[发明专利]混合正弦信号分离方法及系统

权利要求书

1.一种混合正弦信号分离方法，其特征在于包括以下步骤：

第一步、将混合正弦信号引入；

第二步、采用快速傅里叶变换法、微分跟踪器辨识法或者基于卡尔曼滤波器及衍 生卡尔曼滤波器的方法确定混合正弦信号中的分量信号的个数及相应的频率，通过线 性高增益微分器或者高阶滑模微分器跟踪所述混合正弦信号的偶数阶微分信号；

第三步、将所述混合正弦信号中的分量信号进行分离，得到正弦分量信号和常量 分量信号。

2.一种混合正弦信号分离系统，其特征在于包括信号输入模块A、信号处理模块 B和分量信号分离模块C；所述信号输入模块A与所述信号处理模块电连接，用于将 混合正弦信号引入至信号处理模块；信号处理模块B与所述分量信号分离模块电连接， 用于接收所述信号输入模块引入的混合正弦信号，并进行处理，分量信号分离模块通 过快速傅里叶变换法、基于微分跟踪器辨识法、基于卡尔曼滤波器及衍生卡尔曼滤波 器方法，获取混合正弦信号中的分量信号的个数及相应的频率，并通过线性高增益微 分器或者高阶滑模微分器跟踪混合正弦信号的偶数阶微分信号，以及，将所获取的混 合正弦信号的分量信号个数及相应的频率、偶数阶微分信号传递至分量信号分离模块； 所述分量信号分离模块C接收所述信号处理模块传递的混合正弦信号的分量信号个数 及相应的频率、偶数阶微分信号，对混合正弦信号进行分量分离。

3.根据权利要求2所述的混合正弦信号分离系统，其特征在于：还包括分量信号 输出模块D，所述的分量信号输出模块D与分量信号分离模块电连接，用于将所述分 量信号分离模块分离出的正弦分量信号与常量分量信号输出。

4.根据权利要求2所述的混合正弦信号分离系统，其特征在于：所述信号处理模 块B包括分量信号个数及频率辨识模块a和微分跟踪模块b，分量信号个数及频率辨 识模块a用于对混合正弦信号进行处理，获取混合正弦信号中的分量信号的个数及相 应的频率；所述微分跟踪模块b用于跟踪混合正弦信号的偶数阶微分信号。

5.根据权利要求2所述的混合正弦信号分离系统，其特征在于：所述分量信号分 离模块C包括正弦分量信号分离模块c和常量信号分离模块d，所述正弦分量信号分 离模块c用于分离正弦分量信号，所述常量信号分离模块d用于分离常量分量信号。

6.一种基于权利要求2所述混合正弦信号分离系统的分离方法，其特点是包括以 下步骤：

第一步、信号输入模块将混合正弦信号引入至信号处理模块；

第二步、信号处理模块对所述混合正弦信号进行处理，通过快速傅里叶变换法、 基于微分跟踪器辨识法、基于卡尔曼滤波器及衍生卡尔曼滤波器方法，获取混合正弦 信号中的分量信号的个数及相应的频率，并通过线性高增益微分器或者高阶滑模微分 器跟踪所述混合正弦信号的偶数阶微分信号，然后将所获取的所述混合正弦信号的分 量信号个数及相应的频率、偶数阶微分信号传递至分量信号分离模块；

第三步、所述信号分离模块接收所述混合正弦信号的分量信号个数及相应的频率、 偶数阶微分信号，将正弦信号中的分量信号进行分离。

7.一种基于权利要求2所述混合正弦信号分离系统的分离方法，其特点是包括以 下步骤：

第一步、将混合正弦信号引入；

第二步、确定混合正弦信号中的分量信号的个数n及相应的频率ω_i，i＝1,…,n，并 跟踪所述混合正弦信号的偶数阶微分信号y⁽²⁾，…，y⁽²ⁿ⁾，构造偶数阶微分信号向量K：

K＝(y⁽²⁾,…,y⁽²ⁿ⁾)^T(1)

第三步、将所述混合正弦信号中的分量信号进行分离，得正弦分量信号与常量分 量信号；

在第三步中，根据所述混合正弦信号中的分量信号的个数n及相应的频率ω_i构造 如下转换矩阵Λ：

此后，使用偶数阶微分信号向量和转换矩阵求解正弦分量信号向量，具体如下式 所示：

随后，将正弦分量信号向量通过矩阵的运算将各个正弦分量信号进行分离，对于 第j个分量，采用如下的方法：

得到正弦分量信号之后，通过下式进行常量分量信号的分离；

A₀＝y(t)-[1，1，…，1]_1×nΛ^-1K(5)

得到正弦分量信号与常量分量信号，完成对所述混合正弦信号中分量信号的分离。