[发明专利]一种快速高精度测频方法和系统

说明书

本发明属于信号处理技术领域，涉及一种快速高精度测频方法和系统，包括以下步骤：S1通过短时傅里叶变化对输入信号进行频率粗测量，获得输入信号的时频矩阵；S2对时频矩阵进行幅值检测，提取每一个时刻的最大频率分量，形成时频脊线，并对时频脊线进行相位差分处理；S3通过解模糊的方法对经过相位差分处理的时频脊线进行相位解卷叠，从测量相位中求解出真实相位其采用短时傅氏变换和相位差分，有效利用傅里叶变换后的相位信息，实现了频率的精确测量，降低了系统对计算能力的要求，从而大大降低了系统制造成本。

技术领域

本发明涉及一种快速高精度测频方法和系统，属于信号处理技术领域。

背景技术

随着通信、雷达行业的发展，用频设备数目不断增长，电磁环境日趋复杂，对电磁频谱进行监测的需求也不断增加，对频谱监测设备的能力要求也不断提升。对来波频率的估计是宽带频谱监测接收机的一个核心能力。频率估计的准确性将直接影响到频谱监测感知系统对用频设备的特征辨识和功能判定。

目前进行频率估计的一个广泛使用的方法是傅里叶变换方法，对来波信号进行傅里叶变换，通过幅度峰值搜索的方法获得傅里叶变换后频率峰值。傅里叶变换实际上可以视为对信号的时频分析，通过有效输出的峰值标号即可获得信号频率信息。这种方法的频率分辨率等于采样率除以傅里叶变换点数，受奈奎斯特采样准则的约束，系统的采样率至少需要大于瞬时带宽的两倍。因此，当系统瞬时频率范围较宽时，系统的采样率也较高，此时在同样的傅里叶变换点数下，其频率分辨低，傅里叶变换点数的增加需要以增加计算量为代价。故对于宽频覆盖的情景，若需要较高的频率分辨率，则需要提高系统硬件的计算能力，此时将大大增加系统的制造成本。

发明内容

针对上述问题，本发明的目的是提供了一种快速高精度测频方法和系统，其采用短时傅氏变换和相位差分，有效利用傅里叶变换后的相位信息，实现了频率的精确测量，降低了系统对计算能力的要求，从而大大降低了系统制造成本。

为实现上述目的，本发明采取以下技术方案：一种快速高精度测频方法，包括以下步骤：S1通过短时傅里叶变化对输入信号进行频率粗测量，获得输入信号的时频矩阵；S2对时频矩阵进行幅值检测，提取每一个时刻的最大频率分量，形成时频脊线，并对时频脊线进行相位差分处理；S3通过解模糊的方法对经过相位差分处理的时频脊线进行相位解卷叠，从测量相位中求解出真实相位

进一步，步骤S1中，通过短时傅里叶变化对输入信号进行频率粗测量的过程中，利用短时傅里叶变换在时间上的相关性，后一时刻的短时傅里叶变换结果通过前一时刻短时傅里叶变换结果和更新数据的加权值获得。

进一步，步骤S2中的幅值的检测方法包括以下步骤：S2.1将短时傅里叶变换后得到的复信号同相分量与正交分量相除，计算复信号的反正切；S2.2根据复信号的实部和虚部的正负，及复信号的反正切的大小获得取值范围为[0,2π]的测量相位；S2.3计算测量相位的同相分量和正交分量的平方和，获得短时傅里叶变换后的幅值。

进一步，步骤S2中提取每一个时刻的最大频率分量的方法为：通过包络检波检测时频矩阵的幅值，并将获得的时频矩阵的幅值输入脉冲描述字编码器，获得每一时刻的频谱幅值监测结果，提取每一个时刻的幅值中的最大值，并将最大值发送至多路选择器的选通接口，当前时刻的最大幅值。

进一步，步骤S2中相位差分的公式为：

其中，f_s为采样率，N为平滑点数，测量相位，i是表示测量相位的序号。

进一步，步骤S3中解卷叠通过给测量相位序列加上校正相位序列{C_k(i)}实现。

进一步，相位序列{C_k(i)}的选取方法为：

当时，{C_k(i)}为：