基于頻域平滑算法的chirp掃頻信號(hào)處理方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明設(shè)及chi巧掃頻信號(hào)處理技術(shù)。
【背景技術(shù)】
[0002] 對(duì)于一個(gè)線性時(shí)不變的因果系統(tǒng)，初始條件為零時(shí)，其零輸入響應(yīng)為零。在時(shí)域， 如果用e(t)表示激勵(lì)，r(t)表示響應(yīng)，h(t)表示單位沖激響應(yīng)，則激勵(lì)和響應(yīng)的關(guān)系可寫 為：
[0003] r(t)=e(t)*h(t) (1)
[0004] 由時(shí)域卷積性質(zhì)，可得到其頻域的傅里葉變換：
[0005]
(2)
[0006] 運(yùn)是頻響函數(shù)的原始定義。
[0007] 傳統(tǒng)的掃頻方法采用正弦信號(hào)做激勵(lì)，該激勵(lì)的幅值不變，頻率隨時(shí)間的變化W 某一固定步長(zhǎng)Af增加。假設(shè)從to到to+At之間信號(hào)源發(fā)出起始頻率為fo的正弦，則在to+Δ 巧iJt〇+2At之間信號(hào)源發(fā)出的頻率為fo+Af的正弦波，依次類推。
[000引假設(shè)掃描的時(shí)間為T=NAt，則掃描的頻帶范圍為fo~f0+(N-l)Af。通過(guò)設(shè)定起始 頻率fo、掃描時(shí)間T和頻率變化步長(zhǎng)Δ?·，就可W在指定的頻率范圍內(nèi)測(cè)定所研究電網(wǎng)絡(luò)的 頻率特性。
[0009] 根據(jù)傅里葉變換的公式，如果使用一個(gè)帶寬信號(hào)作為激勵(lì)，那么僅通過(guò)一次掃描 就能得到信號(hào)在帶寬范圍內(nèi)的頻率特性，而無(wú)需向傳統(tǒng)的掃頻方法那樣要逐點(diǎn)分布測(cè)量， 從而加快了測(cè)量的速度。
[0010] 采用無(wú)幅度調(diào)制的線性調(diào)頻脈沖作為激勵(lì)信號(hào)（在雷達(dá)技術(shù)領(lǐng)域，該信號(hào)又稱 chi巧信號(hào)），其表達(dá)式為：
[0011]
(3)
[0012] 在測(cè)量中實(shí)際用到的是chirp信號(hào)的實(shí)部：
[0013] cos(化 2+〇化） （4)
[0014] 由圖1所示的波形可見，該信號(hào)是基于預(yù)先的頻率不斷隨時(shí)間增長(zhǎng)的信號(hào)。
[0015] 當(dāng)chirp信號(hào)進(jìn)入到實(shí)際系統(tǒng)中，由于實(shí)際器件中的噪聲等因素的影響，會(huì)對(duì)頻率 響應(yīng)產(chǎn)生非常大的影響。由圖2和3所示的波形所示。
[0016] 由圖像，可知信號(hào)的大概頻譜特征，但是由于未知因素的影響，還無(wú)法從原始數(shù)據(jù) 中得到可W直接使用的平滑信息。因此，對(duì)chirp信號(hào)(切普信號(hào))進(jìn)行掃頻是非常重要的。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0017] 本發(fā)明是為了適應(yīng)對(duì)chbp掃頻信號(hào)處理的需求，從而提供一種基于頻域平滑算 法的chi巧掃頻信號(hào)處理方法。
[0018] 基于頻域平滑算法的chi巧掃頻信號(hào)處理方法，它由W下步驟實(shí)現(xiàn)：
[0019] 步驟一、對(duì)原始輸入信號(hào)進(jìn)行快速傅里葉變換，具體為：
[0020] 對(duì)于離散的輸入信號(hào)e(n)和輸出信號(hào)r(n)，首先測(cè)量出該兩列信號(hào)的長(zhǎng)度，然后 進(jìn)行快速傅里葉變換，變換到頻域后的信號(hào)分別表示為E(n)和R(n);
[0021 ]步驟二、對(duì)頻域信號(hào)進(jìn)行截短，具體為：
[0022]對(duì)于兩列離散信號(hào)E(n)和R(n)，根據(jù)公式：
[0025] 獲得預(yù)設(shè)的起始頻率fi和預(yù)設(shè)的截止頻率f2對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)點(diǎn)數(shù)m和m;
[0026] 式中:N是輸入數(shù)據(jù)的點(diǎn)數(shù)，fs是采樣頻率；
[0027] 若m或Π 2不是整數(shù)時(shí)，將m或Π 2向下取整；
