CN113820006A - 一种弱信噪比单频正弦信号的参数估计方法及装置 - Google Patents

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CN113820006A CN202111382381.0A CN202111382381A CN113820006A CN 113820006 A CN113820006 A CN 113820006A CN 202111382381 A CN202111382381 A CN 202111382381A CN 113820006 A CN113820006 A CN 113820006A
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Abstract

本申请涉及电气化铁路技术领域，具体提供一种弱信噪比单频正弦信号的参数估计方法及装置，对于获取的接触网中接触线的单频振动信号，由于含有强噪音，从而先对单频振动信号进行时域采样得到离散的振动信号，再对得到的采样信号进行傅里叶变换得到振动信号的频域表达，然后对单频信号的参数进行修正，提高估计精度，将所述频域表达转换为矩阵方程，并计算矩阵方程的解，最后基于矩阵方程的解计算单频振动信号中单频正弦信号的估计频率、估计幅度和估计相位，从而根据得到的估计频率、估计幅度和估计相位，更加精准的判断触网中接触线的振动情况。

Description

一种弱信噪比单频正弦信号的参数估计方法及装置
技术领域
本申请涉及电气化铁路技术领域，具体而言，涉及一种弱信噪比单频正弦信号的参数估计方法及装置。
背景技术
电气化铁路，亦称电化铁路，是由电力机车或动车组这两种铁路列车为主，所行走的铁路。电气化铁路的牵引动力是电力机车，机车本身不带能源，所需能源由电力牵引供电系统提供。牵引供电系统主要是指牵引变电所和接触网两大部分。变电所设在铁道附近，它将从发电厂经高压输电线送来的电流，送到铁路上空的接触网上。接触网是向电力机车直接输送电能的设备。
接触线是接触网的重要组成部分，接触线通过与电力机车上的电弓滑板滑动摩擦直接向电力机车输送电流，其性能直接影响电力机车的受流质量和机车的安全运行。其中，接触线的振动情况在一定程度上能反应出其物理状况和出现的异常情况，所以监控接触线的振动情况是一项有意义的工作。在现有技术中，往往通过安装在接触线上加速度传感器获取接触线的振动信号，但是由于加速度传感器自身的分辨率亦或者接触网中其他电子设备间的电磁干扰，会在加速度传感器测量信号中以噪声的形式表现出来，并且发现加速度传感器获取的接触线振动信号中含有较强的噪音，导致信噪比弱，从而在强噪声背景下采用传统的插值算法求取振动信号的参数时，精度并不能得到满足。
发明内容
有鉴于此，本申请的目的在于提供一种弱信噪比单频正弦信号的参数估计方法及装置，能够在强噪声背景下求取单频正弦信号高精度的幅度、频率和相位，以检测触网中接触线的振动情况。
本申请实施例提供一种弱信噪比单频正弦信号的参数估计方法，包括以下步骤：
获取接触网中接触线的振动信号，并对所述振动信号进行时域采样得到离散的振动信号，所述振动信号为含有强噪音的单频正弦信号；
对所述离散的振动信号进行离散傅里叶变换得到所述离散的振动信号的频域表达；
将所述频域表达转换为矩阵方程，并计算所述矩阵方程的解；
基于所述矩阵方程的解计算所述单频正弦信号的估计频率、估计幅度和估计相位，以基于所述估计频率、所述估计幅度和所述估计相位检测所述触网中接触线的振动情况。
在一些实施例中，通过以下步骤计算所述矩阵方程的解：
计算所述频域表达的模值；
对所述模值进行峰值搜索得到所述峰值对应的索引；
基于所述索引计算所述矩阵方程的解。
在一些实施例中，所述振动信号
Figure P_211119111604808_808307001
为：
Figure P_211119111604839_839073001
其中，
Figure F_211119111603013_013443001
为振动信号的振动幅度，ω = 2πf为振动信号的角频率，f为振动信号的频率，φ为振动信号的初相。
在一些实施例中，对所述振动信号
Figure P_211119111604870_870365001
进行时域采样得到离散的振动信号
Figure P_211119111604901_901571002
：
Figure P_211119111604932_932822001
其中，
Figure F_211119111603091_091568002
为采样周期，
Figure F_211119111603251_251223003
为采样点数。
在一些实施例中，对所述离散的振动信号
Figure P_211119111604964_964076001
进行离散傅里叶变换得到所述离散的振动信号的频域表达F(k)：
Figure P_211119111604980_980646001
其中
Figure P_211119111605044_044036001
、
Figure P_211119111605074_074925002
为采样间隔，Fs为采样频率。
在一些实施例中，基于所述索引计算所述矩阵方程的解
Figure P_211119111605121_121818001
为：
Figure P_211119111605153_153086001
其中，
