CN103425879B - 一种快速求取大量数据相关峰值位置的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种快速求取大量数据相关峰值位置的方法，该方法包括1)待处理数据的再抽样,2)再抽样数据样本的相关运算,3)原数据的截取,4)截取数据样本的相关运算,5)计算得到原数据的相关峰值位置。该方法能解决常见方法中大量数据求取相关峰位置时运算量过大以及运算时间过长问题，减轻数据处理器需长时间超负荷运转的不利影响。

Description

一种快速求取大量数据相关峰值位置的方法

技术领域

本发明涉及一种求取相关峰值位置的方法，特别是一种快速求取大量数据相关峰值位置的方法。

背景技术

随着数字信号处理技术的日益发展以及数据采集速率的不断提高，使得后级处理器所面临的数据量和运算速度的压力日益增大。相关运算作为信号处理中最常用的手段之一，就其本质而言主要涉及乘加运算，如公式1所示。

$R_{\mathrm{xy}}\left(m\right)=\frac{1}{N}\underset{n=0}{\overset{N}{\mathrm{\Σ}}}x\left(n\right)y(n+m)---\left(1\right)$

上式中，m的取值范围为(-N，N)，即整个相关运算需要2N次的乘加运算才能实现，而每次乘加运算则要经过N次相乘和N-1次的相加。假定某个双通道系统的采样速率为单路10GSa/s，而单次采样的信号最短时长为1ms，则每个周期内需处理的数据量N为1×10⁷。由之前的推导可以得出，要完成整个相关运算所需相乘和相加的次数大约都为2×10¹⁴，这是一个相当庞大的运算量。以当前主流的处理器而言，完成以上工作需要其满负荷运转相当一段时间，这对大多数实时系统而言是不能忍受的。

发明内容

针对以上现有技术的不足，本发明提供一种快速求取大量数据相关峰值位置的方法，以解决常见方法中大量数据求取相关峰位置时运算量过大以及运算时间过长问题，减轻数据处理器需长时间超负荷运转的不利影响。

本发明的目的通过以下技术方案来实现：

一种快速求取大量数据相关峰值位置的方法，该方法包括如下步骤：

1）对待处理数据进行再抽样，得到再抽样数据样本；

2）对再抽样数据样本进行相关运算，并对相关运算结果进行处理，得到其相关峰值；

3）根据步骤2中的相关峰值的位置，对原处理数据进行部分截取；

4）对步骤3中截取的数据进行相关运算，并对相关运算结果进行处理，得到其相关峰值；

5）根据步骤4的相关峰值位置，得到待处理数据的相关峰值位置。

所述步骤1对待处理数据进行再抽样具体包括：将A/D采样所得的两组各N个数据样本进行K倍的等间隔抽取，则得到两组新的数据样本，其长度为N/K。

所述步骤3对原处理数据进行部分截取包括：根据步骤2所得的相关峰值的位置n1，在原A/D采样的两组数据样本中各截取N/K个数据。其截取方式为：第一组数据样本由第1个数据开始，第N/k个数据截止；第二组数据样本由第n1-N/K+1个数据开始，第n1+N/K个数据截止。

所述步骤5中计算得到原数据的相关峰值位置包括：将步骤4得到的相关峰值位置n2与步骤3中第二组数据样本的偏移值n1-N/K+1相加，即可得到原数据样本的相关峰值位置n。

所述K的取值范围为2-100。

本发明的优点在于：

使用本方法，前后只需两次N/10个数据样本的相关运算，基于相关运算中运算量的平方律关系，减少了将近80%的运算工作量，极大的提高了处理器的工作效率。特别的，适当的选取数据抽样率以及截取长度，或者多次重复上述步骤，能进一步减少运算时间，提高计算效率。

附图说明

图1：是一种快速求取大量数据相关峰值位置方法的实施流程图。

具体实施方式

下面对一种快速求取大量数据相关峰值位置的方法进行详细说明，该方法的具体步骤为：

第一步：待处理数据的再抽样

将A/D采样所得的两组各N个数据样本进行K倍的等间隔抽取，则得到两组新的数据样本，其长度为N/K。本实施例中K的取值范围为2-100。

第二步：再抽样数据样本的相关运算

将再抽样得到的新数据样本以公式1进行相关运算，则整个过程只需要2N/K次乘加就可实现，同样每次乘加所需相乘和相加个数分别为N/K和N/K-1。对2N/K个相关结果进行处理，得到其相关峰值的位置n1。

