基于稀疏分解的低信噪比轨道移频信号高精度检测方法

摘要

本发明公开了一种基于稀疏分解的低信噪比轨道移频信号高精度检测方法。首先根据轨道移频信号的标称频率参数构造第一个原子库D₁，然后利用匹配追踪算法在该原子库中完成轨道移频信号载频、低频的粗粒度检测，最后以粗粒度检测的载频和低频值为基准，根据频偏范围和检测精度要求构造第二个原子库D₂，并再次利用匹配追踪算法在D₂中筛选出最佳原子，实现ZPW‑2000轨道移频信号载频和低频检测细粒度检测。本发明检测精度可控、实时性好且易于软件实现，能在低信噪比条件下对ZPW‑2000型和UM‑71型轨道移频信号进行高精度检测，可用于铁路车载机车信号的检测、译码和轨道移频收发器的测试与质检等场合。

主权项

基于稀疏分解的低信噪比轨道移频信号高精度检测方法，其步骤为：A对轨道移频信号的载频(f_c)、低频(f_d)进行粗粒度检测(A.1)首先构造用于轨道移频信号稀疏分解的过完备原子库D₁，D₁中的原子g_i,j(t)选择以下特征的周期为的余弦信号：f_c,i和f_d,i分别称为原子g_i,j(t)的载频和低频，其中，i＝0,1,...,7；j＝0,1,...,17；且分别取值ZPW‑2000轨道移频信号的8个标称载频和18个标称低频，即f_c,i∈{1698.7,1701.4,1998.7,2001.4,2298.7,2301.4,2598.7,2601.4}Hz，f_d,j∈{10.3+1.1×j,j＝0,1,2,...,17}Hz；(A.2)设待检测的含噪信号为s_n(t)＝s(t)+n(t)，s(t)为ZPW‑2000轨道移频信号，n(t)为噪声；利用匹配追踪MP算法，在原子库D₁中搜索与s_n(t)内积最大的原子g_i,j(t),记为最佳原子即满足：其中＜·,·＞为内积运算，|.|为取绝对值，sup为取最大值操作符；则轨道移频信号s(t)的粗粒度载频检测值和低频检测值分别为最佳原子的载频和低频值，即B对轨道移频信号的载频(f_c)、低频(f_d)进行细粒度检测(B.1)根据步骤(A.2)的粗粒度载频和低频检测值，选择步骤(A.1)所示的原子结构构造第二个过完备原子库D₂，D₂中各原子g_i,j(t)的载频低频其中d₁、d₂分别由轨道移频信号的标称载频和标称低频的频率偏差范围确定，Δf_c、Δf_d分别为s(t)的载频和低频检测的搜索步长，由所需的检测精度设定；(B.2)类似步骤(A.2)，在原子库D₂中利用MP算法求得与s_n(t)内积最大的最佳原子则轨道移频信号s(t)的载频和低频的细粒度检测值即为D₂中最佳原子的载频和低频值，即至此，实现低信噪比下轨道移频信号s(t)的频率参数的高精度检测。