Figure P_211119111605219_219469001
其中
Figure P_211119111605297_297590001
其中，
Figure P_211119111605479_479249001
为所述峰值对应的索引，
Figure P_211119111605526_526108002
分别为距离峰值左右邻域M个点的向量。
在一些实施例中，基于所述矩阵方程的解
Figure P_211119111605557_557367001
得到所述单频正弦信号的估计频率：
Figure P_211119111605591_591089001
估计幅度：
Figure P_211119111605622_622453001
估计相位：
Figure P_211119111605669_669691001
。
本申请实施例提供一种弱信噪比单频正弦信号的参数估计装置，包括：
获取模块，用于获取接触网中接触线的振动信号，并对所述振动信号进行时域采样得到离散的振动信号，所述振动信号为含有强噪音的单频正弦信号；
变换模块，用于对所述离散的振动信号进行离散傅里叶变换得到所述离散的振动信号的频域表达；
转换模块，用于将所述频域表达转换为矩阵方程，并计算所述矩阵方程的解；
计算模块，用于基于所述矩阵方程的解计算所述单频正弦信号的估计频率、估计幅度和估计相位，以基于所述估计频率、所述估计幅度和所述估计相位检测所述触网中接触线的振动情况。
本申请实施例提供一种电子设备，包括处理器、存储器和总线，所述存储器存储有所述处理器可执行的机器可读指令，当电子设备运行时，所述处理器与所述存储器之间通过总线通信，所述机器可读指令被所述处理器执行时执行上述任一项所述的弱信噪比单频正弦信号的参数估计方法的步骤。
本申请实施例提供一种计算机可读存储介质，该计算机可读存储介质上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器运行时执行上述任一项所述的弱信噪比单频正弦信号的参数估计方法的步骤。
本申请所述的一种弱信噪比单频正弦信号的参数估计方法及装置，对于获取的接触网中接触线的振动信号，由于含有强噪音，从而先对振动信号进行时域采样得到离散的振动信号，再对得到的离散的振动信号进行离散傅里叶变换得到离散的振动信号的频域表达，然后将所述频域表达转换为矩阵方程，并计算矩阵方程的解，最后基于矩阵方程的解计算 振动信号中单频正弦信号的估计频率、估计幅度和估计相位，从而根据得到的估计频率、估计幅度和估计相位，更加精准的检测触网中接触线的振动情况。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本申请的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
图1示出了本申请实施例提供的参数估计方法的流程图；
图2示出了本申请实施例提供的计算矩阵方程的解的流程图；
图3示出了本申请实施例提供的在-20dB高斯白噪声背景下以频率Fs进行时域采样得到离散的振动信号
Figure F_211119111603360_360613004
的示意图；
图4示出了本申请实施例提供的对离散的振动信号
Figure F_211119111603423_423118005
进行高噪声处理后信号的示意图；
图5示出了本申请实施例提供的在-20dB高斯白噪声背景下离散的振动信号
Figure F_211119111603501_501250006
进行离散傅里叶变换得到的频域表达F(k)的示意图；
图6示出了本申请实施例提供的在-20dB高斯白噪声背景下估计频率与实际频率误差的示意图；
图7示出了本申请实施例提供的在-20dB高斯白噪声背景下估计幅度与实际幅度误差的示意图；
图8示出了本申请实施例提供的在-20dB高斯白噪声背景下估计相位与实际相位误差的示意图；
图9示出了本申请实施例提供的电子设备的结构框图；
图10示出了本申请实施例提供的参数估计方法的结构框图。
具体实施方式
为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，应当理解，本申请中附图仅起到说明和描述的目的，并不用于限定本申请的保护范围。另外，应当理解，示意性的附图并未按实物比例绘制。本申请中使用的流程图示出了根据本申请的一些实施例实现的操作。 应该理解，流程图的操作可以不按顺序实现，没有逻辑的上下文关系的步骤可以反转顺序或者同时实施。 此外，本领域技术人员在本申请内容的指引下，可以向流程图添加一个或多个其他操作，也可以从流程图中移除一个或多个操作。
在铁路供电系统中，接触网是铁路供电系统重要的组成部分，接触悬挂又是接触网的重要组成部分，如果接触悬挂的物理状况出现隐患，会给铁路供电系统造成重大的损失。在现有技术中，往往是通过电力运营人员的定期检查去发现存在的隐患。其中接触悬挂在外力作用下振动频率和振动幅度数据，尤其在特定条件下的有规律的振动，例如列车通过或者出现强风时，能反映出悬挂的物理状况。
从而在电气化铁路系统中，通过监测接触网中接触线的振动情况以分析接触线是否存在安全隐患已经得到部分应用。其中接触网中接触线的振动情况通过安装在接触线上的加速度传感器进行采集，但是由于电气化铁路系统中存在其他大量的电子设备，从而对加速度传感器产生电磁干扰，再加上加速度传感器自身的精度问题，使得加速度传感器采集的振动信号存在大量噪音，不够精准。基于此，本申请提供一种弱信噪比单频正弦信号的参数估计方法、装置、电子设备及计算机可读储存介质。
