一种快速收敛的双旋转求模方法技术

本发明专利技术公开了一种快速收敛的双旋转求模方法，属于无线通信技术领域，包括如下步骤：对雷达接收信号进行傅里叶变换，得到待求模向量；基于精度要求进行向量分区，得到若干向量区域；基于待求模向量、各向量区域和状态机进行双旋转，得到向量角度和向量模值；本发明专利技术通过使用状态机对应向量区域，每次向量双旋转后都会重新比较旋转后向量的纵坐标绝对值，确定向量当前的向量区域，并将状态机跳转到对应的状态，以此实现概率性跳过一些状态，减少没必要的旋转，加快收敛，本方案中向量每次旋转两个角度，择优保存，等效于最优角度旋转，能够加快收敛速度，在输入位数较高时精度更高，本发明专利技术解决了LFMCW雷达系统在求模过程中时间消耗过长的问题。过长的问题。过长的问题。

【技术实现步骤摘要】
一种快速收敛的双旋转求模方法


[0001]本专利技术属于无线通信
，尤其涉及一种快速收敛的双旋转求模方法。

技术介绍

[0002]在LFMCW雷达系统中，通常需要对接收信号进行傅里叶变换获取相关频率信息，但是傅里叶变换的结果是复数，同时包含了幅度和相位信息，需要对其进行求模和求角处理才能得到有用的信息，这时常使用CORDIC算法进行求解。
[0003]CORDIC是坐标旋转数字计算机的缩写。该算法广泛应用于数值处理器、雷达信号处理、科学计算器、调制方案、无线通信、软件定义无线电、图像和视频处理算法等各个领域。传统的CORDIC算法设计巧妙，将求模的硬件实现过程简化为移位和加减法等简单模块的组合，但是需要多次迭代以达到高精度，加上每一次处理的数据量十分庞大，使得一次傅里叶变换的求模时间甚至比傅里叶变换本身所花费的时间还要多得多。
[0004]LFMCW雷达系统单次扫频时间范围内若在求模过程中消耗大量时间，会延长整个雷达扫频周期，降低数据吞吐量，难以满足LFMCW雷达系统需要快速实时响应的需求。

