专利名称：具有噪声抑制性能的自适应瞬时频率测量方法
技术领域：
本发明所涉及的是无线电测频技术领域，具体涉及一种具有噪声抑制能力、非线性和非平稳信号分析能力以及自适应处理能力的瞬时频率测量方法。
背景技术：
瞬时频率测量技术在通信和雷达领域具有广泛的应用，在军事领域更具有尤为重要的价值。经典的频率分析手段——傅里叶变化是一类全局分析手段，无法获得信号的局部频率信息。为了获得对信号瞬时频率的信息，包括短时傅里叶变换、魏格纳-威利分布以及小波变换等时频分析工具被相继提出。但是基于傅里叶理论的分析方法无法突破 Hesisenberg不确定原理的限制,无法精确地描述频率随时间的变化。基于经验模式分解的希尔伯特-黄变化的提出，突破了传统时频分析的瓶颈，为瞬时频率的测量提供了一种准确且有效的手段。但是该方法的核心技术经验模式分解存在一定缺陷，其对于频率较为接近(频率比值小于2)的子成分分辨率较差，而且当受到噪声成分干扰时该分解方法会发生模式混迭现象导致错误结果。为了提高希尔伯特-黄变化的频率测量精度，利用下变频预处理和自适应滤波器组作为预操作的改进方法被提出，但是这类改进方法牺牲了原方法的自适应特性，同时对存在噪声干扰的情况不具备高稳健性的处理能力。因此，具有噪声抑制能力且保留自适应分解能力的改进方法急待提出。
发明内容
针对上述现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种具有噪声抑制能力和自适应信号处理能力的瞬时频率测量方法，该方法不仅保留了原瞬时频率测量技术的自适应处理特性，而且增加了其噪声抑制能力和抗模式混迭能力，使该方法可以更为广泛有效的应用到被噪声污染的非线性和非平稳信号的瞬时频率测量领域。为了达到上述目的，本发明的技术方案是提供一种具有噪声抑制性能的自适应瞬时频率测量方法，其包含以下步骤
步骤一对需要进行测量的信号采用修正经验模式分解进行处理，得到多个信号成
分；
步骤二 利用Teager能量算子对各个信号成分的瞬时频率和瞬时幅值进行计算； 步骤三构建原信号的时间-频率-能量谱，获取原信号的瞬时频率信息。步骤一中进一步包含以下步骤
步骤 I . I 、 找到输入的原信号沁)的局域极值点；
步骤I. 2、计算原信号S(￡)的局域均值F ;
步骤I. 3、从原信号s⑴中减去局域均值,得到信号A :即，； 步骤I. 4、判断信号A(f)是否符合IMF条件；若不符合，则重复步骤I. I到步骤I. 4的操作，直到A(X)符合IMF条件后，进行步骤I. 5 ;
步骤I. 5、从原信号办)中减去_),得到残余量冲
权利要求
1.一种具有噪声抑制性能的自适应瞬时频率测量方法，其特征在于，包含以下步骤 步骤一对需要进行测量的信号采用修正经验模式分解进行处理，得到多个信号成分；步骤二 利用Teager能量算子对各个信号成分的瞬时频率和瞬时幅值进行计算； 步骤三构建原信号的时间-频率-能量谱，获取原信号的瞬时频率信息。
2.如权利要求1所述具有噪声抑制性能的自适应瞬时频率测量方法，其特征在于，步骤一中进一步包含以下步骤步骤 1 . 1 、 找到 输入的 原信号 啦的局域极值点；步骤1.2、计算原信号的局域均值;步骤1.3、从原信号s⑴中减去局域均值,得到信号A :即，吨)； 步骤1. 4、判断信号A(/)是否符合IMF条件；若不符合，则重复步骤1. 1到步骤1. 4的操 作，直到符合IMF条件后，进行步骤1. 5 ;步骤1. 5、从原信号<￡)中减去的),得到残余量4):4)=砟)-蚵I)；步骤1.6、判断残余量1*(0是否为趋势项；如果残余量不是趋势项，则将残余量视作一个新的输入信号s (t)，并重复步 骤1. 1到步骤1. 6的操作；最终，原信号办)被分解为各阶IMFi与残余量冲)的和，IMFi=h(t)，i=l, 2，…，N :
3.如权利要求2所述具有噪声抑制性能的自适应瞬时频率测量方法，其特征在于， 步骤1. 2中采用以下公式所示的加窗平均方法，来计算原信号或幻的局域均值^
4.如权利要求3所述具有噪声抑制性能的自适应瞬时频率测量方法，其特征在于， 步骤1.4中，官刹计笪所得的信号Aft)符合以下的TMF备件，才停I卜步骤〗刹步骤.1. 4的重复操作即，IMF条件为整个数据段里，包括极大值和极小值的极值点的数量，与过零点的数量最多相差I ;且局域均值接近O。
5.如权利要求4所述具有噪声抑制性能的自适应瞬时频率测量方法，其特征在于， 步骤I. 6中，设信号Ki)的上、下包络曲线分别为emax和emin，并且，通过emax和emin来获得参考曲线
6.如权利要求5所述具有噪声抑制性能的自适应瞬时频率测量方法，其特征在于， 步骤二中具体包含计算各阶MFi的瞬时频率的以下方法设定某一阶IMF的时域信号雄)为吨)二岭)cos[#(￡)]；通过Teager能量算子￠4.]计算瞬时频率时，定义洗]为
全文摘要
本发明涉及一种具有噪声抑制性能的自适应瞬时频率测量方法，其特征在于，包含步骤一对需要进行测量的信号采用修正经验模式分解进行处理，得到多个信号成分；步骤二利用Teager能量算子对各个信号成分的瞬时频率和瞬时幅值进行计算；步骤三构建原信号的时间-频率-能量谱，获取原信号的瞬时频率信息。该方法在保留原经验模式分解的自适应信号处理能力的同时，增加了抗噪声干扰处理能力，避免了原方法可能出现的模式混迭现象。
文档编号G01R23/02GK102608419SQ20121009519
公开日2012年7月25日 申请日期2012年3月31日 优先权日2012年3月31日
发明者包飞, 陈潜 申请人:上海无线电设备研究所