基于相位补偿的高精度数据拼接方法技术

本发明专利技术公开了一种基于相位补偿的高精度数据拼接方法、装置、设备及存储介质，该方法通过补偿相位ε的每一个补偿相位遍历值，求出与补偿相位遍历值所对应的理论上的多普勒频率，然后利用此频率构造单频点数据，作为当前补偿后数据的参考数据，以两者功率谱的最小均方误差为最优准则，通过遍历的方法求得ε值。本发明专利技术利用理论推导出的多普勒频率，作为构造单频点数据的频率值，避免了精测频带来的频率误差的影响，可显著提高相位补偿精度；同时能够更适应低信噪比信号，与现有数据拼接方法相比，可较大程度提高低信噪比下的相位补偿精度。可较大程度提高低信噪比下的相位补偿精度。可较大程度提高低信噪比下的相位补偿精度。

【技术实现步骤摘要】
基于相位补偿的高精度数据拼接方法


[0001]本专利技术涉及信息处理
，尤其涉及到一种基于相位补偿的高精度数据拼接方法、装置、设备及存储介质。

技术介绍

[0002]在N元线性天线阵列中，若对N元天线依次从左向右扫描，任两个阵元的扫描间隔相同，得到M次扫描数据。如果这些数据可以积累起来，则利用积累后的N*M个数据，可以达到更高的相位测量精度。
[0003]但如果这M段数据的拼接不合适，则多次扫描的数据不能相干积累，则无法获得处理增益，从而无法获得相位测量精度的提升。目前常规的拼接算法往往面临拼接精度不高的问题。
[0004]因此，如何提高天线扫描数据的拼接精度，是一个亟需解决的技术问题。
[0005]上述内容仅用于辅助理解本专利技术的技术方案，并不代表承认上述内容是现有技术。

