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基于快速傅里叶变换的正弦信号频率高精度估计算法 被引量:11
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作者 樊磊 齐国清 《计算机应用》 CSCD 北大核心 2015年第11期3280-3283,共4页
为了进一步提高加性高斯白噪声背景中正弦信号的频率估计精度,提出了一种新的基于插值快速傅里叶变换(FFT)的正弦信号频率估计算法。首先,对N点正弦采样序列进行等长度时域补零延长,再进行2N点FFT;然后,搜索幅度最大离散谱线位置得到频... 为了进一步提高加性高斯白噪声背景中正弦信号的频率估计精度,提出了一种新的基于插值快速傅里叶变换(FFT)的正弦信号频率估计算法。首先,对N点正弦采样序列进行等长度时域补零延长,再进行2N点FFT;然后,搜索幅度最大离散谱线位置得到频率粗估计值;最后,采用幅度最大谱线以及原信号的离散时间傅里叶变换(DTFT)在幅度最大谱线左右两侧的两点抽样值进行精估计。仿真结果表明,当信号实际频率位于FFT两条离散谱线之间任意位置时,所提算法的频率估计均方根误差均接近克拉美罗下限,具有较好的一致性,估计精度高于Candan算法、Fang算法、三谱线合理结合(RCTSL)算法和Aboutanios算法,且信噪比阈值较低,估计性能优于现有频率估计算法。 展开更多
关键词 频率估计 快速傅里叶变换 正弦信号 离散时间傅里叶变换 数字信号处理
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时频结合的失真度测量方法研究 被引量:10
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作者 李翔 陈实 《国外电子测量技术》 2017年第1期27-30,共4页
失真度测量常采用基于快速傅里叶变换(FFT)的频域方法和基于曲线拟合的时域方法。FFT法需对被测信号进行整周期同步采样以避免栅栏效应和频谱泄漏,曲线拟合法计算量较大且拟合效果不易保证。为克服FFT法与曲线拟合法的上述不足,利用离... 失真度测量常采用基于快速傅里叶变换(FFT)的频域方法和基于曲线拟合的时域方法。FFT法需对被测信号进行整周期同步采样以避免栅栏效应和频谱泄漏,曲线拟合法计算量较大且拟合效果不易保证。为克服FFT法与曲线拟合法的上述不足,利用离散时间傅里叶变换(DTFT)提取被测信号基波分量并将其从时域波形中剔除,从而实现全谐波失真(THD)的计算。该方法无需进行曲线拟合或FFT,简化了计算流程。在12bit采样精度下对该方法进行了数值模拟与实验测试,对低失真正弦信号进行数值模拟得到的失真度绝对误差低于0.05%,而对20 Hz^20kHz方波和三角波实测所得失真度绝对误差小于1%,表明此方法能够便捷、可靠地实现失真度的测量。 展开更多
关键词 全谐波失真(THD) 快速傅里叶变换(FFT) 曲线拟合 离散时间傅里叶变换(dtft)
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相位差测量的FFT法和DTFT法误差分析 被引量:23
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作者 张海涛 涂亚庆 牛鹏辉 《电子测量与仪器学报》 CSCD 2007年第3期61-65,共5页
对噪声背景下FFT法和DTFT法的相位差测量误差进行了分析。应用误差理论,分别推导出了高斯白噪声背景下FFT法和DTFT法的相位差估计均方根误差的计算公式。针对不同的泄漏误差系数、采样序列长度和信噪比条件,进行了计算机仿真验证,仿真... 对噪声背景下FFT法和DTFT法的相位差测量误差进行了分析。应用误差理论,分别推导出了高斯白噪声背景下FFT法和DTFT法的相位差估计均方根误差的计算公式。针对不同的泄漏误差系数、采样序列长度和信噪比条件,进行了计算机仿真验证,仿真结果与公式计算结果相吻合。理论分析和仿真结果均表明,对于相同的信噪比和采样序列长度,DTFT法的相位差估计均方根误差在理论上为一恒定值,且始终等于FFT法估计误差的理论下限。 展开更多
关键词 相位差测量 FFT dtft 误差分析
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DTFT频谱细化特性分析及其快速算法设计 被引量:15
