张 靖

(大连测控技术研究所,辽宁 大连 116013)

0 序言

在许多实际的信号处理应用中,估计一个非平稳时变过程的瞬时频率(Instantaneous Frequency,IF)意义重大。一些信息探测系统只要系统与目标之间有相对运动,就会产生“多普勒效应”,频率会随相对运动发生变化,传播媒质的扰动也会使频率变化,雷达、声呐、移动通信、医疗设备和天文观测等都存在这一问题。

目前针对瞬时频率的估计方法的核心为概论统计,统计中所用的统计量,主要是样本平均值或样本函数算数平均值,它们具有最小方差性、无偏性等相当好的特性。然而样本平均值的抗干扰性很差。为了获得稳健统计解,发展了一种既保留所有数据,又削弱污染源对统计结果影响的统计方法,即 M-估计[1],其能获得稳健性的瞬时频率估计值。

目前对瞬时频率的估计方法有很多,对于水声信号受海洋声场环境非常复杂、测量测备工作状态不稳定、信噪比不足等因素的影响,很难获得理想的瞬时频率特征[2-5]。对于随时间呈线性变化的非平稳信号来说,其稳健的瞬时频率估计是必要的。研究分析水声信号的瞬时频率估计方法对实船噪声特征频率提取,辐射噪声“多普勒效应”分析及噪声源分析意义重大。本文提出一种综合相位法和M估计方法获得水声信号的瞬时频率,并利用计算机仿真分析研究该方法的效果。

1 相位差分方法

对于理想的信号,其离散水声信号可以表示成r(n)=Aexp[jφ(n)]。

根据离散信息瞬时频率定义,离散时间域对应为差分运算,即可得到离散时间瞬时频率的估计。……