如说明书附图1所示，本申请提供的一种弱信噪比单频正弦信号的参数估计方法，包括以下步骤：
S1、获取接触网中接触线的振动信号，并对所述振动信号进行时域采样得到离散的振动信号，所述振动信号为含有强噪音的单频正弦信号；
S2、对所述离散的振动信号进行离散傅里叶变换得到所述离散的振动信号的频域表达；
S3、将所述频域表达转换为矩阵方程，并计算所述矩阵方程的解；
S4、基于所述矩阵方程的解计算所述单频正弦信号的估计频率、估计幅度和估计相位，以基于所述估计频率、所述估计幅度和所述估计相位检测所述触网中接触线的振动情况。
其中，如说明书附图2所示，通过以下步骤计算所述矩阵方程的解：S301、计算所述频域表达的模值；
S302、对所述模值进行峰值搜索得到所述峰值对应的索引；
S303、基于所述索引计算所述矩阵方程的解。
具体的，在一实施例中，获取接触网中接触线的振动信号
Figure P_211119111605716_716091001
，该振动信号
Figure P_211119111605747_747394002
包括大量的噪音，即信噪比弱。所示信噪比是指一个电子设备或者电子系统中信号与噪声的比例，这里面的信号指的是来自设备外部需要通过这台设备进行处理的电子信号，噪声是指经过该设备后产生的原信号中并不存在的无规则的额外信号(或信息)，并且该种信号并不随原信号的变化而变化。可见信噪比数值越高，噪音越小。而在本申请中，通过加速度传感器获取的接触网中接触线的振动信号
Figure P_211119111605779_779523003
信噪比数值较弱，噪音较高。
在该实施例中，
Figure P_211119111605826_826886001
其中，
Figure F_211119111603612_612529007
为振动信号的振动幅度，ω = 2πf为振动信号的角频率，f为振动信号的频率，φ为振动信号的初相。
在对强噪声、弱信噪比背景下的振动信号
Figure P_211119111605873_873779001
进行时域采样得到离散的振动信号时，以频率Fs进行时域采样，一段时间后获得N点离散的振动信号
Figure P_211119111605905_905067002
：
Figure P_211119111605936_936265001
其中，
Figure F_211119111603690_690706008
为采样周期，
Figure F_211119111603753_753194009
为采样点数。
接着对得到的离散的振动信号
Figure P_211119111605967_967498001
进行离散傅里叶变换得到离散的振动信号的频域表达F(k)：
Figure P_211119111606000_000243001
其中
Figure P_211119111606047_047095001
、
Figure P_211119111606078_078440002
为采样间隔，Fs为采样频率，Fs为采样频率。所示离散傅里叶变换是傅里叶变换在时域和频域上都呈现离散的形式，将时域信号的采样变换为在离散时间傅里叶变换频域的采样，通过它把信号从时间域变换到频率域，进而研究信号的频谱结构和变化规律，此应为本领域技术人员所熟知的技术手段，在此不做详述。
另外，由于离散傅里叶变换对离散的振动信号
Figure P_211119111606109_109617001
进行了频域分离，对离散傅里叶变换得到的频域表达
Figure P_211119111606140_140847002
的模值进行峰值搜索，可得到频谱峰值所对应的索引
Figure P_211119111606173_173029003
。
进一步把离散傅里叶变换得到的频域表达
Figure P_211119111606204_204807001
转换为矩阵方程，同时对其求解。在该实施例中，先由峰值点左右邻域分别M个点计算向量
Figure P_211119111606251_251674002
：
Figure P_211119111606282_282961001
其中，
Figure P_211119111606345_345428001
然后再计算
Figure P_211119111606429_429492001
：
Figure P_211119111606460_460783001
则通过计算出的
Figure P_211119111606523_523647001
求取振动信号
Figure P_211119111606554_554987002
中单频正弦信号的估计频率、估计幅度和估计相位，其中，估计频率：
Figure P_211119111606588_588313001
估计幅度：
Figure P_211119111606635_635532001
估计相位：
Figure P_211119111606682_682342001
。
从而基于得到的估计频率、估计幅度和估计相位检测触网中接触线的振动情况。
另外，为了更好的验证得到的估计频率、估计幅度和估计相位的精确度，通过matlab进行仿真。令：振动信号
Figure P_211119111606713_713605001
的振动幅度
Figure P_211119111606744_744852002
，振动信号的频率