[002引步驟立、對(duì)于數(shù)據(jù)化山），11把（山，恥），根據(jù)公式：
[0029]
[0030] 對(duì)截短后的信號(hào)進(jìn)行平均處理；
[0031] 式中，njE (ηι,Π2);
[0032] 步驟四、對(duì)步驟Ξ得到的平均處理結(jié)果進(jìn)行插值處理，具體為：
[0033] 在(ηι，Π2)之間，取出C個(gè)值作為插值對(duì)像，C為正整數(shù);對(duì)該C個(gè)值進(jìn)行Ξ次樣條插 值后，作為最終處理結(jié)果輸出。
[0034] 本發(fā)明充分適應(yīng)了對(duì)chi巧掃頻信號(hào)處理的需求。
【附圖說(shuō)明】
[0035] 圖1是【背景技術(shù)】中的chi;rp信號(hào)仿真示意圖；
[0036] 圖2是【背景技術(shù)】中的chirp信號(hào)幅頻特性仿真示意圖；
[0037] 圖3是【背景技術(shù)】中的chirp信號(hào)相頻特性仿真示意圖；
[0038] 圖4是本發(fā)明【具體實(shí)施方式】中信號(hào)的幅頻特性仿真示意圖；
[0039] 圖5是本發(fā)明【具體實(shí)施方式】中信號(hào)的相頻特性仿真示意圖；
[0040] 圖6是本發(fā)明的信號(hào)處理流程示意圖；
[0041] 圖7是本發(fā)明【具體實(shí)施方式】中性能分析獲得的0-18化幅頻特性仿真示意圖；其中 曲線71為原始chi巧信號(hào)；曲線72為經(jīng)本發(fā)明處理過(guò)的信號(hào)；
[0042] 圖8是本發(fā)明【具體實(shí)施方式】中性能分析獲得的0-18化相頻特性仿真示意圖；其中 曲線81為原始chi巧信號(hào)；曲線82為經(jīng)本發(fā)明處理過(guò)的信號(hào)；
[0043] 圖9是本發(fā)明【具體實(shí)施方式】中性能分析獲得的0.1-16化幅頻特性仿真示意圖；其 中曲線91為原始chi巧信號(hào)；曲線92為經(jīng)本發(fā)明處理過(guò)的信號(hào)；
[0044] 圖10是本發(fā)明【具體實(shí)施方式】中性能分析獲得的0.1-16化相頻特性仿真示意圖；其 中曲線101為原始chi巧信號(hào)；曲線102為經(jīng)本發(fā)明處理過(guò)的信號(hào)；
[0045] 圖11是本發(fā)明【具體實(shí)施方式】中性能分析獲得的0.1-26化幅頻特性仿真示意圖；其 中曲線111為原始chi巧信號(hào)；曲線112為經(jīng)本發(fā)明處理過(guò)的信號(hào)；
[0046] 圖12是本發(fā)明【具體實(shí)施方式】中性能分析獲得的0.1-26化相頻特性仿真示意圖；其 中曲線121為原始chi巧信號(hào)；曲線122為經(jīng)本發(fā)明處理過(guò)的信號(hào)；
【具體實(shí)施方式】
【具體實(shí)施方式】 [0047] 一、結(jié)合圖6說(shuō)明本，基于頻域平滑算法的chirp掃頻 信號(hào)處理方法，它由W下步驟實(shí)現(xiàn)：
[0048] 步驟一、對(duì)原始輸入信號(hào)進(jìn)行快速傅里葉變換，具體為：
[0049] 對(duì)于離散的輸入信號(hào)e(n)和輸出信號(hào)r(n)，首先測(cè)量出該兩列信號(hào)的長(zhǎng)度，然后 進(jìn)行快速傅里葉變換，變換到頻域后的信號(hào)分別表示為E(n)和R(n);
[0050] 步驟二、對(duì)頻域信號(hào)進(jìn)行截短，具體為：
[0051 ]對(duì)于兩列離散信號(hào)E(n)和R(n)，根據(jù)公式：
[0054] 獲得預(yù)設(shè)的起始頻率fi和預(yù)設(shè)的截止頻率f2對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)點(diǎn)數(shù)m和m;
[0055] 式中:N是輸入數(shù)據(jù)的點(diǎn)數(shù)，fs是采樣頻率；
[0化6] 若m或Π 2不是整數(shù)時(shí)，將m或Π 2向下取整；
[0057]步驟立、對(duì)于數(shù)據(jù)化山），山居（山，恥），根據(jù)公式：
[0化引
[0059] 對(duì)截短后的信號(hào)進(jìn)行平均處理；
[0060] 式中，nje(ni，n2);
[0061] 步驟四、對(duì)步驟Ξ得到的平均處理結(jié)果進(jìn)行插