CN105738728A - 用于vsi与vsr格式数据的相关处理方法和装置 - Google Patents

用于vsi与vsr格式数据的相关处理方法和装置 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种用于VSI与VSR格式数据的相关处理方法和装置。该方法包括：生成第一本振信号和第二本振信号，并将射频信号和第一本振信号和第二本振信号合成为第一信号和第二信号，第一本振信号和第二本振信号的频率相差B兆赫，通过4B兆赫的采样频率对第一信号进行采样，并以N个傅立叶变化点数对采样的第一信号执行傅立叶转换以得到第一频谱，通过2B兆赫的采样频率对第二信号进行采样，并以N/2个傅立叶变化点数对采样的第二信号执行傅立叶转换以得到第二频谱，将第一频谱和第二频谱执行相乘计算以完成射频信号的相关处理。本发明使测量数据相关处理的效率得到提升，干涉相位精度更高。

Description

用于VSI与VSR格式数据的相关处理方法和装置
技术领域
本发明涉及信号处理技术领域，具体地，涉及一种用于VSI与VSR格式数据的相关处理方法和装置。
背景技术
VLBI(VeryLongBaselineInterferometry，甚长基线干涉测量)是一种重要的射电干涉测量技术。它通过对多个射电望远镜的观测数据进行相关运算，将这些望远镜合成为等效直径为最长基线长度的综合孔径望远镜。VLBI技术采用高稳定度原子钟作为独立本振系统，克服了基线长度的限制，达到了极高的天文学分辨率，VLBI的这种超高分辨率不但为射电源精细结构的研究提供了强有力的工具，而且还使它对射电源坐标，以及组成干涉仪两端观测站的相对位置非常敏感，从而能够分辨它们之间位置的细微变化。因此近年来，VLBI技术在天体测量、地球动力学、空间大地测量、深空目标跟踪导航、地震预报和精密时间对比等领域得到了广泛的应用。
相关处理是VLBI数据处理的核心部分，相关处理的主要目的是检测观测数据的干涉条纹，计算各频率通道的互相关函数值，以输出互相关数据，从而经过后续进一步的数据处理后，编制成观测数据文件，供天测和测地参数解算使用。
目前，国内外通用的VLBI数据记录格式有多种，主要有VSR(VerylongbaselineinterferometryScientificReceiver,甚长基线干涉测量科学接收机)记录格式以及VSI(VerylongbaselineinterferometryStandardInterface,甚长基线干涉测量标准接口)记录格式，两种记录格式除了数据组帧格式不一致外，最大的差异在于VSR格式采样数据类型为复数，即同相位和正交相位，信号频谱全频带有效，VSI格式采样数据类型为实数，信号频谱单边有效。通常隶属于不同机构的VLBI测站会联合参与航天器观测，当参与航天器VLBI测量的测站配置了不同数据格式记录终端时，将会面临不同记录格式数据之间的相关处理问题。
现有技术的处理方法是，在数据处理时，利用希尔伯特变换将采样数据的实数-复数相互转换，从而使得两种格式数据的有效频带一致，但额外引入希尔伯特变换操作不仅降低了VLBI数据相关处理的效率，还会在数据转化过程引入噪声，损失输出的干涉相位精度。
发明内容
本发明的目的是提供一种用于VSI与VSR格式数据的相关处理方法和装置，以解决不同数据格式的VLBI观测数据之间的相关处理问题。
为了实现上述目的，本发明提供一种用于VSI与VSR格式数据的相关处理方法，包括：生成第一本振信号和第二本振信号，并将第一设备接收的射频信号和第一本振信号合成为第一信号，将第二设备接收的射频信号和第二本振信号合成为第二信号，其中所述第一本振信号和所述第二本振信号的频率相差B兆赫，B为有理数；通过4B兆赫的采样频率对所述第一信号进行采样，并以N个傅立叶变化点数对采样的第一信号执行傅立叶转换以得到所述第一信号的第一频谱，通过2B兆赫的采样频率对所述第二信号进行采样，并以N/2个傅立叶变化点数对采样的第二信号执行傅立叶转换以得到所述第二信号的第二频谱；以及将所述第一频谱和所述第二频谱对应的序列向量执行相乘计算以完成所述第一设备接收的射频信号和所述第二设备接收的射频信号的相关处理。
