浙江工業大學黃國興獲國家專利權
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龍圖騰網獲悉浙江工業大學申請的專利超寬帶線性調頻信號多通道異步采樣與參數估計方法獲國家發明授權專利權,本發明授權專利權由國家知識產權局授予,授權公告號為:CN115314048B 。
龍圖騰網通過國家知識產權局官網在2025-08-08發布的發明授權授權公告中獲悉:該發明授權的專利申請號/專利號為:202210932662.7,技術領域涉及:H03M1/12;該發明授權超寬帶線性調頻信號多通道異步采樣與參數估計方法是由黃國興;鄧士彪;吳振華;盧為黨;彭宏;張昱;徐禺昕設計研發完成,并于2022-08-04向國家知識產權局提交的專利申請。
本超寬帶線性調頻信號多通道異步采樣與參數估計方法在說明書摘要公布了:一種超寬帶線性調頻信號多通道異步采樣與參數估計方法,實現了對超寬帶線性調頻信號的低速采樣與高精度參數測量,在采樣框架上包含了三路異步欠奈奎斯特采樣通道,為了解決頻率混疊問題,還提出了兩種欠采樣環境下的調頻系數K參數估計算法和時鐘交錯參數估計算法,能夠從高噪聲的環境下,在信號具有極大的時寬的情況下,以少量樣本恢復信號參數。仿真結果表明,相對于其他方法,本發明方法具有較高的重構精度和對噪聲的魯棒性。
本發明授權超寬帶線性調頻信號多通道異步采樣與參數估計方法在權利要求書中公布了:1.一種超寬帶線性調頻信號多通道異步采樣與參數估計方法,其特征在于,所述方法包括以下步驟: 步驟一,被測超寬帶LFM信號進入功分器進行分流,該超寬帶LFM信號的數學模型如下: (1) 其中,表示模擬時間變量,為信號的持續時間,A為LFM信號的振幅參數,,,f c 為LFM信號的載頻,,f max為最大頻率上限,K為調頻系數,,B為帶寬;控制功分器,將超寬帶線性調頻信號x(t)進行分流到主采樣通道和反饋式采樣通道兩路:主采樣通道采用低速模擬數字轉換器ADC對所得分流信號進行欠奈奎斯特采樣;反饋式采樣通道將輸入信號與主采樣通道的反饋信息混合后,在分流至兩個異步通道中進行欠奈奎斯特采樣; 步驟二,主采樣通道對分流信號進行欠奈奎斯特采樣,采用一個低速模擬數字轉換器ADC對信號進行均勻采樣,采樣率為f s ,f s <B,B為信號的帶寬,那么采樣值表示為: (2) 其中,n表示采樣點序列,,N為整數,表示信號采樣樣本數量,表示采樣間隔; 步驟三,采用K參數估計算法從主通道采集到的樣本x[n]中估計出調頻系數參數;過程描述如下: 步驟3.1,獲取三個連續的樣本x[n],x[n+1],x[n+2],,分別為: 3 步驟3.2,消除載頻分量,將得到的第二樣本與第一樣本相除,得到樣本: 4 將第三樣本與第二樣本相除,得到樣本: 5 再將樣本X2與樣本X1相除,得到樣本: 6 為了增加算法在噪聲條件下的魯棒性,采用N-3組樣本進行交叉相除,得到樣本平均值: 7 步驟3.3,求出調頻系數K,通過求取樣本平均值Y ver 的輻角主值來求得調頻系數K: 8 其中,表示復數的輻角主值; 步驟四,反饋式采樣通道混頻操作,將主采樣通道得到的調頻系數K值輸入到反饋信號產生器中,生成模擬調頻信號: 9 其中,表示模擬時間變量,為信號的持續時間,然后將該調頻信號p(t)與輸入信號x(t)混頻,得到混頻信號: (10) 步驟五,異步延時采樣,在反饋式采樣通道中,混頻信號yt被分流至兩路異步延時采樣通道:第一個通道以f s的采樣速率均勻采樣,f s<B,采集到的樣本為: (11) 其中,參數,第二個通道同樣對信號yt以f s的采樣速率的進行采樣,f s<B,但是采樣起始時刻相對于第一個通道延后T e 的時間量,此處要求時間延遲小于或等于奈奎斯特采樣間隔,即,假設第二個通道采樣得到的樣本表示為,其中:n’表示采樣點序列,,N’為整數,表示此信號采樣樣本數量; 步驟六,采用譜估計算法求解幅值參數A,從采樣樣本y[n]計出幅值參數A和參數U一個典型的譜估計問題,此時可采用譜估計方法求解,但是,由于三角函數的周期性,從參數U中估計載頻參數f c能出現頻率混疊問題,使估計載頻參數f c出現誤差,當系統采樣率能夠達到奈奎斯特采樣定理的要求時,即f s>f max時,f max為最大頻率,頻率參數f c的解唯一,計算為: (12) 其中,表示復數的輻角主值,然而,當系統采樣率不能夠達到奈奎斯特采樣定理的要求時,即f s<f max時,將產生頻率混疊問題,即頻率參數f c將存在多個可能解: (13) 其中,是滿足公式13的最小可能解,表示其他可能解的偏移程度,由于m的取值有無限多個,對應的頻率參數f c的解有無限多個,將這種情況稱之為“頻率混疊”問題; 步驟七,采用時間交錯算法求解載頻參數f c,由于“頻率混疊”問題的存在,通過延時采樣通道收集樣本進行聯合估計得到最優載頻參數f c來解決頻率混疊問題,求出正確的m值;為了解決頻率混疊問題,增加了一條輔助采樣通道,即延時采樣通道,輔助采樣通道的作用是從所有的可能解中找出正確的頻率參數,即通過延時采樣值確定m的取值,從而找出頻頻率參數f c的準確解。
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