[发明专利]混合正弦信号分离方法及系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种正弦信号分离方法，特别涉及一种混合正弦信号分离方法。还涉 及一种混合正弦信号分离系统。

背景技术

文献1“正弦信号参数估计的最小二乘算法，哈尔滨工程大学学报，2005，Vol26(1)， pp19-23”公开了一种基于最小二乘算法的正弦信号的分离方法。该方法对于一段时间 内的观测数据进行最小二乘的方法估计正弦信号的参数，实现混合信号的分离。该方 法是一种离线的估计方法，并且计算复杂，效率低，不能满足某些在线分离的要求。

文献2“基于粒子滤波的单通道正弦调频混合信号分离与参数估计，物理学报， 2014，Vol63(15)，pp(158401-1)-(158401-9)”公开了一种基于滤波算法的正弦信 号的分离方法。该方法首先建立系统方程和观测方程，然后通过MCMC粒子滤波的 方法对于各个分量正弦信号的参数最估计，实现混合正弦信号的分离。该方法虽然精 度较高，但是计算量大，效率低；同时该方法为一种基于模型的方法，对于实际应用 中，模型知识欠缺或者不知道的情形无法适用。

发明内容

为了克服现有正弦信号分离方法效率低的不足，本发明提供一种混合正弦信号分 离方法。该方法首先构造转换举证，然后运用微分跟踪器构造混合正弦信号相应的偶 数阶微分信号，并利用偶数阶微分信号构造偶数阶微分信号向量，最后通过求解方程 组得到混合正弦信号的包括常量分量在内的所有分量信号。本发明采用的微分跟踪器 是非模型的跟踪器，利用微分跟踪器分离混合正弦信号能够保持实时性的同时，提高 了正弦信号分离的精度和效率。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案：一种混合正弦信号分离方法，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、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。

一种混合正弦信号分离系统，其特点是包括：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。

一种上述混合正弦信号分离系统，其特点是：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。

一种上述混合正弦信号分离系统，其特点是：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。

一种上述混合正弦信号分离系统，其特点是：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。

一种基于上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；