可选地，所述以N个傅立叶变化点数对采样的第一信号执行傅立叶转换以得到所述第一信号的第一频谱包括：以N个傅立叶变化点数对采样的第一信号执行快速傅立叶变换以得到所述第一信号的第一频谱；所述以N/2个傅立叶变化点数对采样的第二信号执行傅立叶转换以得到所述第二信号的第二频谱包括：以N/2个傅立叶变化点数对采样的第二信号执行快速傅立叶变换以得到所述第二信号的第二频谱；以及所述将所述第一频谱和所述第二频谱对应的序列向量执行相乘计算包括：将所述第一频谱和所述第二频谱对应的序列向量执行共轭相乘计算。
可选地，所述将所述第一频谱和所述第二频谱对应的序列向量执行相乘计算包括：在所述第一本振信号的频率比所述第二本振信号的频率低B兆赫时，将所述第一频谱和第二频谱中的频率值相同的正频率数据执行共轭相乘计算以得到所述第一设备接收的射频信号和所述第二设备接收的射频信号的干涉相位；以及在所述第一本振信号的频率比所述第二本振信号的频率高B兆赫时，将所述第一频谱和第二频谱中的频率值相同的负频率数据执行共轭相乘计算以得到所述第一设备接收的射频信号和所述第二设备接收的射频信号的干涉相位。
可选地，所述方法还包括：在将第一设备接收的射频信号和第一本振信号合成为第一信号、以及将第二设备接收的射频信号和第二本振信号合成为第二信号之后，对所述第一信号和第二信号进行时延补偿和条纹反转。
可选地，所述第一信号的采样记录格式为VSI(VerylongbaselineinterferometryStandardInterface,甚长基线干涉测量标准接口)格式，所述第二信号的采样记录格式为VSR(VerylongbaselineinterferometryScientificReceiver,甚长基线干涉测量科学接收机)格式。
本发明还提供一种用于VSI与VSR格式数据的相关处理装置，包括：本振合成模块，用于生成第一本振信号和第二本振信号，并将第一设备接收的射频信号和第一本振信号合成为第一信号，将第二设备接收的射频信号和第二本振信号合成为第二信号，其中所述第一本振信号和所述第二本振信号的频率相差B兆赫，B为有理数；频域转换模块，用于通过4B兆赫的采样频率对所述第一信号进行采样，并以N个傅立叶变化点数对采样的第一信号执行傅立叶转换以得到所述第一信号的第一频谱，通过2B兆赫的采样频率对所述第二信号进行采样，并以N/2个傅立叶变化点数对采样的第二信号执行傅立叶转换以得到所述第二信号的第二频谱；以及相关处理模块，用于将所述第一频谱和所述第二频谱对应的序列向量执行相乘计算以完成所述第一设备接收的射频信号和所述第二设备接收的射频信号的相关处理。
可选地，所述频域生产模块用于以N个傅立叶变化点数对采样的第一信号执行快速傅立叶变换以得到所述第一信号的第一频谱，以及以N/2个傅立叶变化点数对采样的第二信号执行快速傅立叶变换以得到所述第二信号的第二频谱；以及所述相关处理模块用于将所述第一频谱和所述第二频谱对应的序列向量执行共轭相乘计算。
可选地，所述相关处理模块用于在所述第一本振信号的频率比所述第二本振信号的频率低B兆赫时，将所述第一频谱和第二频谱中的频率值相同的正频率数据执行共轭相乘计算以得到所述第一设备接收的射频信号和所述第二设备接收的射频信号的干涉相位；以及在所述第一本振信号的频率比所述第二本振信号的频率高B兆赫时，将所述第一频谱和第二频谱中的频率值相同的负频率数据执行共轭相乘计算以得到所述第一设备接收的射频信号和所述第二设备接收的射频信号的干涉相位。
可选地，所述频域转换模块还用于在将第一设备接收的射频信号和第一本振信号合成为第一信号和将第二设备接收的射频信号和第二本振信号合成为第二信号之后，对所述第一信号和第二信号进行时延补偿和条纹反转。
可选地，所述第一信号的采样记录格式为VSI(VerylongbaselineinterferometryStandardInterface,甚长基线干涉测量标准接口)格式，所述第二信号的采样记录格式为VSR(VerylongbaselineinterferometryScientificReceiver,甚长基线干涉测量科学接收机)格式。
通过上述技术方案，避免了利用希尔伯特变换进行实数-复数相互转化的过程以解决不同数据格式的VLBI观测数据之间的相关处理问题，且未引入额外计算过程，一方面使得相关处理的数据效率得到提升，另一方面避免了数据转化过程引入的噪声，干涉相位精度相对更高。
