基于全相位频谱分析的正弦信号高精度参数估计方法

对传统频谱分析的输入数据截断方式进行了改进,提出了全相位频谱分析,理论证明全相位频谱分析幅度谱是传统FFT频谱分析幅度谱的平方,可以很大程度上减小频谱泄露,同时,给出了其实现框图.另外.全相位频谱分析方法具有良好的相位分析性能,不受频偏影响,在信号是非整数倍频率采样情况下,由该方法分析的相位与信号真实相位误差极小,无需校正.提出基于全相位相位差法估计正弦信号幅值、频率和相位的新算法,对传统相位差法其序列的取法进行了改进,对单频余弦信号进行非整周期采样,分别用全相位相位差法和离散频谱综合相位差校正法对信号的频率、幅值和相位进行了校正.仿真结果证明该算法参数估计精度高于现有算法,具有较好的实用价值.在无噪情况下参数估计近似为无偏估计,尤其对相位的估计,误差达到0.001%.     

改进的基于频谱分割的InSAR绝对相位确定方法

在利用干涉合成孔径雷达重建数字高程模型的过程中,需要对干涉相位解缠,并估算残余相位模糊数确定绝对相位。频谱分割法是一种利用干涉相位与载频正比关系来确定绝对相位的频域估计算法,然而在估算残余相位模糊数时,不能有效地去除噪声点,算法精度受限。该文对频谱分割法提出了改进：通过设计合理的带通滤波器,来减小系统噪声和去相干因素对高低载频干涉相位的影响,然后根据干涉相位的分布特性,提出了聚类取整法来估算残余相位模糊数,进而确定绝对相位。与传统的频谱分割法相比,改进算法不仅提高了绝对相位的估计精度,还具有较高的运算效率。最后利用ENVISAT ASAR的实测数据验证了改进算法的有效性。     

基于APFFT和快速TLS-ESPRIT的间谐波检测方法

针对近几年广泛应用的全相位时移相位差校正法在间谐波分析中出现的多个检测问题,提出一种基于APFFT和快速TLS-ESPRIT的间谐波检测方法。首先,通过快速TLS- ESPRIT算法准确地辨识出信号中间谐波的频率;然后,对信号进行APFFT谱分析,根据其相位不变性,直接取峰值谱线的相位值作为初相位的估计;最后,计算出峰值谱线频偏量,按照全相位幅值校正公式,获取信号的幅值估计。仿真实验表明,该检测算法能够在较低信噪比环境下有效地检测间谐波,且具有较高的检测精度。     

基于FMCW雷达的非接触式心率估计方法

基于FMCW雷达的非接触式心率估计方法具有舒适、便利等优势。由于噪声和呼吸谐波的干扰，现有方法的准确率仍存在一定局限。针对上述问题，提出了一种心率估计方法。在相位分析的基础上，对相位信号进行相位差分运算，以增强心跳信号，再通过改进的小波阈值去噪方法进行去噪处理，消除噪声干扰。在频率估计时，本文通过海明窗函数对心跳信号进行处理，再用多信号分类算法进行频率估计，可以解决信号截获造成的频谱泄漏问题，并提高多信号分类算法的分辨率和稳定性，从而降低呼吸谐波及噪声对心率估计的影响，获得准确的心率值。仿真结果表明，本方法提高了心率估计的准确性。     

基于相位差分的脉内调制信号类型识别

提出了一种工程可快速实现的常见脉内调制信号类型识别算法。首先基于相位差分重构了七种常见脉内调制信号的瞬时频率,然后对信号瞬时频率进行直方图统计和局部峰值检测,提取了10个特征参数,实现了信号的识别。其中,采用了多重相位差分、信噪比阈值频率突变消除和载频粗估计等信号预处理方法,改善了算法对低信噪比环境的适应能力。计算机仿真表明,当信噪比高于4dB时,信号识别概率大于90%。硬件实现表明,信号识别所需时间小于0.2ms,算法具有一定的工程实用价值。     

