本发明涉及数字信号处理技术领域，尤其涉及一种基于多谱线的psk信号二通道相位差获取方法及装置。
背景技术：
同一辐射源信号二接收通道相位差在干涉仪测向、信号合成、相控阵天线等领域有着重要的应用。
在较高信噪比的条件下，传统的基于最大谱线法的二通道信号相位差计算结果一般可以满足应用需求。然而，在低信噪比条件下，传统方法的性能下降显著。低信噪比条件下的多路信号相位差获取技术是国内外研究的热点问题。
对于低信噪比信号，传统方法是以扩大样本长度为代价提升二通道相位差的计算精度。但在实际研究中发现，在给出相位差计算结果之前往往不允许长时间采样，且辐射源也很可能不会长时间辐射信号。在这种情况下，导致相位差计算结果准确度较低。
技术实现要素：
鉴于上述的分析，本发明旨在提供一种基于多谱线的psk信号二通道相位差获取方法及装置，用以解决低信噪比条件下二通道相位差计算结果精度较低的问题。
本发明的目的主要是通过以下技术方案实现的：
一方面，提供了一种基于多谱线的psk信号二通道相位差获取方法，具体包括：
对两个通道的psk信号进行同步ad采样，每个通道的总采样点数均为n；
选取两个通道中的任一通道作为基准通道，求取基准通道采样信号的稳健功率谱密度；
根据基准通道采样信号的稳健功率谱密度，确定该通道采样信号估计带宽内的全部相位差谱线；
根据所述相位差谱线，获取psk信号二通道相位差。
本发明有益效果如下：本实施例提供的基于多谱线的psk信号二通道相位差获取方法，充分利用信号多根谱线所包含的相位差信息，在低信噪比环境下，提升同一辐射源psk信号的两个接收通道相位差计算精度，本方法在较高信噪比条件下同样适用。
在上述方案的基础上，本发明还做了如下改进：
进一步，将两个通道的采样结果分别进行缓存后，求取基准通道采样信号的稳健功率谱密度。
采用上述进一步方案的有益效果是：通过缓存采样结果，能够确定每个通道的采样点数，并在收到完整采样结果后对其进行后续处理。
进一步，将基准通道采样信号xn分成无重叠的k段，
k＝n/m(1)
其中，m为每段采样点数，n为总采样点数。
采用上述进一步方案的有益效果是：通过对基准通道采样信号进行分段，能够得到较高分辨率的谱线。
进一步，将基准通道采样信号xn分成有重叠的k段，相邻两段采样信号之间有一半重叠，
其中，m为每段采样点数，n为总采样点数。
采用上述进一步方案的有益效果是：通过提供另一种可选的采样信号分段方式，有利于本领域技术人员根据实际需要对采样信号进行分段，得到较高分辨率的谱线。
进一步，所述求取基准通道采样信号的稳健功率谱密度，包括：
将第i段采样信号加矩形窗，得到结果
其中，n为采样点序号，i为采样信号的段数，d1[n+(i-1)m]是长度为m的矩形窗口；
分别计算每一段加矩形窗口后采样信号的功率谱
ω为采样信号的频率；
得到采样信号的平均周期图
确定稳健功率谱密度
其中，p(ω)为采样信号理论最大功率谱，w1(m)是长度为2m-1的三角窗口，m为w1(m)的采样点序列，d1(ω)是所述长度为m的矩形窗口的频谱，w1(ω)是所述长度为m的矩形窗口做自相关得到的w1(m)的频谱。
采用上述进一步方案的有益效果是：提供了一种计算采样信号稳健功率谱密度的方法，充分利用信号的功率谱密度所包含不同频率成分的密度，有效反映了信号带宽信息。
进一步，m＝32。
采用上述进一步方案的有益效果是：针对采样信号不存在交叠、存在交叠两种情况，均可设置每段采样点数m＝32，此时信号的psd结果稳定性好，且分段不至于过细而导致很大的计算量。
进一步，根据基准通道采样信号的稳健功率谱密度，确定该通道采样信号估计带宽内的全部相位差谱线，具体为：
提取基准通道采样信号稳健功率谱密度函数中最大功率谱密度对应的谱线l0；
提取谱线l0左侧的谱线la，其为所述谱线l0左侧第一根满足la-1、la+1所对应的功率谱密度均大于谱线la所对应的功率谱密度的谱线；