本发明的其他特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。
附图说明
附图是用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本发明，但并不构成对本发明的限制。在附图中：
图1是实现本发明各个实施例的系统示意图。
图2是本发明实施例中用于VSI与VSR格式数据的相关处理方法流程示意图。
图3是本发明实施例中用于VSI与VSR格式数据的相关处理方法具体实现过程的流程示意图。
图4是图3中执行时延补偿和条纹反转的方法流程示意图。
图5是本发明实施例中用于VSI与VSR格式数据的相关处理装置结构示意图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。
现在将参考附图描述实现本发明各个实施例。在后续的描述中，使用用于表示元件的诸如“模块”、“装置”或“单元”的后缀仅为了有利于本发明的说明，其本身并没有特定的意义。
图1为实现本发明各个实施例的系统示意图。请参考图1，本发明实施例的用于VSI与VSR格式数据的相关处理方法和用于VSI与VSR格式数据的相关处理装置(后称处理装置100)，应用于VLBI系统中，VLBI系统中至少包括两个射频信号测量设备，即第一设备200和第二设备300，以及至少两个本机振荡器，即第一本振400和第二本振500。第一设备200和第二设备300相隔一距离D，用于分别接收空间中同一射电源发射的射频信号，在本实施例中，第一设备200和第二设备300具体为射电望远镜中用于收集无线信号的定向天线和接收机，第一设备200和第二设备300的定向天线分别收集同一射电源的射频信号，射频信号功率被放大到一定的功率水平以被接收机检测到，第一本振400和第二本振500将射频信号变换成较低频率的信号(中频)，然后将其传送至处理装置100，以适于特定研究的方式进行记录、处理和显示。
请参考图2和图3，本发明一实施例的一种用于VSI与VSR格式数据的相关处理方法，包括：
S10：生成第一本振信号和第二本振信号，并将第一设备200接收的射频信号和第一本振信号合成为第一信号，将第二设备300接收的射频信号和第二本振信号合成为第二信号，其中所述第一本振信号和所述第二本振信号的频率相差B兆赫，B为有理数。
S20：通过4B兆赫的采样频率对所述第一信号进行采样，并以N个傅立叶变化点数对采样的第一信号执行傅立叶转换以得到所述第一信号的第一频谱，通过2B兆赫的采样频率对所述第二信号进行采样，并以N/2个傅立叶变化点数对采样的第二信号执行傅立叶转换以得到所述第二信号的第二频谱。
S30：将所述第一频谱和所述第二频谱对应的序列向量执行相乘计算以完成所述第一设备200接收的射频信号和所述第二设备300接收的射频信号的相关处理。
请参考图3，在本实施例中，具体的实现步骤见如下描述。
S100：第一设备200和第二设备300的定向天线接收来自空间中的同时发射的射频信号。
根据具体的应用和目的，空间中同时发射的射频信号可以是来自外太空的同一射电源的射电辐射，也可以是深空中同一探测器发射的射电信号。
S200：使第一本振400生成第一本振信号，使第二本振500生成第二本振信号，并将第一设备200接收的射频信号和第一本振信号合成为第一信号，以及将第二设备300接收的射频信号和第二本振信号合成为第二信号。
其中所述第一本振信号和所述第二本振信号的频率相差B兆赫，B为有理数。在本实施例中B＝1，即第一本振信号和所述第二本振信号的频率相差1兆赫，具体的，第一本振400生成的第一本振信号的频率为8495兆赫，第二本振500生成的第二本振信号的频率为8496兆赫。
S300：通过4B兆赫的采样频率对所述第一信号进行采样，2B兆赫的采样频率对所述第二信号进行采样。具体的，通过4兆赫的采样频率对所述第一信号进行采样，2兆赫的采样频率对所述第二信号进行采样。
其中，第一设备200采用VSI数据格式采样、记录和存储第一信号，第二设备300采用VSR数据格式采样、记录和存储第一信号。
S400：以N个傅立叶变化点数对采样的第一信号执行傅立叶转换以得到所述第一信号的第一频谱，并以N/2个傅立叶变化点数对采样的第二信号执行傅立叶转换以得到所述第二信号的第二频谱。