氧化锌避雷器泄漏电流的全相位 FFT 分析

通过检测氧化锌避雷器泄漏电流,经过谐波分析提取泄漏电流基波和各次谐波参数,依据电流阻性分量可判断该装置在电网中的运行情况。为解决快速傅里叶变换(FFT)进行谐波分析时数据截断引起数字信号处理性能下降的问题,选用一种考虑包含某样点所有可能数据截断情况的全相位FFT分析方法,再基于此分析方法选用全相位时移相位差校正算法,同时利用窗谱函数推导出校正公式。仿真结果表明,该算法对比基于FFT的比值公式校正算法在无噪和有噪(50 dB)情况下谐波分析精度分别提高了4～5个数量级和1～2个数量级,且对相对小信号谐波分量的频率估计偏差不超过0.6 Hz,相位估计偏差不超过0.5°。该算法具有相位不变性和频谱泄漏抑制能力,实现了检测精度的提高和小信号参数的估计,并在泄漏电流检测系统中得到验证。     

基于VSS窗的改进相位差电力谐波分析方法

利用快速傅里叶变换(FFT)进行谐波分析时,在非同步采样和非整数周期截断条件下存在频谱泄露和栅栏效应,影响谐波的分析精度。采用传统的窗函数对信号进行加权,虽然可以减小频谱泄露和栅栏效应的影响,但其效果受到窗函数旁瓣特性的制约。提出一种基于衍生半正弦窗的改进相位差电力谐波分析方法。该方法引入一种新的窗——衍生半正弦窗,对信号进行加权,然后采用改进相位差算法分析谐波参数——幅值、频率、相位。衍生半正弦窗可以通过调整指数获得满足要求的旁瓣特性,能较好的抑制频谱泄露,在工程应用中具有很大的灵活性。推导了信号基波及各次谐波频率、幅度、初相位的求解公式。仿真实验结果表明,提出的基于衍生半正弦窗的改进相位差算法具有较高的计算精度。     

基于汉宁双窗apFFT单谱线插值的电力谐波和间谐波检测算法

当利用快速傅里叶变换(FFT)对电力谐波或间谐波进行处理时,实际频率与频率分辨率不一定是整数倍关系,由此造成频谱泄漏,影响谐波或间谐波参数的估计精度。针对此问题,提出了一种基于汉宁双窗全相位FFT离散单谱线插值的频谱校正算法。算法的原理是:利用理论频率点附近的旁谱线幅值和主谱线幅值的比值,推导出各频率点的校正量。然后,根据估计出的频率校正量,并结合全相位FFT的线性时不变性(LTI)以及汉宁窗的归一化模函数估计出信号的幅值。由于全相位FFT的相位谱与频偏无关,因此可以取频率点处的主谱线相位值来估计信号的初相位。仿真算例对比表明:汉宁双窗apFFT单谱线插值频谱校正算法估计的谐波和间谐波参数更准确,综合误差更小,具有较强的抗白噪声干扰能力。     

基于汉宁双窗apFFT单谱线插值的电力谐波和间谐波检测算法北大核心

当利用快速傅里叶变换(FFT)对电力谐波或间谐波进行处理时,实际频率与频率分辨率不一定是整数倍关系,由此造成频谱泄漏,影响谐波或间谐波参数的估计精度。针对此问题,提出了一种基于汉宁双窗全相位FFT离散单谱线插值的频谱校正算法。算法的原理是:利用理论频率点附近的旁谱线幅值和主谱线幅值的比值,推导出各频率点的校正量。然后,根据估计出的频率校正量,并结合全相位FFT的线性时不变性(LTI)以及汉宁窗的归一化模函数估计出信号的幅值。由于全相位FFT的相位谱与频偏无关,因此可以取频率点处的主谱线相位值来估计信号的初相位。仿真算例对比表明:汉宁双窗apFFT单谱线插值频谱校正算法估计的谐波和间谐波参数更准确,综合误差更小,具有较强的抗白噪声干扰能力。     

