论文摘要
在信号处理中,中心频率和带宽是两个至关重要的参数,它们在实际工程中的应用引起了人们的广泛关注。几十年来,国内外对中心频率和带宽估计技术进行了大量的研究,提出了适用于不同信号的各种算法,并且已在军事、通信、工业工程等各个领域得到了广泛的应用。在实际应用中,窄带信号是一种重要且常见的信号。人们针对其特性也进行了大量的专门的研究,得到许多具有针对性的高效的方法。随着定位问题的逐步深入,双通道以及多通道信号的应用越来越多,根据其特殊的形式将可以利用更多的信息进行估计。因此本文将重点研究窄带信号的中心频率以及带宽的估计算法,并进一步针对双通道情况进行相关研究。首先,介绍了频率及带宽估计技术的研究背景及国内外现状,综述了各种中心频率估计及带宽估计算法的性能评价。其次,介绍了经典的频率及带宽估计技术。在深入了解各种算法原理和应用条件的基础上,对其进行大量的仿真实验,比较算法的运算量和精度,分析各种算法的性能优劣。现有的算法都有其针对的应用领域,没有哪一种算法是绝对最优的,因此需要通过综合考虑应用背景和性能,来选择最合适的算法。然后,提出了一种针对窄带实信号的改进ESPRIT算法。该算法是一种子空间参数估计方法,针对窄带实信号提出一种新的协方差模型,对信号的中心频率进行估计。还将算法扩展到双通道的情况中,由于互相关函数的引入,该算法能够较好的抑制色噪声。仿真实验表明,改进的ESPRIT算法运算量小且有更高的估计精度。最后,将双通道信号的相位信息引入到带宽估计的问题中,提出了一种结合两路信号进行带宽估计的算法。该方法不仅适用于白噪声情况,同样还适用于强干扰色噪声的情况,同时它还适用于低信噪比的情况。此外还对这个算法进行了改进,针对窄带信号的特点,将裁减FFT的方法引入其中,以减少计算量。在改进的算法中,根据其频谱特性,利用小波变换搜寻断点信息,提高了估计精度。仿真表明,本文的算法有效地节约了计算量,并且在低信噪比和色噪声的情况下,仍能够得到较高的估计精度。