[发明专利]一种加窗短时傅里叶变换三点插值动态频率测量方法

权利要求书

1.一种加窗短时傅里叶变换三点插值动态频率测量方法，其特征在于：应用三角矩形卷积窗，对电网信号进行短时傅里叶变换，得到信号的短时傅里叶变换矩阵，根据信号长度及窗函数窗长，确定所需计算的列位置，从第1列开始，找到该列中最大值对应的谱线，以及相临的两条谱线，利用得到的谱线，计算该列的峰值频率，再计算信号频率变化率，得到需要增加计算峰值频率的列，从而得到信号的动态频率函数，具体包括以下步骤：

a.对时域连续电网信号u(t)以采样频率f_s进行采样，经过采样后得到信号的N点离散采样序列U(n)，n＝0，1，2，…，N-1；

b.用长度为R/2的三角窗与矩形窗进行时域卷积，得到长度为R的三角矩形时域卷积窗w(n)，应用短时傅里叶公式，对信号离散采样序列进行短时傅里叶变换，得到信号的短时傅里叶变换矩阵F_STFT(i,j)；

c.根据信号长度N和窗函数窗长R，确定所需计算的矩阵F_STFT(i,j)的列p；

d.应用插值法，根据信号的短时傅里叶变换矩阵F_STFT(i,j)，求出第p列最大值所对应的谱线，记为k₁，与k₁相临的谱线分别记为k₂和k₃，k₁表示的频率成分为f₁＝k₁Δf，k₂表示的频率成分为f₂＝k₂Δf，k₃表示的频率成分为f₃＝k₃Δf，k₁、k₂、k₃表示的幅值分别为y₁、y₂、y₃；

e.由公式和α_p＝k_m-k₁，其中k_m为峰值频率所对应的位置，可得公式：应用多项式逼近法，解得峰值谱线参数α_p，α_p的取值范围为[-0.5，0.5]；

f.应用公式f_mp＝(α_p+k₁)Δf，其中Δf＝f_s/N，求出信号的峰值频率f_mp；

g.根据峰值频率f_mp计算信号的频率变化率f_c-p，计算公式为根据f_c-p确定需要增加计算峰值频率的列；

h.根据信号的峰值频率f_mp，最终得到信号随时间变化的动态频率函数f_m(p)。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，确定所需计算列的公式为n＝0，1，2，…，N-1，符号表示向下取整。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，当频率发生变化时，增加计算峰值频率的列由频率变化率f_c-p确定，当f_c-p≥0.002或f_c-p≤-0.002时，若p＝1，则增加计算2、3、4列的峰值频率f_m2、f_m3、f_m4，若p>1，则增加计算(p-3)、(p-2)、(p-1)列的峰值频率f_m(p-3)、f_m(p-2)、f_m(p-1)。