技术实现思路

[0006]本专利技术的主要目的在于提供一种基于相位补偿的高精度数据拼接方法、装置、设备及存储介质，旨在解决目前常规的拼接算法面临拼接精度不高的技术问题。
[0007]为实现上述目的，本专利技术提供一种基于相位补偿的高精度数据拼接方法，所述方法包括以下步骤：
[0008]获取对多元天线矩阵进行多次扫描的原始数据，并对原始数据进行复数转换和归一化处理；
[0009]对待补偿相位ε在[
‑
π,π)之间进行遍历，并为每个补偿相位遍历值ε
i
匹配对应的入射方向角，并根据所述入射方向角，获得多普勒频率；
[0010]利用每个补偿相位遍历值ε
i
对应的多普勒频率，获得所述每个补偿相位遍历值ε
i
的多普勒频率对应的单频点数据；
[0011]利用每个补偿相位遍历值ε
i
对复数转换和归一化处理后的原始数据进行相位补偿和拼接，获得每个补偿相位遍历值ε
i
对应的拼接数据；
[0012]根据每个补偿相位遍历值ε
i
对应的所述单频点数据和所述拼接数据，求取代价最小时对应的ε作为最佳补偿相位，并利用所述最佳补偿相位进行数据拼接。
[0013]可选的，所述根据所述入射方向角，获得多普勒频率的表达式为：
[0014]f＝f_rf*d_array*sin(doa_estimate/180*pi)/c*fs_AD
[0015]其中，f为多普勒频率，f_rf为载波频率，d_array为多元天线矩阵的阵元间距，c为光速，fs_AD为扫描速率，doa_estimate为补偿相位遍历值对应的入射方向角。
[0016]可选的，所述利用每个补偿相位遍历值ε
i
的多普勒频率，获得所述每个补偿相位遍历值ε
i
的多普勒频率对应的单频点数据步骤，具体包括：
[0017]利用每个补偿相位遍历值ε
i
的多普勒频率，构造一个单频点连续波信号；
[0018]根据所述单频点连续波信号，确定每个补偿相位遍历值ε
i
的多普勒频率对应的单频点数据。
[0019]可选的，所述确定每个补偿相位遍历值ε
i
的多普勒频率对应的单频点数据的表达式为：
[0020]B＝exp(i*2*pi*fi*t/fs_AD)
[0021]其中，B为构造的单频点数据，t为时间序列，fi为补偿相位遍历值ε
i
的多普勒频率。
[0022]可选的，所述根据每个补偿相位遍历值ε
i
对应的所述单频点数据和所述拼接数据，求取代价最小时对应的ε作为最佳补偿相位步骤，具体包括：
[0023]计算每个补偿相位遍历值ε
i
对应的所述单频点数据的abs(fft(B))和所述拼接数据的abs(fft(x_diff_bc))；其中，B为单频点数据，x_diff_bc为拼接数据；
[0024]根据所述abs(fft(B))和abs(fft(x_diff_bc))的均方误差，将均方误差最小时对应的ε作为最佳补偿相位。
[0025]此外，为了实现上述目的，本专利技术还提供了一种基于相位补偿的高精度数据拼接装置，所述基于相位补偿的高精度数据拼接装置包括：
[0026]处理模块，用于获取对多元天线矩阵进行多次扫描的原始数据，并对原始数据进行复数转换和归一化处理；
[0027]遍历模块，用于对待补偿相位ε在[
‑
π,π)之间进行遍历，并为每个补偿相位遍历值ε
i
匹配对应的入射方向角，并根据所述入射方向角，获得多普勒频率；
[0028]获取模块，用于利用每个补偿相位遍历值ε
i
的多普勒频率，获得所述每个补偿相位遍历值ε
i
的多普勒频率对应的单频点数据；
[0029]第一拼接模块，用于利用每个补偿相位遍历值ε
i
对复数转换和归一化处理后的原始数据进行相位补偿和拼接，获得每个补偿相位遍历值ε
i
对应的拼接数据；
[0030]第二拼接模块，用于根据每个补偿相位遍历值εi对应的所述单频点数据和所述拼接数据，求取代价最小时对应的ε作为最佳补偿相位，并利用所述最佳补偿相位进行数据拼接。
[0031]此外，为了实现上述目的，本专利技术还提供了一种基于相位补偿的高精度数据拼接设备，所述设备包括：存储器、处理器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的基于相位补偿的高精度数据拼接程序，所述基于相位补偿的高精度数据拼接程序被所述处理器执行时实现上述的基于相位补偿的高精度数据拼接方法的步骤。
[0032]此外，为了实现上述目的，本专利技术还提供了一种存储介质，所述存储介质上存储有基于相位补偿的高精度数据拼接程序，所述基于相位补偿的高精度数据拼接程序被处理器执行时实现上述的基于相位补偿的高精度数据拼接方法的步骤。
[0033]本专利技术提供了一种基于相位补偿的高精度数据拼接方法、装置、设备及存储介质，该方法通过补偿相位ε的每一个补偿相位遍历值，求出与补偿相位遍历值所对应的理论上的多普勒频率，然后利用此频率构造单频点数据，作为当前补偿后数据的参考数据，以两者功率谱的最小均方误差为最优准则，通过遍历的方法求得ε值。本专利技术利用理论推导出的多普勒频率，作为构造单频点数据的频率值，避免了精测频带来的频率误差的影响，可显著提
高相位补偿精度；同时能够更适应低信噪比信号，与现有数据拼接方法相比，可较大程度提高低信噪比下的相位补偿精度。
附图说明
[0034]图1为本专利技术基于相位补偿的高精度数据拼接设备的结构示意图；
[0035]图2为本专利技术基于相位补偿的高精度数据拼接方法的流程示意图；
[0036]图3为多元线性天线矩阵的扫描数据的示意图；
[0037]图4为多元线性天线矩阵的扫描数据进行拼接的示意图；
[0038]图5为本专利技术基于相位补偿的高精度数据拼接的具体实例原理图；
...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于相位补偿的高精度数据拼接方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：获取对多元天线矩阵进行多次扫描的原始数据，并对原始数据进行复数转换和归一化处理；对待补偿相位ε在[
‑
π,π)之间进行遍历，并为每个补偿相位遍历值ε
i
匹配对应的入射方向角，并根据所述入射方向角，获得多普勒频率；利用每个补偿相位遍历值ε
i
的多普勒频率，获得所述每个补偿相位遍历值ε
i
对应的多普勒频率对应的单频点数据；利用每个补偿相位遍历值ε
i
对复数转换和归一化处理后的原始数据进行相位补偿和拼接，获得每个补偿相位遍历值ε
i
对应的拼接数据；根据每个补偿相位遍历值ε
i
对应的所述单频点数据和所述拼接数据，求取代价最小时对应的ε作为最佳补偿相位，并利用所述最佳补偿相位进行数据拼接。2.如权利要求1所述的基于相位补偿的高精度数据拼接方法，其特征在于，所述根据所述入射方向角，获得多普勒频率的表达式为：f＝f_rf*d_array*sin(doa_estimate/180*pi)/c*fs_AD其中，f为多普勒频率，f_rf为载波频率，d_array为多元天线矩阵的阵元间距，c为光速，fs_AD为扫描速率，doa_estimate为补偿相位遍历值ε
i
对应的入射方向角。3.如权利要求2所述的基于相位补偿的高精度数据拼接方法，其特征在于，所述利用每个补偿相位遍历值ε
i
对应的多普勒频率，获得所述每个补偿相位遍历值ε
i
的多普勒频率对应的单频点数据步骤，具体包括：利用每个补偿相位遍历值ε
i
对应的多普勒频率，构造一个单频点连续波信号；根据所述单频点连续波信号，确定每个补偿相位遍历值ε
i
的多普勒频率对应的单频点数据。4.如权利要求3所述的基于相位补偿的高精度数据拼接方法，其特征在于，所述确定每个补偿相位遍历值ε
i
的多普勒频率对应的单频点数据的表达式为：B＝exp(i*2*pi*fi*t/fs_AD)其中，B为构造的单频点数据，t为时间序列，fi为补偿相位遍历值ε
i
...

【专利技术属性】
技术研发人员：夏校朋，秦俊举，邸晓晓，吕乐群，
申请(专利权)人：中国电子科技集团公司第二十九研究所，
类型：发明
国别省市：