，乘性和加性噪声中谐波信号频率的估计方法主要有循环统计量方法（李宏 伟，程乾生."乘性和加性噪声中谐波恢复的循环统计量方法"，电子学报，第26卷，第7期， 1998年）和广义协方差矩阵方法（杨世永."基于广义协方差矩阵的乘性和加性噪声中的 谐波恢复"，信号处理，第28卷，第2期，2012年）。循环统计量方法是基于循环统计量，利 用快速傅里叶变换和峰值搜索方法实现。由于受瑞利限的影响，循环统计量方法的估计精 度和频率分辨率不高。广义协方差矩阵方法利用子空间旋转不变技术估计谐波的频率，但 其实现过程较复杂，频率估计的分辨率也不高。
技术实现思路
本专利技术提供，以达到计算精度高、 频率分辨率高和易于实现的目的。 本专利技术采用以下技术方案实现上述目的。一种乘性和加性噪声中谐波信号频率估 计方法，其包括以下步骤： 步骤1 :计算循环协方差； 步骤2 :构造循环协方差矩阵； 步骤3 :特征值分解； 步骤4 :构建噪声子空间矩阵； 步骤5:计算空间谱； 步骤6 :计算频率估计值。 所述计算循环协方差的方法为：设谐波信号的N个数据测量值为x(l)，x(2)，…， x(N)，P为谐波分量个数，对于一个取值范围在内的整数M，计算循环协方差 c ( α )，α = 〇, 1，2,…，M-I : 其中（· r表示取共辄运算。 所述构造循环协方差矩阵C的方法为： 所述特征值分解的方法为：对循环协方差矩阵C进行特征值分解，将所得的特征 值按从大到小的顺序记做λ 1; λ 2，…，λΜ，相应的特征值向量记做^%，…，eM。 所述构建噪声子空间矩阵Z的方法为：Z = 。 所述计算空间谱的方法为：给定一个正整数K(取值范围为（2P, M])，令ωχ = 2 π (k_l)/K ;k = 1，2，…，Κ，先计算 β (c〇k): 然后通过下述公式计算空间谱W(?k): 其中（·）Η表示共辄转置运算。 所述计算频率估计值的方法为：依次找出空间谱W(Cok)的P个峰值，首先找出 第一大峰值将对应的ω值记为Co 1，其次找出第二大峰值将对应的ω值记为ω2，由此 类推，最后找出第P大的峰值将对应的ω值记为ωρ;计算谐波信号频率的估计值I为： 所述第二大峰值为仅次于所述第一大峰值的峰值。 本专利技术的乘性和加性噪声中谐波信号频率估计方法，其优点在于：能提高频率估 计的精度和频率分辨率，且易于实现。【附图说明】 图1为本专利技术的流程图。【具体实施方式】 下面结合附图对本专利技术的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本专利技术，并 非用于限定本专利技术的范围。 如图1所示，，包括以下步骤： 步骤1 :计算循环协方差101 ; 设谐波信号的N个数据测量值为X (I)，X (2)，…，X (N)，P为谐波分量个数，对于一 个取值范围在内的整数M，计算循环协方差c ( α )，α = 〇, 1，2,…，M-I :其中（· r表示取共辄运算。 步骤2 :构造循环协方差矩阵102 ; 构造循环协方差矩阵102C的方法为： 步骤3 :特征值分解103 ; 对循环协方差矩阵C进行特征值分解103,将所得的特征值按从大到小的顺序记 做λ1， λ2，···，λΜ，相应的特征值向量记做^^；；，…，eM; 步骤4 :构建噪声子空间矩阵104 ; 构建噪声子空间矩阵104Z的方法为：Z = 。 步骤5 :计算空间谱105 ; 计算空间谱105的方法为：给定一个正整数K(取值范围为（2P，M])，令Ok = 2 JT (k-1) /K ;k = 1，2,…，K，先计算 β (ω k): 然后通过下述公式计算空间谱W(cok): 其中（·）H表示共辄转置运算。 步骤6 :计算频率估计值106 ; 计算频率估计值106的方法为：依次找出空间谱W(cok)的P个峰值，首先找出第 一大峰值将对应的ω值记为Co1，其次找出第二大峰值将对应的ω值记为ω2。第一大峰 值为最大峰值。第二大峰值仅次于第一大峰值。由此类推，最后找出第P大的峰值将对应 的ω值记为ωρ。计算谐波信号频率的估计值【主权项】1. ，其特征在于，其包括以下步骤： 步骤1 :计算循环协方差； 步骤2 :构造循环协方差矩阵； 步骤3 :特征值分解； 步骤4:构建噪声子空间矩阵； 步骤5 :计算空间谱； 步骤6 :计算频率估计值。2. 根据权利要求1所述的乘性和加性噪声中谐波信号频率估计方法，其特征在于，所 述计算循环协方差的方法为：设谐波信号的N个数据测量值为X(1)，X(2)，…，X(N)，P为 谐波分量个数，对于一个取值范围在内的整数M，计算循环协方差c(a)，α= 0, 1，2, ...，Μ-1 :其中（·Γ表示取共辄运算。3. 根据权利要求1所述的乘性和加性噪声中谐波信号频率估计方法，其特征在于，所 述构造循环协方差矩阵C的方法为：4. 根据权利要求1所述的乘性和加性噪声中谐波信号频率估计方法，其特征在于，所 述特征值分解的方法为：对循环协方差矩阵C进行特征值分解，将所得的特征值按从大到 小的顺序记做λλ2，…，λΜ，相应的特征值向量记做％%，…，eM。5. 根据权利要求1所述的乘性和加性噪声中谐波信号频率估计方法，其特征在于，所 述构建噪声子空间矩阵Z的方法为：Z= 。6. 根据权利要求1所述的乘性和加性噪声中谐波信号频率估计方法，其特征在于，所 述计算空间谱的方法为：给定一个正整数K(取值范围为（2P，M])，$c〇k= 231 (k-l)/K，k =1，2,…，K，先计算β(ωk):其中（·）Η表示共辄转置运算。7. 根据权利要求1所述的乘性和加性噪声中谐波信号频率估计方法，其特征在于，所 述计算频率估计值的方法为：依次找出空间谱W(cok)的Ρ个峰值，首先找出第一大峰值将 对应的ω值记为ωι，其次找出第二大峰值将对应的ω值记为ω2，由此类推，最后找出第 Ρ大的峰值将对应的ω值记为ωρ;计算谐波信号频率的估计值&为：1 = ^^/2;m= 1，2,…，P〇8. 根据权利要求7所述的乘性和加性噪声中谐波信号频率估计方法，其特征在于，所 述第二大峰值为仅次于所述第一大峰值的峰值。【专利摘要】本专利技术公开了，其包括以下步骤：计算循环协方差；构造循环协方差矩阵；特征值分解；构建噪声子空间矩阵；计算空间谱；计算频率估计值。本专利技术的乘性和加性噪声中谐波信号频率估计方法，能提高频率估计的精度和频率分辨率，且易于实现。【IPC分类】G01R23/02【公开号】CN105301354【申请号】CN201510405639【专利技术人】杨世永, 熊紫佳 【申请人】九江学院【公开日】2016年2月3日【申请日】2015年7月12日本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种乘性和加性噪声中谐波信号频率估计方法，其特征在于，其包括以下步骤：步骤1：计算循环协方差；步骤2：构造循环协方差矩阵；步骤3：特征值分解；步骤4：构建噪声子空间矩阵；步骤5：计算空间谱；步骤6：计算频率估计值。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：杨世永，熊紫佳，
申请(专利权)人：九江学院，
类型：发明
国别省市：江西;36