在本实施例中，N取值为2的幂次，采样点数和傅立叶变化点数相同，采用FFT(FastFourierTransformation，快速傅氏变换)算法对采样的第一信号执行傅立叶转换以得到所述第一信号的第一频谱，采用FFT(FastFourierTransformation，快速傅氏变换)算法对采样的第二信号执行傅立叶转换以得到所述第二信号的第二频谱。
FFT是一种离散傅立叶变换的高效算法，它根据离散傅氏变换的奇、偶、虚、实等特性，利用离散傅立叶变换中的周期性和对称性，使整个离散傅立叶变换的计算变成一系列迭代运算，可大幅度提高运算过程和运算量。
经上述步骤处理后，可以得到第一信号和第二信号在频率域的两序列向量F1(f)、F2(f)，其中F1(f)由VSI格式的采样数据计算得到，F2(f)由VSR格式的采样数据计算得到。
对F1(f)向量，其数值点相对应的频率值可表征为：
f = LC 1 + { 0 , 1 M 1 · B 1 , 2 M 1 · B 1 ... ... ( 1 2 - 1 M 1 ) · B 1 , - 1 2 · B 1 , ( - 1 2 + 1 M 1 ) · B 1 , ... ... - 1 M 1 · B 1 }
对F2(f)向量，其数值点相对应的频率值可表征为：
f = LC 2 + { 0 , 1 M 2 · B 2 , 2 M 2 · B 2 ... ... ( 1 2 - 1 M 2 ) · B 2 , - 1 2 · B 2 , ( - 1 2 + 1 M 2 ) · B 2 , ... ... - 1 M 2 · B 2 }
其中，LC1为第一本振信号的频率，B1为第一信号的采样频率，M1为第一信号的FFT变换点数，LC2为第二本振信号的频率，B2为第二信号的采样频率，M2为第二信号的FFT变换点数。
在本发明的本实施例中，第一本振信号和所述第二本振信号的频率相差B兆赫，通过4B兆赫的采样频率对所述第一信号进行采样，并以N个傅立叶变化点数对采样的第一信号执行傅立叶转换以得到所述第一信号的第一频谱，通过2B兆赫的采样频率对所述第二信号进行采样，并以N/2个傅立叶变化点数对采样的第二信号执行傅立叶转换以得到所述第二信号的第二频谱。
因此LC1、LC2、B1、B2之间满足：B1＝2B2，LC1＝LC2-B2/2或者LC1＝LC2+B2/2。具体的，在本实施例中，第一本振400生成的第一本振信号的频率为8495兆赫，第二本振500生成的第二本振信号的频率为8496兆赫，通过4兆赫的采样频率对所述第一信号进行采样，2兆赫的采样频率对所述第二信号进行采样，LC1＝LC2-B2/2。
S500：将所述第一频谱和所述第二频谱对应的序列向量执行相乘计算以完成所述第一设备200接收的射频信号和所述第二设备300接收的射频信号的相关处理。
在所述第一本振信号的频率比所述第二本振信号的频率低B兆赫时，所述第一频谱和第二频谱中的正频率数据为有效数据，第一频谱中对应上边带为第一信号的有效频谱数据，第一设备200在所述第一本振信号的频率比所述第二本振信号的频率高B兆赫时，第一频谱中对应下边带为第一信号的有效频谱数据，所述第一频谱和第二频谱中的负频率数据为有效数据。
在本实施例中，由于第一本振信号的频率比所述第二本振信号的频率低B兆赫，第一频谱和第二频谱中的正频率数据为有效数据，第一频谱中对应上边带为第一信号的有效频谱数据。在其他实施例中，第一本振信号的频率比所述第二本振信号的频率高B兆赫，第一频谱和第二频谱中的正频率数据为有效数据，第一频谱中对应上边带为第一信号的有效频谱数据。例如，第一本振400生成的第一本振信号的频率为8496兆赫，第二本振500生成的第二本振信号的频率为8495兆赫。
在本实施例中，将所述第一频谱和第二频谱中的频率值相同的正频率数据执行共轭相乘计算以得到所述第一设备200接收的射频信号和所述第二设备300接收的射频信号的干涉相位，如下所示：
Φ＝angle{F1(f)·F2 *(f)}
其中，Φ可以表示所述干涉相位；F2 *(f)为F2(f)的共轭向量；angle{}表示相位角函数。
由于，第一设备200和第二设备300接收的射频信号在传播路径中，会受到星际介质、地球大气层以及地球地面通信信号等因素的干扰，因此在VLBI测量数据的相关处理中，还包括对射频信号的延迟或延迟率的预估计算，从而得到可靠的干涉条纹。