Figure P_211119111606777_777075003
，振动信号的初相
Figure P_211119111606808_808894004
；采样点数
Figure P_211119111606824_824484005
,采样周期
Figure P_211119111606871_871365006
, 同时在振动信号
Figure P_211119111606902_902621007
中引入信噪比变化的高斯白噪声。对引入高斯白噪声的振动信号
Figure P_211119111606933_933861008
以频率Fs进行时域采样得到的如说明书附图3所示的离散的振动信号
Figure P_211119111606965_965118009
的示意图，同时加以对离散的振动信号
Figure P_211119111606997_997347010
进行强噪声处理，得到的如说明书附图4所示的信号的示意图；进而如说明书附图5所示对进行强噪声处理后的离散的振动信号
Figure P_211119111607029_029074011
进行离散傅里叶变换，得到的频域表达F(k)的示意图；如说明书附图6所示的在-20dB高斯白噪声背景下估计频率与实际频率误差的示意图；如说明书附图7所示的在-20dB高斯白噪声背景下估计幅度与实际幅度误差的示意图；如说明书附图8所示的在-20dB高斯白噪声背景下估计相位与实际相位误差的示意图。
进一步的，按照上述步骤还得到在不同信噪比下的估计频率、估计幅度和估计相位，如表1所示：
第一次 第二次 第三次
信噪比（dB） -20 -10 0
频率（Hz） 7.4722 7.4726 7.4703
幅度（mm） 1.0012 1.0111 0.9950
相位（rad） 0.2969 0.2865 0.3902
表1
进一步的，计算出在不同信噪比下得到的估计频率、估计幅度和估计相位与实际频率、实际幅度和实际相位之间的标准偏差，如表2所示。
Figure P_211119111607060_060332001
可见，通过本申请提供的一种弱信噪比单频正弦信号的参数估计方法，通过对含有强噪音的振动信号，进行时域采样得到离散的振动信号，对离散的振动信号进行离散傅里叶变换得到正弦信号的频域表达，将正弦信号的频域表达转换为矩阵方程，并计算矩阵方程的解，基于矩阵方程的解计算出单频振动信号的估计频率、估计幅度和估计相位具有较高的精准度，可以依此更加精准的判断触网中接触线的振动情况。
并且，本申请提供的一种弱信噪比单频正弦信号的参数估计方法，并不局限于电气化铁路技术领域，在处理其他强噪音背景下的单频正弦信号同样适用，该方法适应性强，具有广阔的应用前景。
基于同一发明构思，本申请实施例中还提供了与弱信噪比单频正弦信号的参数估计方法对应的弱信噪比单频正弦信号的参数估计装置，由于本申请实施例中的装置解决问题的原理与本申请实施例上述弱信噪比单频正弦信号的参数估计方法相似，因此装置的实施可以参见方法的实施，重复之处不再赘述。
如说明书附图10所示，为本申请实施例还提供一种弱信噪比单频正弦信号的参数估计装置，包括：
获取模块1001，获取接触网中接触线的振动信号，并对所述振动信号进行时域采样得到离散的振动信号，所述振动信号为含有强噪音的单频正弦信号；
变换模块1002，对所述离散的振动信号进行离散傅里叶变换得到所述离散的振动信号的频域表达；
转换模块1003，用于将所述频域表达转换为矩阵方程，并计算所述矩阵方程的解；
计算模块1004，用于基于所述矩阵方程的解计算所述单频正弦信号的估计频率、估计幅度和估计相位。
在一种可能的实施方式中，转换模块803计算所述矩阵方程的解，包括以下步骤：
计算所述频域表达的模值；
对所述模值进行峰值搜索得到所述峰值对应的索引；
基于所述索引计算所述矩阵方程的解。
在一种可能的实施方式中，所述振动信号
Figure P_211119111607138_138398001
为：
Figure P_211119111607254_254533001
其中，
Figure F_211119111603849_849390010
为振动信号的振动幅度，ω = 2πf为振动信号的角频率，f为振动信号的频率，φ为振动信号的初相。
在一种可能的实施方式中，获取模块801通过以下公式对所述振动信号
Figure P_211119111607310_310272001
进行时域采样得到离散的振动信号
Figure P_211119111607341_341528002
：
Figure P_211119111607373_373716001
其中，
Figure F_211119111603927_927481011
为采样周期，
Figure F_211119111604007_007113012
为采样点数。
在一种可能的实施方式中，变换模块802对所述离散的振动信号
Figure P_211119111607405_405492001
进行离散傅里叶变换得到所述离散的振动信号的频域表达F(k)：
Figure P_211119111607436_436769001
其中
Figure P_211119111607467_467991001
、
Figure P_211119111607499_499230002
为采样间隔，Fs为采样频率。
在一种可能的实施方式中，转换模块803基基于所述索引计算所述矩阵方程的解
