基于变长-迭代运算的单音信号频率估计方法

摘要

本发明涉及单音信号频率估计技术，特别是基于变长-迭代运算的单音信号频率估计方法，对于待估计单音信号的正弦信号，其中是真实频率，数据长度为，采样率为，计算分辨率为，对该真实频率利用FFT定义得到估计频率，并取估计频率左右两边各取一个频率，对比估计频率和左右两边频率的幅度谱大小，从而进行迭代算法，最终达到三个频率中，使得估计频率的幅度谱最大，从而得到频率估计值：；本发明原理简单、精度高、运算速度快、易于工程实现，通过不断改变长度，利用迭代运算，逐步逼近频率真实值，寻找最优的频率估计值，广泛适用于接收端载波估计及信号分析等众多领域；并且估计精度可以通过改变迭代步进调整，方便灵活，适合于硬件平台处理。

主权项

1.基于变长-迭代运算的单音信号频率估计方法，对于待估计单音信号的正弦信号其中w_c是真实频率，数据长度为N，采样率为Fs，计算分辨率为其特征在于：首先对所述的待估计单音信号的正弦信号x(n)做N点傅里叶变换，[X₀ I₀]=max(FFT(x(n))，得到幅度谱最大值X₀对应的序号I₀，估计频率为其中，I₀为幅度谱最大值X₀对应序号，也为频率估计值对应的序号，真实频率这时，真实频率w_c对应的序号I_c位于[I_L I₀]之间或者位于[I₀ I_R]之间，其中I_L是幅度谱中最左端频率对应的序号，I_R是幅度谱中最右端频率对应的序号；当I_c位于[I_L I₀]之间时，迭代步进为0<N_step<1；由处幅度谱得到估计频率w₀的左边某一处频率和w₁处的幅度谱以及估计频率w₀的右边某一处频率和w₂处的幅度谱那么由频率w_L,w₁,w₀,w₂,w_R之间的关系：w_L<w₁<w₀<w₂<w_R，可得频率w_L,w₁,w₀,w₂,w_R分别对应的序号I_L,I₁,I₀,I₂,I_R之间的关系：I_L<I₁<I₀<I₂<I_R；然后判断X₀、X₁、X₂之间的关系，当满足X₁、X₀、X₂单调时，即X₀不是最大时，将w₁看成原w₀,N=N+N_step，再次得到新的X₀、X₁、X₂，判断新的X₀、X₁、X₂三者幅度谱的大小，继续迭代运算，直到某次迭代后X₀、X₁、X₂关系满足X₀>X₁且X₀>X₂，则将长度N记为N_new，得到频率估计值：${\hat{w}}_c=\frac{2\pi }{N_{\mathrm{new}}}(I_0-1),$当I_c位于[I₀ I_R]之间，采用同样的方式进行判断得到频率估计值；当进行迭代运算时，N=N±k*N_step长度变化，分辨率随之变化。