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作者 肖玮 涂亚庆 何丽 《电子与信息学报》 EI CSCD 北大核心 2011年第6期1395-1400,共6页
该文介绍了离散时间傅里叶变换(Discrete Time Fourier Transform,DTFT)的一种等价定义式,分析了DTFT与线性调频Z变换(Chirp-Z transform)的联系与区别,推导出DTFT是一种特殊形式的Chirp-Z变换,具有频谱细化特性。设计了DTFT的快速算法... 该文介绍了离散时间傅里叶变换(Discrete Time Fourier Transform,DTFT)的一种等价定义式,分析了DTFT与线性调频Z变换(Chirp-Z transform)的联系与区别,推导出DTFT是一种特殊形式的Chirp-Z变换,具有频谱细化特性。设计了DTFT的快速算法,给出了算法实现步骤。算法计算量分析表明:在相同频率分辨率下,DTFT快速算法的计算量比Chirp-Z变换快速算法小。仿真结果验证了理论推导的正确性和DTFT在频率估计方面的优越性。 展开更多
关键词 信号处理 离散时间傅里叶变换 快速算法 频谱细化 Chirp—Z变换
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基于FFT+FT的FMCW雷达高精度测距算法研究 被引量:14
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作者 刘畅 张丕状 +2 位作者 姚金杰 张晓璐 张锐舟 《国外电子测量技术》 2019年第10期65-69,共5页
利用快速傅里叶变换(FFT)对调频连续波(FMCW)测距雷达差频信号进行分析时,受限于频率分辨率,测距精度不高,采用FFT+FT频谱校正方法可以有效提高频率分辨率,但计算量大,很难满足FMCW系统的实时性要求。在FFT+FT算法的基础上,针对原算法... 利用快速傅里叶变换(FFT)对调频连续波(FMCW)测距雷达差频信号进行分析时,受限于频率分辨率,测距精度不高,采用FFT+FT频谱校正方法可以有效提高频率分辨率,但计算量大,很难满足FMCW系统的实时性要求。在FFT+FT算法的基础上,针对原算法计算量大及频率偏差位于量化频谱附近时误差增大的问题做了改进。仿真结果表明,改进的FFT+FT算法解决了原算法在频偏较小时误差增大的问题,在减小计算量的基础上具有很好的抗噪性能,在相对频偏为任意值的情况下,改进算法频率估计均方根误差(RMSE)均接近实正弦信号频率估计的克拉美罗下限(CRLB),具有较好的一致性,在细化倍数较高时估计性能高于基于比值校正的Quinn算法及Candan算法,可应用于FMCW雷达体系。 展开更多
关键词 频率估计 快速傅里叶变换 离散时间傅里叶变换 数字信号处理
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基于矩形双窗的滑动DTFT高精度相位差测量算法 被引量:7
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作者 沈廷鳌 涂亚庆 +1 位作者 张海涛 李明 《中南大学学报(自然科学版)》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第2期554-560,共7页
针对机械振动中频率很低或接近奈奎斯特频率的信号,采用传统的相位差测量方法存在较大误差,为更好地抑制频谱泄露的影响,提高相位差测量精度,在传统DTFT算法的基础上,采用矩形双窗、计及负频率影响以及滑动递推,提出一种基于矩形双窗的... 针对机械振动中频率很低或接近奈奎斯特频率的信号,采用传统的相位差测量方法存在较大误差,为更好地抑制频谱泄露的影响,提高相位差测量精度,在传统DTFT算法的基础上,采用矩形双窗、计及负频率影响以及滑动递推,提出一种基于矩形双窗的滑动DTFT高精度相位差测量算法,并阐述该算法原理及其实现步骤。研究结果表明:该算法计算量较小,实现简单,应用于相位差测量,有效地减小了频谱泄露引起的测量误差,能够获得比传统加窗DTFT算法更高的相位差计算精度。仿真和实验结果验证了本文算法的可行性和有效性。 展开更多
关键词 相位差 dtft 余弦窗 频谱泄露 负频率