请参考图4，具体的，在步骤S300之后还包括步骤S301和步骤S302，在步骤S400之后还包括步骤S401。步骤S301、步骤S302和步骤S401用于在将第一设备200接收的射频信号和第一本振信号合成为第一信号和将第二设备300接收的射频信号和第二本振信号合成为第二信号之后对所述第一信号和第二信号进行时延补偿和条纹反转。
步骤S301：对第一信号和第二信号分别执行整数比特延迟补偿。
步骤S302：对第一信号和第二信号分别执行条纹反转。
步骤S401：对第一信号和第二信号分别执行小数比特时延补偿。
对第一信号和第二信号时延的补偿分为整数比特时延补偿和小数比特时延补偿两部分，在整数比特时延补偿之后，由于地球自转多普勒频移现象的存在，在对第一信号和第二信号做时延补偿时会引入相位因子，为了消除相位因子的影响，需要多信号做条纹反转。
在对第一信号和第二信号执行完傅立叶变化得到第一频谱和第二频谱之后，再在第一信号和第二信号对应的频率域进行小数比特延迟补偿。
经过上述步骤之后，再将所述第一频谱和第二频谱中的频率值相同的正频率数据执行共轭相乘计算以得到所述第一设备200接收的射频信号和所述第二设备300接收的射频信号的干涉相位，以及对干涉相位进行最小二乘拟合求取残余时延等后续数据处理步骤。
本发明实施例的用于VSI与VSR格式数据的相关处理方法，避免了利用希尔伯特变换进行实数-复数相互转化的过程，且未引入额外计算过程，相对于利用希尔伯特变换的数据处理方法，一方面计算效率必然得到提升；一方面避免了数据转化过程引入的噪声，干涉相位精度相对更高。
采用本发明实施例的用于VSI与VSR格式数据的相关处理方法和现有技术中利用希尔伯特变换的数据处理方法，在试验数据采集记录时间为2s时，对两种处理方法完成数据的处理分析，统计运行处理程序所耗时间，本发明算法效率改进了大约12.6％。对干涉相位进行线性回归拟合，统计实测干涉相位与拟合值的差异的均方根，相位精度提升了大约3.83％。
请参考图1和图5，本发明一实施例的处理装置100，包括本振合成模块11、频域转换模块12和相关处理模块13。
本振合成模块11，用于生成第一本振信号和第二本振信号，并将第一设备200接收的射频信号和第一本振信号合成为第一信号，将第二设备300接收的射频信号和第二本振信号合成为第二信号，其中所述第一本振信号和所述第二本振信号的频率相差B兆赫，B为有理数；
频域转换模块12，用于通过4B兆赫的采样频率对所述第一信号进行采样，并以N个傅立叶变化点数对采样的第一信号执行傅立叶转换以得到所述第一信号的第一频谱，通过B兆赫的采样频率对所述第二信号进行采样，并以N/2个傅立叶变化点数对采样的第二信号执行傅立叶转换以得到所述第二信号的第二频谱；以及
相关处理模块13，用于将所述第一频谱和所述第二频谱对应的序列向量执行相乘计算以完成所述第一设备200接收的射频信号和所述第二设备300接收的射频信号的相关处理。
在本实施例中，处理装置100实现用于VSI与VSR格式数据的相关处理的具体过程见如下描述。
第一设备200的定向天线接收来自空间中的同时发射的射频信号。
根据具体的应用和目的，空间中同时发射的射频信号可以是来自外太空的同一射电源的射电辐射，也可以是深空中同一探测器发射的射电信号。
本振合成模块11使第一本振400生成第一本振信号，使第二本振500生成第二本振信号，并将第一设备200接收的射频信号和第一本振信号合成为第一信号和将第二设备300接收的射频信号和第二本振信号合成为第二信号。
其中所述第一本振信号和所述第二本振信号的频率相差B兆赫，B为有理数。在本实施例中B＝1，即第一本振信号和所述第二本振信号的频率相差1兆赫，具体的，第一本振400生成的第一本振信号的频率为8495兆赫，第二本振500生成的第二本振信号的频率为8496兆赫。
频域转换模块12通过4兆赫的采样频率对所述第一信号进行采样，2兆赫的采样频率对所述第二信号进行采样。
其中，第一设备200采用VSI数据格式采样、记录和存储第一信号，第二设备300采用VSR数据格式采样、记录和存储第一信号。
频域转换模块12以N个傅立叶变化点数对采样的第一信号执行傅立叶转换以得到所述第一信号的第一频谱，频域转换模块12并以N/2个傅立叶变化点数对采样的第二信号执行傅立叶转换以得到所述第二信号的第二频谱。
