[發(fā)明專利]一種基于稀疏FFT的DOR信號(hào)數(shù)據(jù)處理方法

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201810016504.0
• 申請(qǐng)日: 2018-01-10
• 公開（公告）號(hào): CN110018451A
• 公開（公告）日: 2019-07-16
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 鄒燕飛;于威
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 于威
• 主分類號(hào): G01S7/41
• 分類號(hào): G01S7/41
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

1.一種基于稀疏FFT的DOR(差分單向測(cè)距)信號(hào)數(shù)據(jù)處理方法，其特征在于，該方法包括如下步驟：

(1)令VLBI(甚長(zhǎng)基線干涉測(cè)量)系統(tǒng)中兩個(gè)臺(tái)站分別為B1和B2,令這兩個(gè)臺(tái)站在任一時(shí)刻t收到的某DOR信號(hào)分別是探測(cè)器在t₁時(shí)刻和t₂時(shí)刻發(fā)射的；由于DOR信號(hào)是由幾個(gè)點(diǎn)頻信號(hào)組成，頻譜非常稀疏，因此每個(gè)臺(tái)站使用稀疏FFT對(duì)接收到的DOR信號(hào)進(jìn)行傅里葉變換，在給定的搜索頻率范圍內(nèi)找到DOR信號(hào)的頻率分別為f(t₁)和f(t₂)；

(2)臺(tái)站B1和B2分別以步驟(1)得到的DOR頻率為基礎(chǔ)建立本地信號(hào)模型，并與原始DOR信號(hào)數(shù)據(jù)進(jìn)行相關(guān)運(yùn)算，分別得到兩個(gè)臺(tái)站的DOR信號(hào)的表達(dá)式，令為和把這兩個(gè)臺(tái)站的信號(hào)送往△DOR觀測(cè)量計(jì)算模塊計(jì)算這兩個(gè)臺(tái)站的相位差，相位差計(jì)算公式為：

相位差數(shù)據(jù)被送往后續(xù)的數(shù)據(jù)處理模塊用于探測(cè)器的定位和導(dǎo)航。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于稀疏FFT的DOR信號(hào)數(shù)據(jù)處理方法，其特征在于，所述的步驟(1)中的稀疏FFT算法具體如下：

(21)存儲(chǔ)桶排序

首先把信號(hào)的頻譜映射到有限的幾個(gè)存儲(chǔ)桶中，這個(gè)過程的實(shí)現(xiàn)首先對(duì)時(shí)域信號(hào)進(jìn)行降采樣，然后做常規(guī)的FFT；時(shí)域的下采樣會(huì)導(dǎo)致頻域的混疊，即FFT之后有些桶內(nèi)的頻率值經(jīng)過了混疊；但是由于頻譜是稀疏的，因此許多桶內(nèi)的頻率值近似為0，可以直接丟棄；少數(shù)非空的桶內(nèi)的頻率值可能是經(jīng)過混頻疊加在了一起；

(22)計(jì)算非零頻率的系數(shù)值x'_f和位置f

這一步只考慮沒有出現(xiàn)混疊的那些桶；在沒有出現(xiàn)混疊時(shí)，桶里的值對(duì)應(yīng)的就是某個(gè)非零頻率系數(shù)的值x_f，但是這個(gè)頻率的位置f仍然未知，因?yàn)榛殳B導(dǎo)致多個(gè)頻率位置的值對(duì)應(yīng)到同一個(gè)桶中；為了找出位置f，利用傅里葉變換的相位旋轉(zhuǎn)性質(zhì)，即：時(shí)域的延遲將導(dǎo)致頻域的附加相位；因此對(duì)信號(hào)延遲時(shí)間τ，然后再重復(fù)步驟(11)的操作；這時(shí)候第i個(gè)桶里的系數(shù)值將從b_i＝x'_f變化成重復(fù)這樣的操作就可以確定感興趣的沒有發(fā)生沖突的頻率的實(shí)際位置；

(23)混疊檢測(cè)及解決

在這一步仍然利用傅里葉變換的相位旋轉(zhuǎn)的性質(zhì)去檢測(cè)某個(gè)桶里的值是否發(fā)生了混疊；如果某個(gè)桶里的值發(fā)生了混疊，比如說位置f和位置f’的系數(shù)的值混疊在一起；則對(duì)原始信號(hào)延遲τ，再重復(fù)步驟(11)的操作后，桶里的系數(shù)值將從b_i＝x'_f+x'_f'變成這樣桶里的系數(shù)值的模將發(fā)生改變，因此可以檢測(cè)出這個(gè)桶里發(fā)生了頻譜混疊；解決混疊的辦法是基于互質(zhì)采樣率理論；比如對(duì)原信號(hào)的兩次降采樣的降采樣率分別為3和4，由于3和4是互質(zhì)的，則任何兩個(gè)頻率在降采樣率為3時(shí)發(fā)生混疊的話在降采樣率為4時(shí)就不會(huì)混疊；這樣通過這兩次降采樣就可以估計(jì)出不同頻率的位置和系數(shù)值；在頻譜非常稀疏時(shí)，混疊發(fā)生的概率很低，用步驟(11)和(12)就可以大大縮減稀疏譜FFT的計(jì)算時(shí)間。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于稀疏FFT的DOR信號(hào)數(shù)據(jù)處理方法，其特征在于，所述的步驟(2)具體為：

步驟(1)中得到的DOR信號(hào)的頻率為f，則建立的本地模型信號(hào)為s₁(n)＝e^j2πfn；

令DOR信號(hào)為s₂(n)，則s₁(n)與s₂(n)相關(guān)結(jié)果為：

則c(k)的幅度和相位就是提取的DOR信號(hào)的幅度和殘余相位，對(duì)殘余相位進(jìn)行一次或者多次多項(xiàng)式擬合從而得到這段時(shí)間內(nèi)的相位表達(dá)式φ(t)；再利用步驟(1)中的頻率值f得到DOR信號(hào)的表達(dá)式，則可得到兩個(gè)臺(tái)站的DOR信號(hào)的表達(dá)式：