[发明专利]一种基于中心频移的谐波参数估计算法

权利要求书

1.一种基于中心频移的谐波参数估计算法，其特征在于包括以下步骤：

步骤1：待测谐波信号s(t)进行采样得到离散信号s(n)，然后对离散信号s(n)加汉宁窗函数，即s_w(n)＝s(n)·w(n)，最后s_w(n)进行FFT计算得到频谱S_w(k)；

步骤2：搜寻基波谱线，判断其位置是否位于量化频点的二分之一；若是，则直接进行后续步骤；若不是，则根据距离差D对整体信号进行时域频移，得到s_D(n)，然后经过FFT计算得到新的频谱S_D(k)；

步骤3：搜寻各次谐波谱峰的位置k_hm，然后依据各次谐波谱线位于量化频点二分之一处的条件，和同时考虑其对应的偏移因素 E_h，对信号的幅值、频率和相角进行估算；

信号的幅值估算公式为：

其中，|W()|为窗函数频域幅值表达式，|S_D()|为频移后信号谱线的幅值；E_h为各次谐波对应的偏移因素；k_hm为第h次谐波谱峰对应的位置；当|S_D(k_hm+1)|>|S_D(k_hm-1)|时，l＝1；当|S_D(k_hm+1)|<|S_D(k_hm-1)|时，l＝-1。

2.根据权利要求1所述一种基于中心频移的谐波参数估计算法，其特征在于，计算基波谱线与量化频点二分之一处距离D的公式为：

其中，|S_w()|为信号谱线的幅值；k_1m为基波谱峰对应的位置；当|S_w(k_1m+1)|>|S_w(k_1m-1)|时，r＝1；当|S_w(k_1m+1)|<|S_w(k_1m-1)|时，r＝-1。上式中的谱线幅值易于得到，用来估算谐波谱线位置简单可靠。

3.根据权利要求1所述的基于中心频移的谐波参数估计算法，其特征在于，所述的判断基波谱线位置是否位于量化频点的二分之一处的方法是：比较距离D与阈值ε的大小，当D>ε时，可认为基波谱线不位于量化频点的二分之一处，否则条件成立；阈值ε大小可视实际精度要求而定，通过阈值判断频移是否，可以减轻算法的运算量。

4.根据权利要求1所述的基于中心频移的谐波参数估计算法，其特征在于，所述各次谐波对应的偏移因素E_h是：

其中，|S_D()|为频移后信号谱线的幅值；k_hm为第h次谐波谱峰对应的位置；当|S_D(k_hm+1)|>|S_D(k_hm-1)|时，l＝1；当|S_D(k_hm+1)|<|S_D(k_hm-1)|时，l＝-1；估算谐波参数时考虑到偏移因素，可协助校正各次谐波的谱线位置，增加算法的估算精度。

5.根据权利要求1所述的基于中心频移的谐波参数估计算法，其特征在于，所述信号的频率估算公式为：

其中，f_s为信号采样频率，N为采样个数，E_h为各次谐波对应的偏移因素。

6.根据权利要求1所述的基于中心频移的谐波参数估计算法，其特征在于，所述信号的相角估算公式为：

其中，|S_D()|为频移后信号谱线的幅值；E_h为各次谐波对应的偏移因素；k_hm为第h次谐波谱峰对应的位置。