[发明专利]一种基于IQuinn-Rife综合的正弦信号频率估计方法

摘要

本发明公开了一种基于IQuinn‑Rife综合的正弦信号频率估计方法，该方法包括以下步骤：第一步：获取正弦信号数据序列x(n)；第二步：计算数据序列x(n)的离散傅里叶变换X(l)和功率谱P(k)；第三步：搜索功率谱P(k)最大值所对应的离散频率索引k₀，并计算Rife插值的相对偏差δ_R；第四步：比较|δ_R|与设定阈值δ_T的大小，如果|δ_R|<δ_T，转到第五步；如果|δ_R|≥δ_T，则令综合相对偏差δ＝δ_R，并转到第六步；第五步：利用IQuinn插值判决条件对综合相对偏差δ赋值；第六步，插值估计出正弦波信号频率。该方法在不增加计算量的前提下，可以提高参数估计的精度，适合对正弦信号频率估计进行实时处理。

主权项

1.一种基于IQuinn‑Rife综合的正弦信号频率估计方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：第一步，获取待处理的正弦信号采样数据序列x(n),n＝0,1,…,N‑1：从传感器接收N个采样点的实时采集数据作为待处理的数据序列x(n),n＝0,1,…,N‑1，或从存储器中提取从检测到信号时刻起始的N个采样点的数据作为待处理的数据序列x(n),n＝0,1,…,N‑1，所述的N为检测到的正弦信号脉宽长度所对应的采样点个数，取值为2的整数次幂，且N≥4；第二步：对所述数据序列x(n)做离散傅里叶变换，计算得到数据序列的离散傅里叶变换X(l)和功率谱P(k)，计算过程如下：x(n)的离散傅里叶变换为其中l为X(l)的离散频率索引，j表示虚数单位，即则该数据序列的功率谱为k＝l且k＝0,1,2…,N/2      式(2)其中k为P(k)的离散频率索引；第三步：搜索功率谱P(k)最大值所对应的离散频率索引k0，并计算Rife插值的相对偏差δR，计算过程如下：搜索功率谱P(k)最大值所对应的离散频率索引k0其中表示在1≤k≤N/2‑1范围内搜索P(k)的最大值所对应的离散频率索引；取X(k)在离散频率索引k0‑1，k0和k0+1处的模值，分别记为Al，Am和Ar，即Al＝|X(k0‑1)|,Am＝|X(k0)|,Ar＝|X(k0+1)|    式(4)其中| |代表取模值运算；利用模值Al，Am和Ar计算Rife插值的相对偏差δR，即第四步：比较|δR|与设定相对偏差阈值δT的大小，如果|δR|＜δT，则转到第五步；否则，令综合相对偏差δ＝δR，并转到第六步；其中δT为设定相对偏差阈值，δT为任一大于0且小于0.5的数；第五步：利用IQuinn插值判决条件求取综合相对偏差δ，过程如下：分别求取X(k0)的实部和虚部的模值，并分别记为b和c，即b＝|Re[X(k0)]|,c＝|Im[X(k0)]|     式(6)其中Re[]代表取实部运算，Im[]代表取虚部运算；求取X(k0‑1)与X(k0)比值的实部和虚部，并分别记为αl和βl，即求取X(k0+1)与X(k0)比值的实部和虚部，并分别记为αr和βr，即利用所述Al，Am，Ar，b，c，αl，βl，αr和βr求取综合相对偏差δ，即：如果b≥c，则根据下式求取综合相对偏差δ：否则根据下式求取综合相对偏差δ：第六步：插值估计出正弦波脉冲信号频率即其中Δf为长度为N的离散傅里叶变换的频率分辨率，Δf＝fs/N，fs为采样频率。