一种基于最小二乘B样条近似的信号模拟方法和装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种基于最小二乘B样条近似的信号模拟方法和装置，能够在避免误差积累的基础上，通过滤波器结构对高采样率下的距离数据和速度数据进行重构，从而可保证信号的连续性，有效避免相位、频率抖动问题。在B样条前置滤波器的设计过程中，引入最小化重构误差二范数优化准则，得到B样条前置滤波器单位冲激响应的最优解，这使得当输入的距离数据和速度数据带有测量误差时，信号模拟技术具有较好的鲁棒性，模拟精度高于常规技术；同时本发明专利技术还提高了实现效率，降低了对数字信号处理器件的实时性要求；B样条前置滤波器均采用前向滤波结构实现，无反馈支路，因此可以达到长时间的高精度模拟。

A signal simulation method and device based on least square B-spline approximation

【技术实现步骤摘要】
一种基于最小二乘B样条近似的信号模拟方法和装置
本专利技术属于航天测控通信、卫星通信、卫星导航定位
，具体涉及一种基于最小二乘B样条近似的信号模拟方法和装置。
技术介绍
在航天测控通信、卫星通信、卫星导航定位领域，为了对接收设备的性能进行充分验证，需要信号模拟器能够模拟高动态运动场景下的测控通信(或导航)信号。高动态信号的高精度模拟技术一直是研究热点之一。现有的信号模拟技术可分为两大类，一类是基于多项式插值的轨迹数据重构算法结合滤波器实现结构，另一类是基于二范数最优化近似的轨迹数据重构算法结合多阶DDS实现结构。这两类技术在连续性、对测量数据误差的鲁棒性与误差积累方面展现出了不同的性能：(1)基于多项式插值的轨迹数据重构算法可通过选择不同的插值基函数实现不同阶次的连续性，如拉格朗日插值基函数仅可保证信号的零阶连续性，厄尔米特插值基函数可保证信号的一阶连续性，等等。但是，基于多项式的插值类轨迹数据重构算法仅仅约束了重构数据通过所有的已知节点，无法保证重构数据的对测量数据误差的鲁棒性。此外，滤波器实现结构为无反馈支路的前向滤波本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于最小二乘B样条近似的信号模拟方法，其特征在于，包括：/n步骤1、根据所设定的运动场景，得到离散化的距离数据d[k]和速度数据v[k]，其中，离散化的采样间隔为T

【技术特征摘要】
1.一种基于最小二乘B样条近似的信号模拟方法，其特征在于，包括：
步骤1、根据所设定的运动场景，得到离散化的距离数据d[k]和速度数据v[k]，其中，离散化的采样间隔为T0，k为离散点序号；
步骤2、将离散化的距离数据d[k]通过B样条前置滤波器中的距离数据预处理滤波器，得到预处理后的距离数据dp[kM]，dp[kM]由对dp[k]进行M倍抽取得到，其中，M为大于1的整数；则dp[k]的表达式为：



其中，为距离数据预处理滤波器的单位冲激响应，Pd(z)为距离数据预处理滤波器的传递函数；*代表卷积，为n阶离散B样条基函数，表达式为：



其中，μ[k]是单位阶跃函数，n为自然数；
将离散化的速度数据v[k]首先乘以系数λ/MT0；其中，当选择不对速度数据进行滤波时，λ取0；当选择距离和速度数据均进行滤波时λ取1；然后再通过B样条前置滤波器中的速度数据预处理滤波器，得到预处理后的速度数据vp[kM]，vp[kM]由对vp[k]进行M倍抽取得到，vp[k]的表达式为：



其中，为速度数据预处理滤波器单位冲激响应，Pv(z)为速度数据预处理滤波器传递函数；
将经过预处理后的距离数据dp[kM]和速度数据vp[kM]相加，通过系数求解滤波器，得到样条系数y[kM]：
y[kM]＝cF[kM]*{dp[kM]+vp[kM]}(7)
其中，cF[kM]表示系数求解滤波器单位冲激响应，CF(z)表示系数求解滤波器传递函数；
步骤3、利用样条系数的采样间隔MT0，计算存储器的整数点索引和插值的小数间隔μl＝lTs/MT0-ml；其中，l为离散化运动数据的索引，Ts为高采样率时钟对应的时间间隔；
步骤4、根据整数点索引ml读取样条系数y[ml]，将读取数据连同μl输入至B样条后置滤波器，B样条后置滤波...

【专利技术属性】
技术研发人员：王永庆，孙杰毅，申宇瑶，马淑芬，刘东磊，张春，陈岩，
申请(专利权)人：北京理工大学，
类型：发明
国别省市：北京;11