在本实施例中，N取值为2的幂次，采样点数和傅立叶变化点数相同，采用FFT(FastFourierTransformation，快速傅氏变换)算法对采样的第一信号执行傅立叶转换以得到所述第一信号的第一频谱，采用FFT(FastFourierTransformation，快速傅氏变换)算法对采样的第二信号执行傅立叶转换以得到所述第二信号的第二频谱。
FFT是一种离散傅立叶变换的高效算法，它根据离散傅氏变换的奇、偶、虚、实等特性，利用离散傅立叶变换中的周期性和对称性，使整个离散傅立叶变换的计算变成一系列迭代运算，可大幅度提高运算过程和运算量。
经上述处理后，频域转换模块12可以得到第一信号和第二信号在频率域的两序列向量F1(f)、F2(f)，其中F1(f)由VSI格式的采样数据计算得到，F2(f)由VSR格式的采样数据计算得到。
对F1(f)向量，其数值点相对应的频率值可表征为：
f = LC 1 + { 0 , 1 M 1 · B 1 , 2 M 1 · B 1 ... ... ( 1 2 - 1 M 1 ) · B 1 , - 1 2 · B 1 , ( - 1 2 + 1 M 1 ) · B 1 , ... ... - 1 M 1 · B 1 }
对F2(f)向量，其数值点相对应的频率值可表征为：
f = LC 2 + { 0 , 1 M 2 · B 2 , 2 M 2 · B 2 ... ... ( 1 2 - 1 M 2 ) · B 2 , - 1 2 · B 2 , ( - 1 2 + 1 M 2 ) · B 2 , ... ... - 1 M 2 · B 2 }
其中，LC1为第一本振信号的频率，B1为第一信号的采样频率，M1为第一信号的FFT变换点数，LC2为第二本振信号的频率，B2为第二信号的采样频率，M2为第二信号的FFT变换点数。
在本发明的本实施例中，第一本振信号和所述第二本振信号的频率相差B兆赫，通过4B兆赫的采样频率对所述第一信号进行采样，并以N个傅立叶变化点数对采样的第一信号执行傅立叶转换以得到所述第一信号的第一频谱，通过2B兆赫的采样频率对所述第二信号进行采样，并以N/2个傅立叶变化点数对采样的第二信号执行傅立叶转换以得到所述第二信号的第二频谱。
因此LC1、LC2、B1、B2之间满足：B1＝2B2，LC1＝LC2-B2/2或者LC1＝LC2+B2/2。具体的，在本实施例中，第一本振400生成的第一本振信号的频率为8495兆赫，第二本振500生成的第二本振信号的频率为8496兆赫，通过4兆赫的采样频率对所述第一信号进行采样，2兆赫的采样频率对所述第二信号进行采样，LC1＝LC2-B2/2。
相关处理模块13将所述第一频谱和所述第二频谱对应的序列向量执行相乘计算以完成所述第一设备200接收的射频信号和所述第二设备300接收的射频信号的相关处理。
在所述第一本振信号的频率比所述第二本振信号的频率低B兆赫时，所述第一频谱和第二频谱中的正频率数据为有效数据，第一频谱中对应上边带为第一信号的有效频谱数据，第一设备200在所述第一本振信号的频率比所述第二本振信号的频率高B兆赫时，第一频谱中对应下边带为第一信号的有效频谱数据，所述第一频谱和第二频谱中的负频率数据为有效数据。
在本实施例中，由于第一本振信号的频率比所述第二本振信号的频率低B兆赫，第一频谱和第二频谱中的正频率数据为有效数据，第一频谱中对应上边带为第一信号的有效频谱数据。在其他实施例中，第一本振信号的频率比所述第二本振信号的频率高B兆赫，第一频谱和第二频谱中的正频率数据为有效数据，第一频谱中对应上边带为第一信号的有效频谱数据。例如，第一本振400生成的第一本振信号的频率为8496兆赫，第二本振500生成的第二本振信号的频率为8495兆赫。
相关处理模块13将所述第一频谱和第二频谱中的频率值相同的正频率数据执行共轭相乘计算以得到所述第一设备200接收的射频信号和所述第二设备300接收的射频信号的干涉相位，如下所示：
Φ＝angle{F1(f)·F2 *(f)}
其中，Φ可以表示所述干涉相位；F2 *(f)为F2(f)的共轭向量；angle{}表示相位角函数。