提取谱线l0右侧的谱线lb，其为所述谱线l0右侧第一根满足lb-1、lb+1所对应的功率谱密度均大于谱线lb所对应的功率谱密度的谱线；
la、lb及之间的所有谱线即为该通道采样信号估计带宽内的全部相位差谱线。
采用上述进一步方案的有益效果是：先求取最大功率谱密度对应的谱线，以此为中心，选取满足一定条件的多根谱线，利用多根谱线包含的大量相位差信息，求取更为准确的相位差计算结果，避免了仅由单根谱线计算相位差结果在低信噪比条件下准确率下降的问题。
进一步，根据所述相位差谱线，获取psk信号二通道相位差，包括：
分别确定谱线la、lb采样信号fft结果中对应的谱线为
计算得到psk信号两个通道采样信号的相位差复矢量z：
其中，
提取相位差复矢量z的相位信息，得到psk信号二通道相位差。
采用上述进一步方案的有益效果是：充分利用信号多根谱线所包含的信号相位信息，即对信号估计带宽内的全部谱线所含相位进行加权平均，能有效提升低信噪比条件下二通道相位差的计算精度，该方法在高信噪比条件下同样适用。
另一方面，提供了一种基于多谱线的psk信号二通道相位差获取装置，具体包括：
信号采样模块，用于对两个通道的psk信号进行同步ad采样，每个通道的总采样点数均为n；
稳健功率谱密度求取模块，用于选取两个通道中的任一通道作为基准通道，求取基准通道采样信号的稳健功率谱密度；
相位差谱线确定模块，用于根据基准通道采样信号的稳健功率谱密度，确定该通道采样信号估计带宽内的全部相位差谱线；
二通道相位差获取模块，用于根据所述相位差谱线，获取psk信号二通道相位差。
该装置与上述基于多谱线的psk信号二通道相位差获取方法相对应。
本发明中，上述各技术方案之间还可以相互组合，以实现更多的优选组合方案。本发明的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分优点可从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过说明书、权利要求书以及附图中所特别指出的内容中来实现和获得。
附图说明
附图仅用于示出具体实施例的目的，而并不认为是对本发明的限制，在整个附图中，相同的参考符号表示相同的部件。
图1为基于多谱线的psk信号二通道相位差获取方法流程图；
图2为典型psk信号的psd函数仿真结果；
图3为基于多谱线的psk信号二通道相位差获取装置流程图；
图4某bspk信号的psd函数仿真结果；
图5a)为采用本申请方法得到的相位差结果；
图5b)为采用n点最大谱线法得到的相位差结果。
具体实施方式
下面结合附图来具体描述本发明的优选实施例，其中，附图构成本申请一部分，并与本发明的实施例一起用于阐释本发明的原理，并非用于限定本发明的范围。
本发明的一个具体实施例，公开了一种基于多谱线的psk信号两通道相位差获取方法，流程图如图1所示。
实施时，具体包括以下步骤：
步骤s1：对两个通道的psk信号进行同步ad采样，每个通道的总采样点数均为n；
步骤s2：选取两个通道中的任一通道作为基准通道，求取基准通道采样信号的稳健功率谱密度(psd，powerspectraldensity)；
步骤s3：根据基准通道采样信号的稳健功率谱密度，确定该通道采样信号估计带宽内的全部相位差谱线；
步骤s4：根据所述相位差谱线，获取psk信号二通道相位差。
与现有技术相比，本实施例提供的基于多谱线的psk信号二通道相位差获取方法，充分利用信号多根谱线所包含的相位差信息，在低信噪比环境下，提升同一辐射源psk信号的两个接收通道相位差计算精度，本方法在较高信噪比条件下同样适用。
可选地，在所述步骤s1后，还可以先将两个通道的采样结果分别进行缓存后，再进行步骤s2。通过缓存采样结果，能够确定每个通道的采样点数，保证采样结果的完整性，便于后续处理，提高处理结果的准确性。
考虑到信号的功率谱密度表示信号所包含不同频率成分的密度，能够有效反映信号的带宽信息。为了获取信号带宽的可靠计算结果，在上述实施例的基础上，本发明的某一实施例还可以通过采用加窗平均算法分析信号的功率谱密度。
