[发明专利]一种信号谐波分量初相位的精确估计方法

权利要求书

1.一种基于计算机程序对信号谐波分量的初相位进行精确估计的方法，其特征在于，包括四个步骤，(1)读取待估计信号的采样序列x(n)n＝0，1，...，N-1，设采样率为f_sHz，其感兴趣信号谐波分量的频率f₀已知或已测得；(2)计算序列x(n)幅频谱|X(f)|和相频谱φ(f)在全频域的γN个等间隔的离散值|X(k)|和φ(k)k＝0，1，...，γN-1(其中γ＞1)；(3)计算幅频谱序列|X(k)|k＝0，1，...，γN-1中幅度值大于一阈值th的序列频率序号集合，记为K_th；(4) (4)求解一优化问题，以确定感兴趣的以f_o为频率的谐波分量初相位的精确估值，不妨记初相位为其中，优化问题定义为

其中，为自变量，为构造序列的相频谱序列的子集，即f₀已知，φ_th(k)为待分析原序列相频谱φ(k)k＝0，1，...，γN-1的子集，即φ_th(k)＝φ(k)k∈K_th，为两序列和φ_th(k)差异大小的范数，构造序列初相的搜索范围可根据先验知识确定。

2.根据以上权利要求1所述的一种基于计算机程序对信号谐波分量初相位进行精确估计的方法，其第(4)步最小化问题中的搜索范围，根据先验知识确定，其特征在于，对|X(f)|的γN个等间隔离散值|X(k)|k＝0，1，..，γN-1，找出已知频率f₀邻域两个最高的相邻谱线，其频率点从左到右分别记为f_-1和f₁，将f_-1和f₁对应的两谐波分量用DTFT方法估计的初相分别记为和则将初相位搜索区间确定为

3.根据以上权利要求1所述的一种基于计算机程序对信号谐波分量的初相位进行精确估计的方法，第(4)步求解一个最小化问题，其特征在于，在初相位搜索区间内，按照二分法进行搜索，具体步骤为：(I)在和两个初相位点上，分别构造序列计算幅值谱阈值th以上对应的相频谱序列和并计算它们与原序列x(n)的阈值th以上对应的相频谱序列φ_th(k)之差的范数和(II) 令构造序列计算其阈值th上相频谱序列并计算它与原序列x(n)的阈值上相频谱序列φ_th(k)之差的范数(III)比较与若则令否则令以缩小初相位范围(IV)若已经缩小到需要的相位精度，则结束搜索、输出相位估值否则回到步骤(II)继续搜索。