高动态低载噪比信号的频率估计算法研究

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1、高动态低载噪比信号的频率估计算法研究作者姓名董磊导师姓名、职称任光亮教授一级学科信息与通信工程二级学科通信与信息系统申请学位类别工学硕士提交学位论文日期2014年12月学校代码10701学号1201120147分类TN82号TN91密级公开西安电子科技大学硕士研究生毕业论文高动态低载噪比信号的频率估计算法研究作者姓名：董磊一级学科：信息与通信工程二级学科：通信与信息系统学位类别：工学硕士指导教师姓名、职称：任光亮教授提交日期：2014年12月AStudyofFrequencyEstimationAlgorithmforHighDynami

2、candExtremelyLowCarriertoNoiseRadioAthesissubmittedtoXIDIANUNIVERSITYinpartialfulfillmentoftherequirementsforthedegreeofMasterinInformationandCommunicationEngineeringByDongleiSupervisor:Prof.RenGuangliangDecember2014西安电子科技大学学位论文独创性（或创新性）声明秉承学校严谨的学风和优良的科学道德，本人声明所呈交的论文是我个人在

3、导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢中所罗列的内容以外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果；也不包含为获得西安电子科技大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。学位论文若有不实之处，本人承担一切法律责任。本人签名：日期：西安电子科技大学关于论文使用授权的说明本人完全了解西安电子科技大学有关保留和使用学位论文的规定，即：研究生在校攻读学位期间论文工作的知识产权单位属于西安电子科技大学。学校有权保留送交论文的

4、复印件，允许查阅、借阅论文；学校可以公布论文的全部或部分内容，允许采用影印、缩印或其它复制手段保存论文。同时本人保证，获得学位后结合学位论文研究成果撰写的文章，署名单位为西安电子科技大学。保密的学位论文在年解密后适用本授权书。本人签名：导师签名：日期：日期：摘要摘要为了从高动态环境中估计出载噪比极低的目标信号的频率，国内外开展了大量的算法研究，但这些算法的关注点大都集中在对恒频信号频率的估计，应用环境的载噪比一般也在30dBHz以上，只有极少数的文献研究了载噪比为17~18dBHz的情况。本文针对极低载噪比的高动态信号，且信号频率并不单一

5、，提出了一种捕获和拟合相结合的频率估计算法，并且保证估计的精度在5mHz内。首先，本文给出了频率估计的数学模型并且推导了参数估计的理论界，给出了其闭合表达式，为以后的研究提供了理论基础。然后，本文介绍了恒频估计和变频估计的算法，针对恒频估计，主要介绍了基于FFT的频率估计算法，并且给出了不同算法的仿真性能对比；针对变频估计主要介绍了时域分析方法、基于极大似然估计和含预处理的FFT算法，仿真分析发现时域匹配周期图算法在实际中性能较优；最后，通过前面对恒频估计算法的分析，总结出了最优的恒频估计算法，并将其应用于对变频信号的估计，仿真验证了其在

6、高载噪比时具有较好的性能；对于低载噪比高动态信号的频率估计，本文提出了新的高精度估计算法，由捕获模块和拟合模块两部分组成，捕获模块中包括两次捕获操作，主要是根据时域匹配周期图算法改进而来，通过设置递减的变化率步长，确定信号变化率的范围，最终可将其变化率降到0.1Hz/s以下，实现对信号的抓捕，同时给出了最优捕获的参数设置；拟合模块是对频率估计精度的进一步提升，将捕获得到的信号看作是恒频信号，然后采用傅里叶插值的频率估计算法进行估计和线性拟合，其中也包括两次拟合操作，最终该算法在载噪比为11dBHz以上，并且频率变化率范围为[-3kHz/s

7、,3kHz/s]的信号中，估计精度达到5mHz的要求。关键词：高动态，低载噪比，频率估计，捕获，拟合论文类型：基础研究类I西安电子科技大学硕士研究生毕业论文IIABSTRACTABSTRACTInordertoestimatefrequencyoftargetsignalwithextremelylowthecarriertonoiseratio(CNR)inhighdynamicenvironment,alargenumberofalgorithmshavebeenproposedathomeandabroad.Butthesealgo

8、rithmsfocusmostlyontheestimationoftheconstantfrequencywithCNRabove30dBHz,onlyaveryfewliteraturer