Figure P_211119111607530_530492001
为：
Figure P_211119111607561_561728001
其中，
Figure P_211119111607610_610089001
其中
Figure P_211119111607672_672574001
其中，
Figure P_211119111607719_719440001
为所述峰值对应的索引，
Figure P_211119111607750_750710002
分别为距离峰值左右邻域M个点的向量。
在一种可能的实施方式中，计算模块804基于所述矩阵方程的解
Figure P_211119111607782_782926001
得到所述单频正弦信号的估计频率：
Figure P_211119111607814_814698001
估计幅度：
Figure P_211119111607861_861552001
估计相位：
Figure P_211119111607908_908421001
。
则通过本申请提供的一种弱信噪比单频正弦信号的参数估计装置，通过对弱信噪比振动信号进行时域采样得到离散的振动信号，对离散的振动信号进行离散傅里叶变换得到离散的振动信号的频域表达，将离散的振动信号的频域表达转换为矩阵方程，并计算矩阵方程的解，基于矩阵方程的解计算出单频振动信号较高精准度的估计频率、估计幅度和估计相位，简单实用。
基于本发明的同一构思，说明书附图9所示，本申请实施例提供的一种电子设备900的结构，该电子设备900包括：至少一个处理器901，至少一个网络接口904或者其他用户接口903，存储器905，至少一个通信总线902。通信总线902用于实现这些组件之间的连接通信。该电子设备900可选的包含用户接口903，包括显示器（例如，触摸屏、LCD、CRT、全息成像（Holographic）或者投影（Projector）等），键盘或者点击设备（例如，鼠标，轨迹球（trackball），触感板或者触摸屏等）。
存储器905可以包括只读存储器和随机存取存储器，并向处理器901提供指令和数据。存储器905的一部分还可以包括非易失性随机存取存储器（NVRAM）。
在一些实施方式中，存储器905存储了如下的元素，可执行模块或者数据结构，或者他们的子集，或者他们的扩展集：
操作系统9051，包含各种系统程序，用于实现各种基础业务以及处理基于硬件的任务；
应用程序模块9052，包含各种应用程序，例如桌面（launcher）、媒体播放器（MediaPlayer）、浏览器（Browser）等，用于实现各种应用业务。
在本申请实施例中，通过调用存储器905存储的程序或指令，处理器901用于执行如一种弱信噪比单频正弦信号的参数估计中的步骤。
本申请还提供了一种计算机可读存储介质，该计算机可读存储介质上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器运行时执行如一种弱信噪比单频正弦信号的参数估计中的步骤。
具体地，该存储介质能够为通用的存储介质，如移动磁盘、硬盘等，该存储介质上的计算机程序被运行时，能够执行上述一种弱信噪比单频正弦信号的参数估计方法。
在本申请所提供的实施例中，应该理解到，所揭露装置和方法，可以通过其它的方式实现。以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，又例如，多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些通信接口，装置或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。
作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。
另外，在本申请提供的实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。
功能如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本申请的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备（可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等）执行本申请各个实施例方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器（ROM，Read-Only Memory）、随机存取存储器（RAM，Random Access Memory）、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
最后应说明的是：以上实施例，仅为本申请的具体实施方式，用以说明本申请的技术方案，而非对其限制，本申请的保护范围并不局限于此，尽管参照前述实施例对本申请进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内，其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改或可轻易想到变化，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改、变化或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本申请实施例技术方案的精神和范围。都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此，本申请的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种弱信噪比单频正弦信号的参数估计方法，其特征在于，包括以下步骤：
