【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于信号处理领域，尤其涉及一种编码相位调制信号抗模糊频率测量方法。
技术介绍
1、编码相位调制信号在水声领域有很多应用，尤其是普遍用于脉冲多普勒计程仪设备中。
2、使用编码相位调制信号的多普勒计程仪发射一段已知载波频率的脉冲编码相位调制声信号，这段声信号遇到海底等反射体产生反射信号，多普勒计程仪接收到反射信号。该接收信号的相位调制编码是已知的，由于多普勒效应，其载波频率发生了变化。载波频率变化量称为多普勒频率。设备需要采用信号处理方法测量该接收信号的多普勒频率。既可以直接测量接收信号的载波频率，也可以将接收信号用发射载波频率解调后，测量多普勒频率，这两种方法的信号处理算法是相同的，都可以使用本专利技术，实际操作中一般采用后一种方法。
3、当需要检测接收信号的频率时，最常用的方法是自相关法(也称为脉冲对法)。这种方法精度高，计算量小，非常稳健。然而使用这种方法测量频率，编码段越短频率测量精度越差，编码段越长可测量频移的范围越小，超过此范围的频率会产生“模糊”的问题。因此传统自相关方法中，频率量程限制住了频率测量精度，严重限制了编码长度和系统参数选择范围。
4、现有技术中，有提出利用自相关幅值曲线峰的特征估计频率范围，从而解决模糊问题。但是这种方法需要计算大量的自相关，而原算法只需要1个移位量的自相关，虽然可以使用快速算法，但计算量仍然增加非常多。
5、也有提出利用宽带宽传输来解决窄带宽速度估计中的模糊性，但是带宽受换能器和使用条件限制，不可能任意选择；同时这类方法也增加了系
6、还有提出使用两种长度不同的码，利用长度不同的码测速范围不同的特点解决模糊问题，然而这种方法降低了系统效率。
7、最后，还提出使用不同频率的正交子序列同时估计出两个频率，利用中国剩余定理解决两个频率间的模糊问题，这种方法对硬件系统提出了更高的要求，影响了发射效率，而且计算量也不低。
8、因此，现有的解决模糊方法许多是通过多次发射不同测量范围的信号，利用测量范围大、精度低的测量结果解决测量范围小、精度高的测量中存在的模糊问题。这使得一部分时间和信号只用于解模糊，降低了系统效率。另外还有人通过设计更复杂的多分量信号解决模糊问题，这提高了系统复杂性，而且在水声应用中不同频率的信号性能可能有显著差异，降低了总体性能水平。另外这些方法都显著增加了计算复杂性。
技术实现思路
1、本专利技术的技术目的是提供一种编码相位调制信号抗模糊频率测量方法，以解决频率测量中的模糊问题。
2、为解决上述问题，本专利技术的技术方案为：
3、一种编码相位调制信号抗模糊频率测量方法，在已知相位编码的条件下测量信号的多普勒频率,包括如下步骤：
4、s1：根据编码构建编码自相关函数；
5、s2：根据步骤s1的编码自相关函数和可测量频移范围，选取无模糊时移；
6、s3：根据无模糊时移计算对应的序列自相关，并基于序列自相关和编码自相关函数构建频移计算公式，计算得到初步估计值；
7、s4：基于频移计算公式计算精确估计值，根据初步估计值和精确估计值解模糊计算得到多普勒频移值。
8、具体地，在步骤s1中，构建的编码自相关函数为：
9、
10、其中，上标*表示复数的共轭，c(t)是编码的连续时间形式；如果编码序列为c＝{c0,c1,…,cl―1}，则编码的一次循环连续时间形式为：
11、
12、其中，cl为每一位编码，tb为每一位编码的发送持续时间，∏(t)为矩形函数，定义为：
13、
14、编码的连续时间形式为：
15、
16、其中，k为重复次数，tp为重复时间间隔，且tp≥ltb。
17、其中，步骤s2具体为：
18、若要求可测得频移fd∈(fl,fu)，则理论最大的无模糊时移
19、选取无模糊时移的允许区间ω＝[2tb，0.9τm]；
20、在允许区间内，选择使得τ·rc(τ)最大的τ作为无模糊时移τ0，公式如下：
21、
22、其中，在步骤s3具体为：