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基于解析插值离散时间傅里叶变换的精确频率估计 被引量:5
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作者 杨超 李波 +1 位作者 胡绪权 付志红 《电工技术学报》 EI CSCD 北大核心 2022年第6期1338-1350,共13页
短时波动周期下,来自负频率的频谱泄漏是频域插值算法估计误差的主要来源。为消除频谱泄漏影响以实现任意波动周期下实正弦信号频率的精确估计,该文提出一种基于广义离散时间傅里叶变换(DTFT)插值解析的频率估计算法。该算法利用位于频... 短时波动周期下,来自负频率的频谱泄漏是频域插值算法估计误差的主要来源。为消除频谱泄漏影响以实现任意波动周期下实正弦信号频率的精确估计,该文提出一种基于广义离散时间傅里叶变换(DTFT)插值解析的频率估计算法。该算法利用位于频谱主瓣范围内的任意DTFT谱线构建对应实/虚部的线性方程组,进而通过方程组求解得到基于解析插值DTFT的无偏频率估计公式。此外,考虑实际中加性白噪声的影响,根据频率估计的统计特性分析给出一种简单且有效的迭代方法,从而确保频率估计的方均误差(MSE)在任意波动周期下能够一致逼近无偏频率估计的克拉美罗下届(CRLB)。仿真和实验结果验证了所提算法优于现有的DFT插值算法。 展开更多
关键词 短时波动周期 频谱泄漏 解析插值dtft 迭代方法 克拉美罗下届(CRLB)
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插值FFT和滑动DTFT的科氏流量计信号处理方法 被引量:4
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作者 易鹏 涂亚庆 杨辉跃 《计算机工程与应用》 CSCD 2013年第5期236-240,共5页
科氏流量计通过计算一次仪表输出的两路同频正弦信号的时间差来测量质量流量。实时精确估计两路信号的频率和相位差是科氏流量计数字信号处理的关键。针对科氏流量计实测信号,提出一种基于插值FFT和滑动DTFT的信号处理方法。利用插值FF... 科氏流量计通过计算一次仪表输出的两路同频正弦信号的时间差来测量质量流量。实时精确估计两路信号的频率和相位差是科氏流量计数字信号处理的关键。针对科氏流量计实测信号,提出一种基于插值FFT和滑动DTFT的信号处理方法。利用插值FFT估计信号频率,通过计及负频率的改进滑动DTFT估计相位差,进而计算出时间差。方法兼顾了参数的估计精度和算法的计算效率,对比实验表明了该方法的有效性和优越性。 展开更多
关键词 科氏流量计 数字信号处理 插值快速傅里叶变换(FFT) 滑动离散时间傅里叶变换(dtft) 相位差
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频率估计的多段正弦信号快速频谱融合算法
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作者 肖玮 涂亚庆 +2 位作者 沈艳林 苏丹 张磊 《计算机工程与应用》 CSCD 2014年第6期186-191,共6页
多段正弦信号频谱融合法(简称"原融合算法")是提高低信噪比条件下正弦信号频率估计精度的一条有效途径,具有重要研究意义和应用价值。为满足雷达、声纳、电子对抗等实时性要求较高的频率估计应用需求,提出多段正弦信号快速频... 多段正弦信号频谱融合法(简称"原融合算法")是提高低信噪比条件下正弦信号频率估计精度的一条有效途径,具有重要研究意义和应用价值。为满足雷达、声纳、电子对抗等实时性要求较高的频率估计应用需求,提出多段正弦信号快速频谱融合算法。该方法通过设计离散时间傅里叶变换(Discrete Time Fourier Transform,DTFT)快速算法、降维处理加权融合频谱矩阵和1/3主瓣相关性分析处理等措施来降低算法计算量,提高实时性。重点对上述三项措施的原理进行了阐述与分析。计算量对比和仿真实验表明,多段正弦信号快速频谱融合算法在精度损失极小的前提下,能够大幅降低计算量;在信噪比极低的情况下(SNR≤-13 dB),其性能略优于原融合算法。 展开更多
关键词 快速频谱融合 多段正弦信号 离散时间傅里叶变换(dtft)快速算法 降维 1 3主瓣相关
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