第三步：原数据的截取

根据上步所得的相关峰值的位置n1，在原A/D采样的两组数据样本中各截取N/K个数据。其截取方式为：第一组数据样本由第1个数据开始，第N/K个数据截止，共N/K个数据；第二组数据样本由第n1-N/2K+1个数据开始，第n1+N/2K个数据截止，共N/K个数据。

第四步：截取数据样本的相关运算

与第二步相同，将截取后的两组数据样本以公式1进行相关运算，则同样只需2N/K次乘加即可实现，其相乘与相加的个数也为N/K和N/K-1。对2N/K个相关结果进行处理，得到其相关峰值的位置n2。

第五步：计算得到原数据的相关峰值位置

将第四步中得到的相关峰值位置n2与第三步中第二组截取数据样本的首数据位置n1-N/2K+1相加，即可得到原数据样本的相关峰值位置n。

发明人在一套高速时延校准系统中具体测试了此方法。该系统以单路10GSa/s的速率对输入的四路信号进行采样，采样长度为1ms，得到四组长度为1×10⁷的数据样本。应用本方法前采用FFT的衍生算法进行相关运算，用时15分钟求得相关峰位置；应用本方法后按照步骤一至步骤五操作，其中相关运算仍然采用FFT的衍生算法，用时3.5分钟求得相关峰值，运算中K取值为10。

如图1为本发明具体实施例流程图，其中序列1和序列2为原始数据样本，抽取变量K取值为10，则序列3和序列4分别为两组原始数据经10倍抽样后得到的数据样本，序列3与序列4经相关运算得到序列7，进而求得序列7的峰值位置为n1，然后依据本方法具体步骤第三步对序列1和序列2分别进行数据样本截取，得到的新数据样本为序列5和序列6，序列5与序列6经相关运算得到序列8，进而求得序列8的峰值位置为n2，该峰值位置n2加上序列2做数据样本截取时首数据的位置即可得到所求原始数据样本的相关峰值位置n。

经过大量实验证明，本发明所提供一种快速求取大量数据相关峰值位置的方法，可以有效的减少相关运算的工作量，节省求取相关峰位置的运算时间，极大的提高了处理器的工作效率。

应当理解，以上借助优选实施例对本发明的技术方案进行的详细说明是示意性的而非限制性的。本领域的普通技术人员在阅读本发明说明书的基础上可以对各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (2)

1.一种快速求取大量数据相关峰值位置的方法，其特征在于，该方法包括如下步骤：

1)对A/D采样所得的数据进行再抽样，得到再抽样数据样本；

2)对再抽样数据样本进行相关运算，并对相关运算结果进行处理，得到其相关峰值；

3)根据步骤2)中的相关峰值的位置，对A/D采样所得的数据进行部分截取；

4)对步骤3)中截取的数据进行相关运算，并对相关运算结果进行处理，得到其相关峰值；

5)根据步骤4)的相关峰值位置，得到A/D采样所得的数据的相关峰值位置；

步骤1)中对A/D采样所得的数据进行再抽样具体包括：将A/D采样所得的两组各N个数据样本进行K倍的等间隔抽取，得到两组新的数据样本，其长度为N/K；

步骤3)中对A/D采样所得的数据进行部分截取包括：根据步骤2)所得的相关峰值的位置n1，在A/D采样所得的两组数据样本中各截取N/K个数据，其截取方式为：第一组数据样本由第1个数据开始，第N/K个数据截止；第二组数据样本由第n1-N/2K+1个数据开始，第n1+N/2K个数据截止；

步骤5)中得到A/D采样所得的数据的相关峰值位置包括：将步骤4)得到的相关峰值位置n2与步骤3)中第二组数据样本的偏移值n1-N/2K+1相加，即可得到原数据样本的相关峰值位置n。

2.根据权利要求1所述的一种快速求取大量数据相关峰值位置的方法，其特征在于，所述K的取值范围为2-100。