一种基于实复转换及拉格朗日插值的频率估计方法和系统技术方案

本发明专利技术提供一种基于实复转换及拉格朗日插值的频率估计方法和系统，获取时域信号；并进行快速傅里叶变换，确定出频谱幅值最大点处的频谱索引，根据频谱索引计算出频率粗估计值，以及根据频率粗估计值生成参考信号；基于时域信号、参考信号以及对应的正交分量重新构建信号，生成复信号；对复信号进行快速傅里叶变换，并从对应频谱上选择频率最大点以及与所述频率最大点左右相邻的点作为插值点；利用拉格朗日插值算法对所选择的三个插值点进行拟合，根据拟合结果确定出时域信号的频率精确估计值。由此可知，本发明专利技术可以得到精度较高的结果，能够精确地获得被测物料的位置；并且本发明专利技术可以降低CPU的负担，增强物位仪表测量料位的实时性。的实时性。的实时性。

【技术实现步骤摘要】
一种基于实复转换及拉格朗日插值的频率估计方法和系统


[0001]本专利技术涉及工业自动化控制
，特别是涉及一种基于实复转换及拉格朗日插值的频率估计方法和系统。

技术介绍

[0002]近年来，许多企业将调频连续波雷达物位计应用于工业自动化领域中进行连续料位测量，其测量原理是：调频连续波雷达物位计中的射频发生器生成频率随时间线性增长的正弦波(chirp)，然后将对应的正弦波同步分成两路发射信号TX，一路发射信号TX输入混频器，另一路发射信号TX通过天线发射出去，遇到被测物料后，部分能量反射回来形成接收信号RX，再将接收信号RX输入混频器中与发射信号TX进行混频，生成中频信号，所以，该中频信号的瞬时频谱等于两个输入信号的瞬时频率的差值。由于调频连续波频率随时间连续增长，故根据这个差值，能够得到发射信号与接收信号的时间间隔，再由已知的电磁波在空气中的传播速度c，即可得到被测物料的位置。
[0003]但是，现有技术在计算两个输入信号的瞬时频率的差值时，一般是采用频率估计的方式，而现有技术进行频率估计的过程主要是：采集时域信号，对时域信号进行本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于实复转换及拉格朗日插值的频率估计方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：获取预先采集的时域信号；对所述时域信号进行快速傅里叶变换，并基于快速傅里叶变换结果确定出频谱幅值最大点处的频谱索引，以及根据所述频谱索引计算所述时域信号的频率粗估计值；根据所述频率粗估计值生成参考信号，并获取所述参考信号的正交分量；获取所述时域信号的正交分量，并基于所述时域信号、所述时域信号的正交分量、所述参考信号和所述参考信号的正交分量重新构建信号，生成复信号；对所述复信号进行快速傅里叶变换，并从对应频谱上选择频率最大点以及与所述频率最大点左右相邻的点作为插值点；利用拉格朗日插值算法对所选择的三个插值点进行拟合，并根据拟合结果确定出所述时域信号的频率精确估计值。2.根据权利要求1所述的基于实复转换及拉格朗日插值的频率估计方法，其特征在于，所述方法还包括：获取已经确定出的频率精确估计值，记为原始频率精确估计值；基于所述原始频率精确估计值重新构建信号，生成新的复信号；对所述新的复信号进行快速傅里叶变换，并从对应频谱上选择频率最大点以及与所述频率最大点左右相邻的点作为插值点；利用拉格朗日插值算法对所选择的三个插值点进行拟合，并根据拟合结果确定出所述时域信号的新的频率精确估计值；其中，新的频率精确估计值的精确度大于原始频率精确估计值。3.根据权利要求1所述的基于实复转换及拉格朗日插值的频率估计方法，其特征在于，对所述时域信号进行快速傅里叶变换，并基于快速傅里叶变换结果确定出频谱幅值最大点处的频谱索引的过程包括：式中，FFT()表示快速傅里叶变换；N为总采样点数；k0为频谱幅值最大点处的频谱索引；s(n)为预先采集的时域信号。4.根据权利要求3所述的基于实复转换及拉格朗日插值的频率估计方法，其特征在于，根据所述频谱索引计算所述时域信号的频率粗估计值的过程包括：式中，k0为频谱幅值最大点处的频谱索引；ω
s
为频率分辨率，ω
s
＝2π/N；为频率粗估计值。5.根据权利要求4所述的基于实复转换及拉格朗日插值的频率估计方法，其特征在于，根据频率粗估计值生成参考信号，并获取所述参考信号的正交分量的过程包括：
式中，h(b)为根据频率粗估计值生成的参考信号，为参考信号h(b)的正交分量，b为正整数。6.根据权利要求5所述的基于实复转换及拉格朗日插值的频率估计方法，其特征在于，基于所述时域信号、所述时域信号的正交分量、所述参考信号和...

【专利技术属性】
技术研发人员：周再朝，
申请(专利权)人：重庆川仪自动化股份有限公司，
类型：发明
国别省市：