本發(fā)明屬于信號處理領(lǐng)域，具體涉及一種正弦波頻率估計結(jié)果的誤差校驗方法。
背景技術(shù)：
：正弦波頻率估計是雷達(dá)、聲納及通信信號處理中的經(jīng)典課題，通過對正弦波的頻率估計可以實現(xiàn)復(fù)雜調(diào)制信號的識別、解調(diào)等任務(wù)。在非協(xié)作條件下，即接收端信號參數(shù)的先驗信息時，對用戶而言，對單次頻率估計結(jié)果的誤差估計大小的判斷(或稱校驗)具有實際工程意義，這一問題稱為正弦波頻率估計結(jié)果的可信性評估。原因在于，若獲得單次頻率估計誤差結(jié)果可信性與否的信息，可以根據(jù)這個結(jié)果，決定是否將其用于后續(xù)的信號處理環(huán)節(jié)中，既可以節(jié)省處理資源，也可進(jìn)一步提高整個信號處理環(huán)節(jié)的可靠性與有效性。目前關(guān)于這一問題的解決方案較少，主要有LMP檢驗法、CI不等式檢驗法及線性回歸失擬檢驗法三種。三種方法的基本思想相似，都是先利用頻率估計的結(jié)果構(gòu)造參考信號，然后將參考信號與原始信號作相關(guān)累加，根據(jù)相關(guān)累加函數(shù)的統(tǒng)計特征對頻率估計結(jié)果的可信性與否作出判決。前兩種方法所用的統(tǒng)計量均是相關(guān)累加模值，通過參數(shù)差異進(jìn)行判決，前者的判決是基于LMP準(zhǔn)則，后者是基于CI不等式，兩種方法性能相當(dāng)；后一種方法則是利用相關(guān)累加曲線的線性特征，通過檢驗其線性回歸是否失擬來校驗正弦叔頻率估計結(jié)果的可信性與否?？偟膩砜矗N現(xiàn)有的方法具有一定的有效性，但都要對噪聲方差或信噪比進(jìn)行估計，特別是線性回歸失擬法，還需對相關(guān)累加模值序列進(jìn)行聚類處理，檢驗過程較為復(fù)雜。技術(shù)實現(xiàn)要素：本發(fā)明的針對現(xiàn)有技術(shù)中的不足，提供一種正弦波頻率估計結(jié)果的誤差校驗方法。為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案：一種正弦波頻率估計結(jié)果的誤差校驗方法，其特征在于，包括如下步驟：1)建立誤差檢驗?zāi)Ｐ停杭僭O(shè)收到的帶噪正弦波信號經(jīng)N點離散采樣后為：r(n)＝Aexp[-j(2πf0nΔt+θ)]+w(n),0≤n≤N-1其中A為信號幅度，j為虛數(shù)單位，f0為信號頻率，Δt為離散采樣間隔，θ為初相位，w(n)為復(fù)離散高斯白噪聲過程；記量化頻率為ΔF，頻率估計值為頻率估計的絕對誤差頻率誤差因子α＝Δf/ΔF,0≤α≤1，則定義正弦波頻率估計結(jié)果的誤差檢驗?zāi)Ｐ蜑椋浩渲蠬0代表頻率估計的絕對誤差不大于量化頻率的四分之一，H1代表頻率估計的絕對誤差大于量化頻率的四分之一；2)建立參考信號模型：3)提取誤差檢驗特征，以全長度相關(guān)累加模值與半長度相關(guān)累加模值的比值作為特征量；4)將特征量與門限比值相比較，進(jìn)行正弦波頻率估計結(jié)果的誤差校驗。為優(yōu)化上述技術(shù)方案，采取的具體措施還包括：步驟3)中，將帶噪正弦波信號r(n)與參考信號y(n)作相關(guān)累加并取模值，得到：其中，m為樣本序號，為相關(guān)累加后的信號部分，w0(n)為相關(guān)累加后的噪聲分量；定義特征量步驟4)中，在不考慮噪聲時：則比值當(dāng)α≤0.25時,比值Vα≥1.84；當(dāng)α＞0.25時,比值Vα＜1.84。若V≥1.84，則判H0假設(shè)成立；若V＜1.84，則判H0假設(shè)不成立。本發(fā)明的有益效果是：可在無信號參數(shù)及噪聲方差信息的條件下，有效完成對正弦波頻率估計結(jié)果的可信性校驗，方法簡單有效，對于提高雷達(dá)情報分析結(jié)果的可靠性與有效性具有重要的理論價值與實踐意義。附圖說明圖1是本發(fā)明的方法流程圖。圖2是本發(fā)明中頻率誤差因子與特征量均值之間的關(guān)系圖。具體實施方式現(xiàn)在結(jié)合附圖對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的說明。結(jié)合附圖1可知，正弦波頻率估計結(jié)果的誤差校驗方法是：首先根據(jù)待評估的某一次正弦波頻率估計結(jié)果及相應(yīng)模型構(gòu)造參考信號，計算此參考信號與觀測信號的相關(guān)累加模值，以全長度相關(guān)累加模值與半長度相關(guān)累加模值的比值作為頻率估計結(jié)果可信性評估的特征量，并與某一門限進(jìn)行比較，對正弦信號頻率估計結(jié)果的可信與否作出統(tǒng)計判決。計算機仿真結(jié)果表明，該方法可以在缺乏信號及噪聲方差信息條件下對正弦波信號頻率估計結(jié)果的可信性進(jìn)行有效檢驗。正弦波頻率估計結(jié)果的誤差校驗方法具體包括以下幾個步驟：1.