基于布莱克曼窗的双窗全相位傅里叶谐波分析

为了提高谐波和间谐波的参数估计精度,本文提出了基于布莱克曼窗的双窗全相位傅里叶新算法。该方法首先将输入数据分为N段,每段数据加两次布莱克曼窗,然后对新形成的N点数据分段进行傅里叶变换;进而,利用全相位傅里叶和传统傅里叶的谱分析结果,对全相位谱分析结果进一步校正,从而得到精度更高的谐波及间谐波估计结果。相比于其他如加汉宁窗的方法,本文提出的新方法有更高的信号参数估计精度。因不受谐波及间谐波频率范围的影响,本文方法可以应用于同步相量测量设备中,实现对于所有谐波的准确检测。仿真结果验证了本文方法的有效性。     

基于相位积累的多段异频信号的频率估计算法

多段信号的信息融合能够有效提高信号的频率估计精度。为扩展现有方法的适用范围,提出一种基于相位积累的多段异频信号的频率估计算法。算法通过生成异频分析参数矩阵克服了分段信号频率不等问题,实现了同频化处理;通过设计相位差补偿因子克服了分段信号相位不连续问题,达到了相位连续信号的频谱分析效果;通过搜索相位累积频谱的最大值获得了信号频率估计值。为验证算法的正确性,给出了详细的数学推导。仿真实验结果表明本文所提算法的频率估计误差约为现有方法的1/3~2/3,算法普适性强,频率估计性能稳定。     

一种电力系统谐波信号的加窗频移算法

为实现非同步采样条件下谐波参数的高精度分析,避免插值过程的非线性导致对谐波相位计算存在较大误差的问题,提出了一种电力系统谐波参数估计新算法,即加窗频移算法。推导了加窗信号频移关系式,将加窗信号在频域上移动该频移量的频率单位,使谐波分量采样序列的离散频点与真实频点一致。通过频移信号的离散傅里叶变换,获取谐波信号真实的频谱,进而求得谐波参数。该算法的优势在于实现了频移思想在谐波分析上的应用,通过对加窗信号进行频域移动,消除非同步采样误差,将非同步问题同步化处理,同时避免了加窗插值算法等校正算法的修正过程,对幅值、相位、频率的估计有较简单的计算公式。算例分析验证了该方法的正确性,表明在噪声干扰下仍可获得很高的分析精度,尤其能改善相位估计的精度。     

可再生能源系统并网过程的新型谐波估计方法

针对电网的谐波干扰,提出了一种在锁相环(PLL)中有效估计和消除电网谐波的方法。这种谐波估计算法的设计主要用于电网连接的新能源系统(RES),采用负反馈,在使用虚拟阻抗和下垂控制的基础上来估计每一个高次谐波成分。这种方法先消除没有估算之前的电网电压谐波,然后将滤波后的信号通过分频控制来得到电网电压分量的相位差,然后通过d,q坐标系即可运用很少的运算精确估计出电网电压的谐波,仿真和实验结果表明该算法实现非常快,且能对公用电网的相位、谐波进行精确估计。     

全相位时移相位差法在电力谐波检测中的应用

分析了传统FFT和全相位FFT(apFFT)谱分析的原理和区别,说明了全相位FFT谱分析方法在电力系统谐波检测方面的优势。根据apFFT谱分析方法的相位不变特性可以精确地得到各个谐波的相位,再利用全相位时移相位差校正法获取各个谐波的频率和幅值。文中详细说明了采用目前在电力系统比较流行的基于Cortex-M3内核的STM32芯片对该算法进行设计与实现,测量所得结果准确度较高。该方案对电力系统谐波检测有一定参考价值。     

