1.一种正弦信号频率测量方法,其特征在于,所述方法包括:对长度为N的正弦信号采样进行级数据加权;利用重排参数σ 0 、σ 1 和σ 2 对加权后的数据进行处理,在保留频域有效谐波分量的前提下将数据长度由N点缩减至N/M点,完成频谱压缩;对频谱压缩得到的三组数据依次进行N/M点FFT运算,然后将三组FFT结果中包含的有效谐波分量进行组间比较,选取谐波分量幅度最接近的两组FFT结果进行模值与位置估计;利用得到的模值和位置估计获取正弦信号频率;其中,在采样频率f s 下,对幅度为A,频率为f,相位为θ的正弦频率进行N点采样,得到长度为N的正弦信号采样x(n):式中,λ 0 表示归一化频率,其表达式为:式中,l表示归一化频率的整数部分,δ为归一化频率的小数部分;对x(n)进行级数据加权处理,获取信号x w (n):x w (n)=x(n)·w(n),n=0,1,…,N-1,其中加权系数w(n)定义为:式中,H≥2为加权级数, 其中,令重排参数σ 0 、σ 1 和σ 2 中谐波分量幅度最接近的两组FFT结果对应的重排参数为σ和σ′;利用重排参数σ,按照如下方式重新调整序列x w (n),n=0,1,…,N-1的数据次序,得到调整后的新序列x σ (n):x σ (n)=x w ((nσ) N ),n=0,1,…,N-1.式中,σ -1 表示重排参数σ的算术逆且满足(σσ -1 ) N =1,(x) N 表示x mod N;将x σ (n)与加权系数w r (n)相乘,获取频谱压缩后的序列 式中,M为2的整数次幂,M<N;对 进行FFT运算得到 用X σ (k),k=0,1,…,N-1表示x σ (n)的FFT,X σ (k)表示为 X w (k)=X σ ((kσ) N );其中,模值与位置估计是从压缩频谱 中确定模值|X w (l)|、|X w (l-1)|、|X w (l+1)|及归一化频率的整数部分l;其中,在 的前N/2M个分量中,选取前3个模值最大的谐波分量,并将其频率位置分别记作a 0 ,a 1 ,a 2 ,a 0 ,a 1 ,a 2 所指定的谐波分量存在着3个对称分量,3个对称分量的位置为b 0 ,b 1 ,b 2 ,满足|a i +b i -N/M|≤1且b i ∈{c 0 ,c 1 ,c 2 ,c 3 };类似地,在 的后N/2M个分量中,选取前4个模值最大的谐波分量,并将其频率位置分别记作c 0 ,c 1 ,c 2 ,c 3 ;从 中确定满足约束条件的谐波分量 式中, ψ与X w (k),k=0,1,…,N-1中的M个频率位置相对应,这些频率位置组成集合P:用 表示频率分量 在频谱X w (k),k=0,1,…,N-1中的位置, 利用新的重排参数σ′重新生成压缩频谱 在 的前N/2M个分量中,选取前3个模值最大的谐波分量,并将其频率位置分别记作a′ 0 ,a′ 1 ,a′ 2 ,a′ 0 ,a′ 1 ,a′ 2 对称分量的位置记作b′ 0 ,b′ 1 ,b′ 2 ;当δ≠0且δ≠0.5时,由于 通过下述式求解归一化频率的整数部分l:其中,δ=0时,将ψ′修正为 获取P′,进而获取归一化频率的整数部分l;其中,δ=0.5时,将ψ′修正为 获取P′,进而获取归一化频率的整数部分l:其中,令η=(|X w (l+1)|-|X w (l-1)|)/|X w (l)|,归一化频率的小数部分表示为:进而获取正弦信号的频率为:f=(l+δ)f s /N。
2.根据权利要求1所述正弦信号频率测量方法,其特征在于,定义σ的失效集为重排参数σ 0 、σ 1 和σ 2 的优化过程如下:a.令i=j=k=0,初始化重排参数的取值全集U={M+1,M+3,…,N-1},用size{U}表示集合U中重排参数个数,并要求重排参数为奇数并且大于M;b. 令σ 0 =U(i),计算σ 0 的失效集 在i小于U中元素的个数size{U}的条件下,令j=i+1;c.若j≥size{U},则转至步骤b,否则σ 1 =U(j);d.如果存在 使得当σ=σ 1 时不成立,则 并转至步骤c;否则转至步骤e;e.当σ=σ 1 ,σ′=σ 0 时,若成立则计算σ 1 的失效集 在j<size{U}的条件下令k=j+1并转至步骤f;若不成立则 并转至步骤c;f.若k>size{U},则 并转至步骤c;否则σ 2 =U(k);g.如果存在 使得当σ=σ 2 时不成立,则 并转至步骤f;否则转至步骤h;h.当σ=σ 2 ,σ′=σ 0 时,以及当σ=σ 2 ,σ′=σ 1 时,若均成立则输出有效参数σ 0 ,σ 1 ,σ 2 ;否则 并转至步骤f。
3.根据权利要求2所述的正弦信号频率测量方法,其特征在于,所述方法在数字处理芯片内完成;重排参数σ 0 ,σ 1 ,σ 2 优选在频率测量之前完成并保存在数字处理芯片内。