[发明专利]一种多分量非平稳信号的瞬时频率估计方法

摘要

本发明公开了一种多分量非平稳信号的瞬时频率估计方法，包括以下步骤：S1：获取多分量非平稳信号的时频分布；S2：根据信号的时频分布，采用原始维特比算法得到信号的粗略瞬时频率估计；S3：根据粗略瞬时频率估计，获取交叉混叠区域：S4：根据信号交叉混叠区域的时频分布，设计一种改进型维特比算法得到信号交叉混叠区域的精确瞬时频率估计；在非交叉混叠区域，采用原始维特比算法得到信号非交叉混叠区域的粗略瞬时频率估计。本发明采用维特比算法对信号的时频分布进行粗略瞬时频率估计和精确瞬时频率估计得出信号的瞬时频率估计，该方法有效地抑制了瞬时频率曲线的跳变，提高了瞬时频率估计的准确度。

主权项

1.一种多分量非平稳信号的瞬时频率估计方法，其特征在于，包括如下步骤：S1：获取多分量非平稳信号的时频分布；S2：根据信号的时频分布，采用原始维特比算法得到信号的粗略瞬时频率估计；具体包括以下步骤：S21：构造频率代价函数g(k(n),k(n+1))，k(n)为时频分布中n时刻对应点的频率，k(n+1)为时频分布中n+1时刻对应点的频率，Δ为常数，c为系数，g(k(n),k(n+1))表示时频分布中两个相邻时刻频率点之间的跳变代价；S22：构造幅度代价函数h(TF(n,k(n)))，TF(n,k(n))为时频分布中n时刻对应频率点的幅度；假设时频分布中n时刻对应的频率点有m个，分别为f₁,f₂……f_m,令TF(n,f₁)≥TF(n,f₂)≥…TF(n,f_m),   (2)h(TF(n,f_m))＝m‑1，   (3)h(TF(n,k(n)))表示时频分布中n时刻对应频率点的幅度代价；S23：根据信号的时频分布，利用进行粗略瞬时频率估计；其中，K为时频分布中n1到n2时刻所有的路径，p(k(n)；n₁,n₂)为频率代价函数g(k(n),k(n+1))和幅度代价函数h(TF(n,k(n)))从n1到n2时刻路径的代价函数之和，为在时频分布中寻找一条代价函数p(k(n)；n₁,n₂)最小的路径，此路径即为信号的粗略瞬时频率估计；S3：根据粗略瞬时频率估计，获取交叉混叠区域：利用|IF(n)_i‑IF(n)_j|＜D(6)截取交叉混叠区域，IF(n)_i为粗略瞬时频率估计中n时刻i分量信号的瞬时频率，IF(n)_j为粗略瞬时频率估计中n时刻j分量信号的瞬时频率，D为设定的频率阈值；S4：根据信号交叉混叠区域的时频分布，设计一种改进型维特比算法得到信号交叉混叠区域的精确瞬时频率估计；在非交叉混叠区域，采用原始维特比算法得到信号非交叉混叠区域的粗略瞬时频率估计；即为信号的瞬时频率估计；在交叉混叠区域内，改进型维特比算法包括以下步骤：S41：在S3中获取的交叉混叠区域内，选取n时刻之前已经估计出的FN个瞬时频率点，采用曲线拟合方式预测出n时刻的瞬时频率，记为f(N_1×FN,F_1×FN,n)；S42：构造差值代价函数r(N,F,n,k(n))，r(N,F,n,k(n))＝u·(f(N_1×FN,F_1×FN,n)‑k(n))，   (9)k(n)为时频分布中n时刻对应点的频率,u为系数，r(N,F,n,k(n))表示n时刻预测的瞬时频率与时频分布中n时刻频率点之间的差值代价；S43：采用对交叉混叠区域时频分布进行精确瞬时频率估计；其中，K为时频分布中n1到n2时刻所有的路径，q(k(n)；n₁,n₂)为差值代价函数r(N,F,n,k(n))和幅度代价函数h(TF(n,k(n)))从n1到n2时刻路径的代价函数之和，即为在时频分布中寻找一条代价函数q(k(n)；n₁,n₂)最小的路径，此路径即为信号在交叉混叠区域内的精确瞬时频率估计；在非交叉混叠区域内，采用上述S2的方法计算信号非交叉混叠区域的粗略瞬时频率估计。