【频率估计】基于离散线性啁啾变换和Wigner分布的瞬时频率估计【附MATLAB代码】

文摘   2025-01-07 19:05   辽宁  

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摘要

提出了一种基于离散线性啁啾变换(DLCT)和维格纳分布(WD)的组合瞬时频率估计方法。DLCT局部地将信号表示为线性啁啾的叠加,而WD在时频域中为每个啁啾提供沿着瞬时频率的最大能量集中。所开发的方法利用了由DLCT给出的线性啁啾的分离,并且对于它们中的每一个,WD提供了理想的表示。结合线性啁啾分量的WD,我们得到了一个不含交叉项的时频表示,该表示清楚地显示了瞬时频率。在局部应用该过程,我们获得了非平稳多分量信号的瞬时频率估计。最后,用仿真算例对所提出的方法进行了说明.实验结果表明,该方法对噪声中多分量信号的瞬时频率估计是有效的,即使在低信噪比的情况下也是如此。

引言

在生物医学、语音处理、通信、雷达、水下声学中的许多应用中,存在非平稳信号,通常需要估计信号的瞬时频率[1]。时频分布(TFD)广泛用于基于峰值检测技术的IF估计[2],[3],[4]。最常用于线性啁啾的TFD是维格纳分布(WD),因为它是这种信号的理想表示。然而,在多分量信号的情况下,维格纳分布并没有很好地执行,因为存在外来的交叉项。

最近,离散线性啁啾变换(DLCT)[5]被引入作为瞬时频率的频率变换,能够在线性啁啾方面局部表示信号。它推广了离散傅立叶变换,具有瞬时频率时间对偶变换,并且非常重要的是,它可以使用快速傅立叶变换(FFT)有效地实现。

文献[6]在多分量信号IF估计中的工作要求具有高分辨率且无交叉项的TFD。在文献[7]中,提出了一种利用演化谱进行中频估计的迭代方法。通常,瞬时频率估计需要信号分离,多分量信号和高分辨率时频分布。本文提出了一种新的方法,利用DLCT进行信号分离,利用WD在时频空间中实现高分辨率。

文章插图

结论

基于离散线性啁啾变换和Wigner分布,提出了一种新的中频估计方法。结果表明,利用DLCT可以用线性啁啾局部逼近信号。将它们分离,找到这些线性啁啾中的每一个的WD,并且将它们叠加,对于分析中的信号获得无交叉项的WD。仿真结果表明,该方法在信噪比较低的情况下也能获得较好的中频估计精度。我们的方法利用了从DLCT中获得的线性啁啾的Wigner分布的最大能量集中。目前正在进行将该方法应用于生物医学应用的工作。

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