【摘 要】
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信号正弦分量的频率和初相位估计是信号处理领域的一项基本任务,在电力系统、雷达、生物医学设备、科学仪器等诸多领域都有着广泛应用。实际中存在很多实时性要求高的场景,在这些场景下,我们拿到的待估计信号分量往往是短信号,我们希望基于短短的两三个周期甚至更短的信号分量,就能得到它频率和初相位的精确估值,这是一个很大的挑战。现有的信号分量参数估计方法,大多是对频率和初相位参数先估计完一个,再在前者的估值基础上
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信号正弦分量的频率和初相位估计是信号处理领域的一项基本任务,在电力系统、雷达、生物医学设备、科学仪器等诸多领域都有着广泛应用。实际中存在很多实时性要求高的场景,在这些场景下,我们拿到的待估计信号分量往往是短信号,我们希望基于短短的两三个周期甚至更短的信号分量,就能得到它频率和初相位的精确估值,这是一个很大的挑战。现有的信号分量参数估计方法,大多是对频率和初相位参数先估计完一个,再在前者的估值基础上估计另外一个,或者将两者的估计分开进行,相互独立没有联系,不易获得最精确的估值。本文针对短信号分量频率和初相位参数的联合估计展开研究,主要工作如下:（1）提出了基于频谱比对的信号分量频率和初相位的联合估计方法。本方法以频率和相位为变量构造一系列正弦信号,以构造信号和待估计信号的相似程度最大或差异程度最小为优化目标,对频率和初相位二维参数进行联合优化,将参数估计问题转化为优化问题;利用共轭梯度法和0.618法对优化问题进行求解,最终得到的最优解即为感兴趣信号分量频率和初相位的估计值。大量仿真实验显示,本方法不管是频率还是初相位参数的估计精度都高于其它现有频域估计方法,且在任何信噪比水平下都可以更好地趋近于信号参数估计的理论下限——克拉美罗下界。（2）提出了基于时域波形比对的信号分量频率和初相位的联合估计方法。大量仿真实验显示,本方法在相同条件下,频率和初相位联合估计精度均可以达到和提出的频域联合估计相当的精度,且优于其它非频域参数估计方法。同时通过分析和实验说明,时域联合估计在抗干扰性和计算复杂度上都有优于提出的频域联合估计方法。
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