一种基于迭代抑制谱泄漏的改进相位差算法

由于非同步采样所带来的频谱泄漏效应是影响相位差算法电参量测量精度的主要原因,利用高阶窗的旁瓣特性可抑制频谱泄漏,但二次谐波幅值的估计精度仍难以显著提升,并且由于高阶窗所带来频率分辨率损失的原因,通常需要增加待测信号的采样窗长,不利于频率波动和实时性要求较高的场合实现高精度测量。为此,提出一种加sine窗函数的改进型相位差算法,利用峰值谱线间相位差估计出的相对频偏,计算出除被测谐波分量之外的其他分量的长程谱泄漏对峰值谱线的干扰之和并将其减去后,重新利用其峰值谱线间的相位差计算相对频偏,循环迭代估计。基于该方法,与现有加窗相位差算法分别在无噪声、有噪声以及频率波动环境下进行仿真比较。实验结果表明,该方法迭代矫正计算4次即可,能有效抑制频谱泄露效应,减小估计偏差,提高电网电参量测量精度和实时性,能够满足电网测量需要。     

频谱小偏差校正新方法

提出一种频谱校正新方法以克服小的同步偏差对频谱分析的影响。该方法包括信号频率实时估计、采样频率同步跟踪和谐波系数误差校正几个要素。信号频率估计采用改进的相位差法,谐波系数校正采用一个向量级数公式。频率估计和同步跟踪将采样同步偏差控制在较小范围,然后采用谐波系数校正算法进一步提高谐波测量的准确度。基于MATLAB软件的仿真结果证实了该方法的有效性。     

基于Nutall窗的时移综合相位差谐波分析法

快速傅里叶变换(FFT)是谐波分析的主要方法,在稳态谐波信号分析中广泛采用的交流采样技术,由于采样器件的有限性,实际工程中很难做到完全同步采样和整周期截断。为消除采样过程中同步采样误差产生的频谱泄漏,提出了一种基于Nutall窗结合综合相位差校正信号谐波分析法,对传统的相位差频谱校正方法进行了改进。采用Nutall窗对谐波信号进行加权,通过时移和加可变长度的窗进行两次FFT分析,并利用离散频谱对应的峰值谱线相位差求得频率和相位校正量,推导出基波及各次谐波参量的计算公式。仿真实例表明,提出的改进综合相位差校正算法可有效提高谐波分析精度,基波幅值的测量误差小于0.00001%,基波相位误差小于0.01°,2~21次谐波电压测量误差小于0.01%,谐波相位测量误差小于0.09°,为高精度谐波检测提供了可能。     

频谱小偏差校正新方法

提出一种频谱校正新方法以克服小的同步偏差对频谱分析的影响。该方法包括信号频率实时估计、采样频率同步跟踪和谐波系数误差校正几个要素。信号频率估计采用改进的相位差法,谐波系数校正采用一个向量级数公式。频率估计和同步跟踪将采样同步偏差控制在较小范围,然后采用谐波系数校正算法进一步提高谐波测量的准确度。基于MATLAB软件的仿真结果证实了该方法的有效性。     

相位差矢量平均的干涉仪解模糊方法

针对多基线相位干涉仪逐次递推解模糊测角算法中存在的问题,研究通道间相位误差较大条件下干涉仪正确解模糊的方法.提出了一种基于1倍相位差测量值矢量平均的干涉仪解模糊方法,与直接使用1倍相位差测量值的常规干涉仪解模糊测角方法不同,该方法利用多次测量的无模糊1倍相位差测量值来构造相位矢量,对其进行矢量平均处理,提高1倍相位差的...     

基于三次相位变换的多项式相位信号参数估计

分析了多分量三阶多项式相位信号交叉项对三次相位变换参数估计方法带来的影响,提出了一种改进三次相位变换的多项式相位信号参数快速估计方法,利用Radon变换对三次相位变换结果进行优化,消除交叉项影响,并对利用该方法进行三阶多项式相位信号进行参数估计的关键问题做了研究。仿真结果表明,该方法在低信噪比条件下对多分量三阶多项式相位信号估计结果较为精确。