[发明专利]一种高精度频谱校正方法

说明书

本申请公开了一种高精度频谱校正方法，基于最大旁瓣衰减窗函数的临近频谱间的比例特性，将加权信号频谱实部和虚部拆分，仍能够分别进行三点插值计算。在得到实部和虚部两个归一化频率估计后再采用“数学平均”方式，这里处理方式经验证能够完全消除共轭负频率的泄露干扰，使得算法能够在任意采样窗口长度下实现高精度频偏估计。本发明提供的算法能够完全消除共轭负频率频谱泄露干扰，使得改进后的三点插值算法在任意采样窗口下实现高精度频谱校正。

技术领域

本申请涉及实时频率估计技术领域，尤其涉及一种高精度频谱校正方法。

背景技术

在许多工程应用中，如通信、音响系统、雷达、声纳、电力系统、测量和仪表等，经常需要对正弦信号进行实时频率估计。特别对于通信领域，易于实现调制和解调的正弦波多用作其他基带信号的载波，其参数的准确估计和测量是实现准确调制载波通信的前提和关键。

目前，基于离散傅里叶变换(Discrete Fourier Transform,DFT)的正弦信号分析算法，因易于实现且具有高效的快速计算方式(Fast Fourier Transform,FFT)，一直以来是通信工程信号处理应用中优先选择的分析方法。

然而，DFT算法对于绝对低频信号及相对低频信号的估计，尤其是极短时数据记录情况下，近似解析插值关系式中所忽略的负频率泄漏干扰量级较大，从而使得基于插值DFT的频率校正估计严重失准，影响极短时数据记录情况下正弦信号频率参数校正估计的精度。

发明内容

本申请提供了一种高精度频谱校正方法，以解决极短时数据记录情况下正弦信号频率参数校正估计的精度低的技术问题。

为了解决上述技术问题，本申请实施例公开了如下技术方案：

本申请实施例公开了一种高精度频谱校正方法，包括：采集短时离散采样信号；

对所述短时离散采样信号加窗并进行DFT计算，得到变换后频谱函数；

通过局部峰值搜索所述变换后频谱函数，得到峰值；

选取峰值所在谱线及相邻的两条谱线作为目标谱线，对所述目标谱线对应的实部和虚部进行拆分，生成实部拆分结果和虚部拆分结果；

对所述实部拆分结果进行三点插值计算，得到实部计算结果；

对所述虚部拆分结果进行三点插值计算，得到虚部计算结果；

对所述实部计算结果和所述虚部计算结果进行数学平均计算，得到高精度频谱校正结果。

可选的，对所述短时离散采样信号加窗并进行DFT计算，得到变换后频谱函数，包括：

利用窗函数对所述短时离散采样信号进行加窗处理，得到加窗后频谱函数；

对所述加窗后频谱函数进行DFT计算，得到变换后频谱函数。

可选的，所述窗函数为H项余弦窗函数，表示为：

式中，N为采样点数，a_h为窗函数系数。

可选的，对所述实部计算结果和所述虚部计算结果进行数学平均计算，得到高精度频谱校正结果，包括：

对所述实部计算结果进行归一化处理，得到实部归一化结果；

对所述虚部计算结果进行归一化处理，得到实部归一化结果；

对所述实部归一化结果和所述实部归一化结果进行数学平均计算，得到高精度频谱校正结果。

与现有技术相比，本申请的有益效果为：