获取接触网中接触线的振动信号，并对所述振动信号进行时域采样得到离散的振动信号，所述振动信号为含有强噪音的单频正弦信号；
对所述离散的振动信号进行离散傅里叶变换得到所述离散的振动信号的频域表达；
将所述频域表达转换为矩阵方程，并计算所述矩阵方程的解；
基于所述矩阵方程的解计算所述单频正弦信号的估计频率、估计幅度和估计相位，以基于所述估计频率、所述估计幅度和所述估计相位检测所述触网中接触线的振动情况。
2.根据权利要求1所述一种弱信噪比单频正弦信号的参数估计方法，其特征在于，通过以下步骤计算所述矩阵方程的解：
计算所述频域表达的模值；
对所述模值进行峰值搜索得到所述峰值对应的索引；
基于所述索引计算所述矩阵方程的解。
3.根据权利要求2所述一种弱信噪比单频正弦信号的参数估计方法，其特征在于，所述振动信号
Figure P_211119111600470_470060001
为：
Figure P_211119111600485_485556001
其中，
Figure F_211119111559787_787776001
为振动信号的振动幅度，ω = 2πf为振动信号的角频率，f为振动信号的频率，φ为振动信号的初相。
4.根据权利要求3所述一种弱信噪比单频正弦信号的参数估计方法，其特征在于，对所述振动信号
Figure P_211119111600532_532437001
进行时域采样得到离散的振动信号
Figure P_211119111600548_548086002
：
Figure P_211119111600580_580249001
其中，
Figure F_211119111559929_929908002
为采样周期，
Figure F_211119111600056_056892003
为采样点数。
5.根据权利要求4所述一种弱信噪比单频正弦信号的参数估计方法，其特征在于，对所述离散的振动信号
Figure P_211119111600612_612025001
进行离散傅里叶变换得到所述离散的振动信号的频域表达F(k)：
Figure P_211119111600627_627670001
其中
Figure P_211119111600674_674564001
、
Figure P_211119111600705_705776002
为采样间隔，Fs为采样频率。
6.根据权利要求5所述一种弱信噪比单频正弦信号的参数估计方法，其特征在于，基于所述索引计算所述矩阵方程的解
Figure P_211119111600737_737033001
为：
Figure P_211119111600768_768284001
其中，
Figure P_211119111600817_817116001
其中
Figure P_211119111600864_864005001
其中，
Figure P_211119111600926_926480001
为所述峰值对应的索引，
Figure P_211119111600957_957783002
分别为距离峰值左右邻域M个点的向量。
7.根据权利要求6所述一种弱信噪比单频正弦信号的参数估计方法，其特征在于，基于所述矩阵方程的解
Figure P_211119111600990_990452001
得到所述单频正弦信号的估计频率：
Figure P_211119111601021_021779001
估计幅度：
Figure P_211119111601052_052990001
估计相位：
Figure P_211119111601099_099461001
。
8.一种弱信噪比单频正弦信号的参数估计装置，其特征在于，包括：
获取模块，用于获取接触网中接触线的振动信号，并对所述振动信号进行时域采样得到离散的振动信号，所述振动信号为含有强噪音的单频正弦信号；
变换模块，用于对所述离散的振动信号进行离散傅里叶变换得到所述离散的振动信号的频域表达；
转换模块，用于将所述频域表达转换为矩阵方程，并计算所述矩阵方程的解；
计算模块，用于基于所述矩阵方程的解计算所述单频正弦信号的估计频率、估计幅度和估计相位，以基于所述估计频率、所述估计幅度和所述估计相位检测所述触网中接触线的振动情况。
9.一种电子设备，其特征在于，包括处理器、存储器和总线，所述存储器存储有所述处理器可执行的机器可读指令，当电子设备运行时，所述处理器与所述存储器之间通过总线通信，所述机器可读指令被所述处理器执行时执行权利要求1至7任一项所述的弱信噪比单频正弦信号的参数估计方法的步骤。
10.一种计算机可读存储介质，其特征在于：该计算机可读存储介质上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器运行时执行权利要求1至7任一项所述的弱信噪比单频正弦信号的参数估计方法的步骤。
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