具体地，估算采样信号的稳健功率谱密度可以包括如下步骤，
将基准通道采样信号xn分成无重叠的k段，
k＝n/m(1)
其中，m为每段采样点数，n为总采样点数。
在另一实施例中，将基准通道采样信号xn分成有重叠的k段，相邻两段采样信号之间有一半重叠，
其中，m为每段采样点数，n为总采样点数。
通过对基准通道采样信号进行分段，能够得到较高分辨率的谱线。
将第i段采样信号加矩形窗，得到结果
其中，n为采样点序号，i为采样信号的段数，d1[n+(i-1)m]是长度为m的矩形窗口；
分别计算每一段加矩形窗口后采样信号的功率谱
ω为采样信号的频率；
得到采样信号的平均周期图
确定稳健功率谱密度
其中，p(ω)为采样信号理论最大功率谱，w1(m)是长度为2m-1的三角窗口，m为w1(m)的采样点序列，d1(ω)是所述长度为m的矩形窗口的频谱，w1(ω)是所述长度为m的矩形窗口做自相关得到的w1(m)的频谱。
优选地，针对采样信号不存在交叠、存在交叠两种情况，均可设置每段采样点数m＝32，此时信号的psd结果稳定性好，且分段不至于过细而导致很大的计算量。
图2为采用上述方法所得到的稳健功率谱密度曲线图。
根据基准通道采样信号的稳健功率谱密度，确定该通道采样信号估计带宽内的全部相位差谱线，具体为：
所述步骤3进一步包括：
步骤s31：提取基准通道采样信号稳健功率谱密度函数中最大功率谱密度对应的谱线l0；
步骤s32：提取谱线l0左侧的谱线la，其为所述谱线l0左侧第一根满足la-1、la+1所对应的功率谱密度均大于谱线la所对应的功率谱密度的谱线；
步骤s33：提取谱线l0右侧的谱线lb，其为所述谱线l0右侧第一根满足lb-1、lb+1所对应的功率谱密度均大于谱线lb所对应的功率谱密度的谱线；
la、lb及之间的所有谱线即为该通道采样信号估计带宽内的全部相位差谱线。
先求取最大功率谱密度对应的谱线，以此为中心，选取满足一定条件的多根谱线，利用多根谱线包含的大量相位差信息，求取更为准确的相位差计算结果，避免了仅由单根谱线计算相位差结果在低信噪比条件下准确率下降的问题。
所述步骤4进一步包括：
步骤s41：分别确定谱线la、lb采样信号fft结果中对应的谱线为
步骤s42：计算得到psk信号两个通道采样信号的相位差复矢量z：
其中，
步骤s43：提取相位差复矢量z的相位信息，得到psk信号二通道相位差。
本申请充分利用信号多根谱线所包含的信号相位信息，即对信号估计带宽内的全部谱线所含相位进行加权平均，能有效提升低信噪比条件下二通道相位差的计算精度，该方法在高信噪比条件下同样适用。
并根据上述基于多谱线的psk信号二通道相位差获取方法设计了相应的装置，相应的装置流程图如图3所示。
下述以具体实例说明上述实施例方法的各个过程及效果。
本实施例选择bpsk信号，载频80mhz，信号带宽17khz，带通采样频率fs＝4.5649*105hz，采样点数为1024点，匹配带宽信噪比snr＝0db，两通道之间的相位差为55°。采用上述实施例步骤s2对稳健功率谱密度估计，其中每段信号长度具体选择为32点，交叠50％。图4给出了某次仿真所得的稳健功率谱密度函数，根据步骤s3，可得la＝7×32＝224，lb＝11×32＝352。
对于此bpsk信号，开展1000次仿真，图5a)给出了这1000次仿真中，基于本申请提出的多谱线法获取的通道相位差，并统计了相位差结果的均方差rms＝5.07°。图5b)给出了采用传统的最大谱线法估计所得的通道相位差，并统计了相位差结果的均方差rms＝13.5°。分析可得，基于本申请提出的基于多谱线的psk信号二通道相位差获取方法，相位差计算结果的精度显著优于基于传统多谱线法的估计结果。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。