[发明专利]频率估计的一种多段信号融合方法

说明书

技术领域

本发明涉及信号处理领域，特别是频率估计的一种多段信号融合方法。

背景技术

多段信号是指对同一对象或相关对象进行多次采样得到的若干段相关信号。例如，多个分段线性调频连续波雷达的回波信号经过去斜处理、低通滤波后，可构成多段同频信号(即多段频率相同的信号)；电子侦察中相参雷达获得的多段侦收数据，也表现为多段信号形式。从信息论观点来看，多段信号具有数倍于单段信号的信息量，易于获取，对多段信号进行融合处理是提高信号处理精度的有效途径之一，可广泛应用于频率估计，LFM(Linear Frequency Modulated)信号参数估计，跳频信号参数估计和VCO(Voltage Controlled Oscillator)非线性度校正等诸多领域，具有重要研究意义和应用价值。

目前，基于多段信号融合的频率估计方法主要有以下几种：

(1)卡布分布法(参考文献[1]：Becker K.New algorithm for frequency estimation from short coherent pulses of a sinusoidal signal[C].Radar and Signal Processing，IEEE Proceedings F，Aug6，1990：(4)：283-288)：该方法的基本思想是利用卡布分布对多段短时正弦信号进行信息融合，进而估计出信号频率，但要求各段信号是相参的，在工程应用中较难满足，因此实用性不强，且不能处理多段不同频信号，即多段频率不同的信号。

(2)Yule-Walker公式法(参考文献[2]：Sill J A，Black Q R.Frequency estimation from short pulses of sinusoidal signals[C].Military Communications Conference，Conference Proceedings，IEEE，21-24Oct，1996，McLean，VA，USA，1996(3)：979-983)：该方法是对卡布分布法的改进，其基本思想是利用Yule-Walker公式对多段短时正弦信号进行信息融合，从而估计出信号频率。虽然不要求各段信号相参，但要求各段信号满足特定迭代关系，在工程应用中较难满足，且仍不能处理多段不同频信号。

(3)频谱平均法(参考文献[3]：刘良兵.频率估计的信息融合方法及其应用[D].重庆：后勤工程学院博士学位论文，2008年6月：12)：该方法的基本思想是对多段信号分别进行如DTFT(Discrete Time Fourier transform)、Chirp-Z等频谱分析，再将频谱结果进行累加平均。虽然计算量小，但抗噪性较弱，普适性较差，仅能处理多段同频信号，不能处理多段不同频信号。

(4)相位相关法(参考文献[4]：孟建.分段采样信号的相位关联技术[J].系统工程与电子技术，2004，26(12)：1784-1786，1797)：该方法的基本思想是通过展宽信号幅频特性对各段信号相关函数形状施加影响，从而最大可能地利用相频响应信息来获得峰值尖锐的相关函数。虽然实现简单、实时性较好，但抗噪性较弱、普适性较差，不能分析多段不同频信号，不适用于信噪比很低的情况。

(5)相位积累法：主要包括直接相位积累法和旋转相位积累法(参考文献[5]：孟建.相位相关技术研究[J].系统工程与电子技术，2003，25(2)：140-142)。直接相位积累法的基本思想是通过换算各段信号的到达时间来实现多段信号的相位相参，抗噪声能力强，但运算量大，且要求各段信号之间的空闲间隔时间已知，应用范围较小。旋转相位积累法中，每段信号旋转因子的产生需要上一段信号的最后一个采样点的值，虽然运算量相对较小，但抗噪性较差。且相位积累法(直接相位积累法和旋转相位积累法)均不能分析多段不同频信号。