誤差檢驗?zāi)Ｐ偷慕ⅲ杭僭O(shè)收到的帶噪正弦波信號經(jīng)N點離散采樣后為r(n)＝s(n)+w(n)＝Aexp[-j(2πf0nΔt+θ)]+w(n),0≤n≤N-1式中：A為信號幅度，j為虛數(shù)單位，f0為信號頻率，Δt為離散采樣間隔，θ為初相位，w(n)為復(fù)離散高斯白噪聲過程。記量化頻率為ΔF，頻率估計值為頻率估計的絕對誤差頻率誤差因子α＝Δf/ΔF,0≤α≤1，則可定義正弦波頻率估計結(jié)果的誤差檢驗?zāi)Ｐ腿缦拢浩渲蠬0代表頻率估計的絕對誤差不大于量化頻率的四分之一，誤差可接受，H1代表頻率估計的絕對誤差大于量化頻率的四分之一，誤差不能接受；2.參考信號的建立：若采用某一特定的頻率估計方法，得到r(n)的某一次頻率估計值為按如下模型建立參考信號：3.可信性檢驗特征提?。簩г胝也ㄐ盘杛(n)與參考信號y(n)作相關(guān)累加并取模值，得到式中：m為樣本序號，為相關(guān)累加后的信號部分，w0(n)為相關(guān)累加后的噪聲分量。定義特征量為4.誤差校驗：圖2為仿真得到的不同頻率估計誤差與特征量均值(比值)之間的關(guān)系示意圖(信噪比為0dB)。定義頻率估計誤差因子α＝Δf/ΔF，則在不考慮噪聲時，有當(dāng)頻率估計因子為α?xí)r，比值當(dāng)α＝0.25時，比值Vα≈1.84；故當(dāng)α≤0.25時,比值Vα≥1.84；當(dāng)α＞0.25時,比值Vα＜1.84。若考慮噪聲時，這個比值應(yīng)在V的上下存在微小波動，其均值收斂到Vα，這為利用特征量V來校驗正弦波頻率估計結(jié)果的可信性提供了依據(jù)。若V≥1.84，則判H0假設(shè)成立，此次頻率估計的結(jié)果誤差較小，可信性；反之，則H0假設(shè)不成立，判定此次頻率估計結(jié)果誤差較大，不可信性。參考表1繼續(xù)說明本方法的性能仿真結(jié)果。此處利用本發(fā)明提出的方法對單次正弦波頻率估計結(jié)果的可信性進(jìn)行評估。仿真中，正弦波頻率設(shè)定為19.081MHz，采樣頻率為100MHz，初相為π/6，樣本點數(shù)1024，信噪比從-6dB到6dB，仿真次數(shù)Ns＝2000次，其中H0假設(shè)設(shè)定頻率估計誤差因子a＝0.1，H1假設(shè)時設(shè)定頻率估計誤差因子a＝0.4，每種假設(shè)各1000次。下文中，考慮表達(dá)的簡化，如果滿足H0假設(shè)，稱為可信處理(即|Δf|≤0.25ΔF，單次頻率估計誤差較小)，而滿足H1假設(shè)(即|Δf|＞0.25ΔF，單次頻率估計誤差較大)稱為不可信處理。表1中，n00表示實際假設(shè)為H0，按誤差校驗方法判為H0的次數(shù)；n01表示實際假設(shè)為H0，而檢驗方法判為H1的次數(shù)；n10表示實際假設(shè)為H1，而檢驗方法判為H0的次數(shù)；n11表示實際假設(shè)為H1，檢驗方法判為H1的次數(shù)。我們把第一類錯誤定義為實際假設(shè)為H0，但利用檢驗方法判為H1，定義第二類錯誤為實際假設(shè)為H1，但利用檢驗方法判為H0，此時兩類錯誤概率Pe＝(n10+n01)/Ns。當(dāng)(n11+n10)≠0，檢錯率表示為Pd＝n11/(n11+n10)，即檢測概率的大小，以兩類錯誤概率及檢錯率作為性能分析的2大指標(biāo)。利用本發(fā)明的方法，表1所示為無真實頻率信息條件下單次正弦波頻率估計結(jié)果的誤差校驗的統(tǒng)計性能。根據(jù)仿真結(jié)果可得，本發(fā)明提出的正弦波頻率估計結(jié)果的誤差校驗方法錯誤概率隨信噪比增加而減少。若信噪比為-6dB時，可將1000次不可信性處理結(jié)果中984次檢出，而對1000次可信性處理結(jié)果也可將其中947次進(jìn)行確認(rèn)，兩類錯誤概率為6.9％；當(dāng)信噪比增加到0dB時，可將1000次不可信頻率估計結(jié)果全部檢出，檢錯率達(dá)100％，且1000次可信性處理中也全部得到確認(rèn)，兩類錯誤概率為0。SNRn00n01n11n10Pe610000100000310000100000010000100000-398713100000.013-694753984160.069表1正弦波頻率估計結(jié)果的誤差校驗方法的統(tǒng)計性能以上僅是本發(fā)明的優(yōu)選實施方式，本發(fā)明的保護(hù)范圍并不僅局限于上述實施例，凡屬于本發(fā)明思路下的技術(shù)方案均屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。應(yīng)當(dāng)指出，對于本
技術(shù)領(lǐng)域：
的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明原理前提下的若干改進(jìn)和潤飾，應(yīng)視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。當(dāng)前第1頁1 2 3