23、将接收信号序列的复数形式记为s[n]；根据无模糊时移τ0计算对应的序列自相关,公式如下：
24、
25、基于序列自相关和编码自相关函数构建频移计算公式，计算得到初步估计值，公式如下：
26、
27、其中，∠x表示取复数值x的相位角，其区间范围为(-π,π]；
28、若在区间(fl,fu)内，则无模糊的初步估计值反之则利用周期规律修正得到：
29、
30、其中,round表示取整。
31、其中，在步骤s4具体为:
32、选取位移量m1＝round(tbfs),对应位移时间τ1＝m1/fs代入到频移计算公式计算精确估计值，其公式为：
33、
34、利用周期规律将初步估计值和精确估计值解模糊计算得到多普勒频移值其公式为：
35、
36、一种电子设备，电子设备包括处理器和存储器，存储器上存储有可在处理器上运行的计算机指令，处理器用于调用存储器中的计算机指令执行如上述任一项的编码相位调制信号抗模糊频率测量方法。
37、一种存储介质，存储介质用于存储计算机指令，其中，在计算机指令运行时控制存储介质所在设备执行如上述任一项的编码相位调制信号抗模糊频率测量方法。
38、本专利技术由于采用以上技术方案，使其与现有技术相比具有以下的优点和积极效果：
39、本专利技术构造编码自相关函数rc(τ)，利用此函数，适用于任意移位量的序列自相关估计，传统方法中序列自相关移位必需是编码段长度的整数倍。
40、本专利技术提出在允许范围内以最大化τ·rc(τ)作为选择最佳无模糊时移的标准。
41、本专利技术先利用无模糊的小移位量估计，再用等于编码段长度的位移量准确估计，利用初步估计值去除准确估计中可能存在的模糊。
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1.一种编码相位调制信号抗模糊频率测量方法，在已知相位编码的条件下测量信号的多普勒频率；其特征在于，包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述的编码相位调制信号抗模糊频率测量方法，其特征在于，在所述步骤S1中，构建的编码自相关函数为：
3.根据权利要求2所述的编码相位调制信号抗模糊频率测量方法，其特征在于，所述步骤S2具体为：
4.根据权利要求3所述的编码相位调制信号抗模糊频率测量方法，其特征在于，在所述步骤S3具体为：
5.根据权利要求4所述的编码相位调制信号抗模糊频率测量方法，其特征在于，在所述步骤S4具体为:
6.一种电子设备，其特征在于，所述电子设备包括处理器和存储器，所述存储器上存储有可在所述处理器上运行的计算机指令，所述处理器用于调用所述存储器中的计算机指令执行如权利要求1-5中任一项所述的编码相位调制信号抗模糊频率测量方法。
7.一种存储介质，其特征在于，所述存储介质用于存储计算机指令，其中，在所述计算机指令运行时控制所述存储介质所在设备执行如权利要求1-5中任一项所述的编码相位调制信号抗模糊频率测
...【技术特征摘要】
1.一种编码相位调制信号抗模糊频率测量方法，在已知相位编码的条件下测量信号的多普勒频率；其特征在于，包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述的编码相位调制信号抗模糊频率测量方法，其特征在于，在所述步骤s1中，构建的编码自相关函数为：
3.根据权利要求2所述的编码相位调制信号抗模糊频率测量方法，其特征在于，所述步骤s2具体为：
4.根据权利要求3所述的编码相位调制信号抗模糊频率测量方法，其特征在于，在所述步骤s3具体为：
5.根据权利要求4所述的编码相位...
【专利技术属性】
技术研发人员：徐楚林，陈梦英，杨道军，李艳梅，于晓林，
申请(专利权)人：中国科学院声学研究所东海研究站，
类型：发明
国别省市：
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