技术实现思路

[0005]针对现有技术中的上述不足，本专利技术提供的一种快速收敛的双旋转求模方法，使用状态机和双旋转加快收敛速度，解决了LFMCW雷达系统在求模过程中时间消耗过长的问题。
[0006]为了达到上述专利技术目的，本专利技术采用的技术方案为：
[0007]本专利技术提供一种快速收敛的双旋转求模方法，包括如下步骤：
[0008]S1、对雷达接收信号进行傅里叶变换，得到待求模向量；
[0009]S2、基于精度要求进行向量分区，得到若干向量区域；
[0010]S3、基于待求模向量、各向量区域和状态机进行双旋转，得到向量角度和向量模值。
[0011]进一步地，所述步骤S2包括如下步骤：
[0012]S21、根据角度划分准则，划分坐标系第一象限的0
°
～45
°
，得到划分后的若干区域，其中，各所述向量区域均对应有上边界角度θ
ubi
和下边界角度θ
dbi
；
[0013]S22、判断划分后的各区域中的最小区域的角度是否小于精度要求，若是则得到若干向量区域，否则返回步骤S21。
[0014]进一步地，所述步骤S21中角度划分准则的计算表达式如下：
[0015][0016]其中，y表示角度划分正比例函数的因变量，x表示角度划分正比例函数的自变量，表示角度划分正比例函数的比例系数，i表示第i次角度划分，n表示角度划分的总次数。
[0017]进一步地，所述状态机的状态包括状态0、状态1、状态2，
…
，状态n
′
，其中，n
′
为有限的正整数。
[0018]进一步地，所述步骤S3包括如下步骤：
[0019]S31、针对状态机状态0时，将待求模向量置入0～45
°
间划分后的向量区域，并跳转至下一状态；
[0020]S32、根据向量区域数量，得到相同数量的旋转状态；
[0021]S33、根据向量旋转模型，将待求模向量分别顺时针旋转该向量区域的上边界角度和下边界角度，得到第一旋转向量和第二旋转向量；
[0022]S34、判断第一旋转向量的纵坐标绝对值是否小于第二旋转向量的纵坐标绝对值，若是则将第一旋转向量作为待分区向量，否则将第二旋转向量作为待分区向量；
[0023]S35、根据角度划分准则和待分区向量的纵坐标，得到待分区向量所处的向量区域，并跳转至对应的状态；
[0024]S36、针对状态小于预设迭代次数N时，则重复步骤S33至S35，否则进入步骤S37；
[0025]S37、基于待分区向量纵坐标的正负系数和待分区向量对应的上一次旋转的角度，计算得到旋转总系数和向量角度；
[0026]S38、基于旋转总系数和待分区向量横坐标计算得到向量模值，且回到状态0。
[0027]进一步地，所述步骤S33中的向量旋转模型的计算表达式如下：
[0028]x
n
″
＝k(x
n
″‑1+y
n
″‑1tanθ
n
″‑1)
[0029]y
n
″
＝k(y
n
″‑1+x
n
″‑1tanθ
n
″‑1)
[0030]其中，x
n
″
和y
n
″
分别表示旋转后的向量横坐标和纵坐标，x
n
″‑1和y
n
″‑1分别表示旋转前的向量横坐标和纵坐标，tanθ
n
″‑1表示旋转角度的正切值。
[0031]进一步地，所述旋转总系数和向量角度的计算表达式分别如下：
[0032]k＝Π
n
″‑1cosθ
i
[0033]α
j
＝α
j
‑1+dθ
j
‑1[0034][0035]其中，k表示旋转总系数，Π
n
″‑1cosθ
i
表示累积旋转系数，cosθ
i
表示第i次划分的角度的余弦值，α
j
表示旋转后的向量角度，α
j
‑1表示旋转前的向量角度，d表示正负系数，θ
j
‑1表示上一次旋转的角度，quadrant1st表示向量旋转后位于第一象限，quadrant4th表示向量旋转后位于第四象限。
[0036]进一步地，所述向量模值的计算表达式如下：
[0037]mod＝k*x
n
[0038]其中，mod表示向量模值。
[0039]本专利技术的有益效果为：本专利技术提供一种快速收敛的双旋转求模方法，通过使用状态机对应向量区域，每次向量双旋转后都会重新比较旋转后向量的纵坐标绝对值，确定向量当前所在向量区域，并且将状态机跳转到对应的状态，以此实现概率性跳过一些状态，减少没必要的旋转，加快收敛，本方案中向量每次旋转两个角度，择优保存，等效于最优角度旋转，能够加快收敛速度，并且输入位数较高时精度更高。
附图说明
[0040]图1为本专利技术实施例中一种快速收敛的双旋转求模方法的步骤流程图。
[0041]图2为本专利技术实施例中向量分区图。
[0042]图3为本专利技术实施例中双旋转示意图。
[0043]图4为本专利技术实施例中双旋转最大差值示意图。
[0044]图5为本专利技术实施例中状态转移示意图。
[0045]图6为本专利技术实施例中模值统计和精度比较图。
[0046]图7为本专利技术实施例中采用双旋转求模方法的单次求模时序图。
[0047]图8为本专利技术实施例中传统单次求模时序图。
[0048]图9为本专利技术实施例中雷达系统MCU结构示意本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种快速收敛的双旋转求模方法，其特征在于，包括如下步骤：S1、对雷达接收信号进行傅里叶变换，得到待求模向量；S2、基于精度要求进行向量分区，得到若干向量区域；S3、基于待求模向量、各向量区域和状态机进行双旋转，得到向量角度和向量模值。2.根据权利要求1所述的快速收敛的双旋转求模方法，其特征在于，所述步骤S2包括如下步骤：S21、根据角度划分准则，划分坐标系第一象限的0
°
～45
°
，得到划分后的若干区域，其中，各所述向量区域均对应有上边界角度θ
ubi
和下边界角度θ
dbi
；S22、判断划分后的各区域中的最小区域的角度是否小于精度要求，若是则得到若干向量区域，否则返回步骤S21。3.根据权利要求2所述的快速收敛的双旋转求模方法，其特征在于，所述步骤S21中角度划分准则的计算表达式如下：其中，y表示角度划分正比例函数的因变量，x表示角度划分正比例函数的自变量，表示角度划分正比例函数的比例系数，i表示第i次角度划分，n表示角度划分的总次数。4.根据权利要求3所述的快速收敛的双旋转求模方法，其特征在于，所述状态机的状态包括状态0、状态1、状态2，
…
，状态n
′
，其中，n
′
为有限的正整数。5.根据权利要求4所述的快速收敛的双旋转求模方法，其特征在于，所述步骤S3包括如下步骤：S31、针对状态机状态0时，将待求模向量置入0～45
°
间划分后的向量区域，并跳转至下一状态；S32、根据向量区域数量，得到相同数量的旋转状态；S33、根据向量旋转模型，将待求模向量分别顺时针旋转该向量区域的上边界角度和下边界角度，得到第一旋转向量和第二旋转向量；S34、判断第一旋转向量的纵坐标绝对值是否小于第二旋转向量的纵坐标绝对值，若是则将第一旋转向量作为待分区向量，否则将第二旋转向量作为待分区向量；S35、根据角度划分准则和待分区向量的纵坐标，得到待分区向量所处的向量区域，并跳转至对应的状态；S36、针对状态小于预设迭代次数N时，则重复步骤S33至S35，否则进入步骤S37；S37、基于待分...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈治光，谭文，
申请(专利权)人：成都通量科技有限公司，
类型：发明
国别省市：