基于多重相关法的正弦信号初相检测方法

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1、'2011年8月宇航计测技术Aug，2011文章编号：1000—7202(2011)04—0063—04中图分类号：TP202文献标识码：A基于多重相关法的正弦信号初相检测方法余威明郑胜峰楼梅燕(浙江工贸职业技术学院，温州325000)摘要分析了基于多重相关法的微弱正弦信号检测理论，并提出了一种新的正弦信号初相榆测新方法。通过对原始信号进行多重自相关运算得到信噪比高，初相为零的参考信号，对参考信号和原始信号做互相关运算和自相关运算，通过解析求解即可提取原始正弦信号的初相信息．不需要知道原始正弦信号频率及幅度，尤其适合低信

2、噪比下未知频率的正弦信号的初相估计，算法简单，准确度可以满足工程要求，具有一定的实用价值。关键词相位测量多重相关法正弦信号白噪声PhaseEstimationofSinusoidSignalBasedonMulti-layerCorrelationYUWei·mingZHENGSheng-fengLOUMei·yah(ZhejiangIndustry＆TradeVocationalCollege。Wenzhou325000)AbstraetWeaksinusoidalsignaldetectionbasedonmulti

3、—layercorrelationisimrodueedandanewdetectionmethodforinitialvhaseofsinusoidsis,1alisproposed，Becausethesinusoidalsignalhasapatti-culartrait．domuhi—layercorrelationcalculationoforiginalsignal，referencesi昏lalwithhishSNRis0b·rainedwhoseinitialphaseisze∞．Theinitialph

4、aseofsinusoidsignalisgotbyCIDS$一correlationandauto‘COrrelationcalculationofreferencesignalandinitialsignalwithoutknowingthefrequencyandthemarginofinitialsignalThismethodisespeciallysuitabletobeusedinlowSNRconditionandwhent11ehe·quencyoforiginalsignalisunknown，and

5、ithas80mepracticalvalueinen百neefing·KeywordsPhasemeasurementMuhi—layercorrelationSinusoidsignalWhitenoisel引言正弦信号初相的高准确度测量一直是精密计量中非常重要的内容，在导航精密定位、计量、工业自动化、智能控制中都有着广泛的应用。目前，对于正弦信号的初相检测有许多方法。随着数字信号处理技术和基于DFr的正弦信号初相估计方法迅速发展，文献[1]采用插值DFF测量，文献[2]采用不同的窗函数进行测量，文献[3]提出一种基

6、于DFI"频谱相位信息的正弦波初相高准确度估计方法。但收稿日期：2010—12一04，修回日期：2011—03—26作者简介：余威明(1979一)，男，讲师，主要研究方向：单片机及嵌^式系统技术的应用研究。宇航计测技术2011柱是，这些方法的计算大都比较复杂。本文通过对原始微弱正弦信号进行多重自相关运算，构建了频率不变，初相为零的参考信号，通过参考信号和原始正弦信号的互相关运算，对互相关函数进行取样即可得到原始正弦量的初相信息，不需要知道原始信号的频率及幅度信息即可对初相进行高准确度的测量”’。。仿真实验表明，本文算法具

7、有比较强的噪声抑制的能力，对AD量化位数和采用点数要求不是很高，算法简单，物理意义明确，具有一定的实用价值。2正弦信号初相的相关检测方法2．1频率已知信号初相的相关检测法设已知频率的被测信号Ⅳ(t)=Acos(2T嗝f+妒)+n(f)式中蕊——被测信号频率；Am被测信号幅度；驴——初相；n(#)——叠加到被测信号上的噪声信号，工程上一般认为这个噪声是高斯白噪声和采样过程中引入的量化噪声。引入同频参考信号r(t)=Ucos(2氓f)对两路信号做互相关运算得到1，rR，，(o)2恕寺J。z(‘)r(f)=妞了1J。r[Ac。

8、s(2砺f+妒)+n(‘)]×Veos(2,n-／of)]df：尝05(妒)+。一(#)(1)由于n’(t)非常小，可以忽略不计。所以，R，(O)=锩Og(妒)，从而得到妒⋯cos(掣)(2)检测框图如图1所示。圈1互相关相位差测量原理图如果原始信号和参考信号的幅度未知，可以通过自相关测量得到原始信号的幅度。对尺，(