由于，第一设备200和第二设备300接收的射频信号在传播路径中，会受到星际介质、地球大气层以及地球地面通信信号等因素的干扰，因此在VLBI测量数据的相关处理中，频域转换模块12还用于对射频信号的延迟或延迟率的预估计算，从而得到可靠的干涉条纹。
具体的，频域转换模块12包括时延处理单元和条纹反转单元，在频域转换模块12通过4兆赫的采样频率对所述第一信号进行采样，2兆赫的采样频率对所述第二信号进行采样之后，时延处理单元对第一信号和第二信号分别执行整数比特延迟补偿以及条纹反转单元对第一信号和第二信号分别执行条纹反转。频域转换模块12以N个傅立叶变化点数对采样的第一信号执行傅立叶转换以得到所述第一信号的第一频谱，通过2B兆赫的采样频率对所述第二信号进行采样，并以N/2个傅立叶变化点数对采样的第二信号执行傅立叶转换以得到所述第二信号的第二频谱之后时延处理单元对第一信号和第二信号分别执行小数比特时延补偿。
时延处理单元对第一信号和第二信号时延的补偿分为整数比特时延补偿和小数比特时延补偿两部分，时延处理单元在整数比特时延补偿之后，由于地球自转多普勒频移现象的存在，在对第一信号和第二信号做时延补偿时会引入相位因子，为了消除相位因子的影响，需要条纹反转单元对信号做条纹反转。
频域转换模块12在对第一信号和第二信号执行完傅立叶变化得到第一频谱和第二频谱之后，时延处理单元再在第一信号和第二信号对应的频率域进行小数比特延迟补偿。
经过上述处理之后，相关处理模块13再将所述第一频谱和第二频谱中的频率值相同的正频率数据执行共轭相乘计算以得到所述第一设备200接收的射频信号和所述第二设备300接收的射频信号的干涉相位，以及对干涉相位进行最小二乘拟合求取残余时延等后续数据处理步骤。
通过本发明提供的用于VSI与VSR格式数据的相关处理方法及装置，避免了利用希尔伯特变换进行实数-复数相互转化的过程以解决不同数据格式的VLBI观测数据之间的相关处理问题，且未引入额外计算过程，一方面使得相关处理的数据效率得到提升，另一方面避免了数据转化过程引入的噪声，干涉相位精度相对更高。
通过以上的实施例的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到上述实施例的方法可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现，当然也可以通过硬件，但很多情况下前者是更佳的实施例。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质(如ROM/RAM、磁碟、光盘)中，包括若干指令用以使得一台终端设备(可以是手机，计算机，服务器，空调器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述的方法。
以上结合附图详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本发明的保护范围。
另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合，为了避免不必要的重复，本发明对各种可能的组合方式不再另行说明。
此外，本发明的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本发明的思想，其同样应当视为本发明所公开的内容。

Claims (10)

1.一种用于VSI与VSR格式数据的相关处理方法，其特征在于，包括：
生成第一本振信号和第二本振信号，并将第一设备接收的射频信号和第一本振信号合成为第一信号，将第二设备接收的射频信号和第二本振信号合成为第二信号，其中所述第一本振信号和所述第二本振信号的频率相差B兆赫，B为有理数；
通过4B兆赫的采样频率对所述第一信号进行采样，并以N个傅立叶变化点数对采样的第一信号执行傅立叶转换以得到所述第一信号的第一频谱，通过2B兆赫的采样频率对所述第二信号进行采样，并以N/2个傅立叶变化点数对采样的第二信号执行傅立叶转换以得到所述第二信号的第二频谱；以及
将所述第一频谱和所述第二频谱对应的序列向量执行相乘计算以完成所述第一设备接收的射频信号和所述第二设备接收的射频信号的相关处理。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述以N个傅立叶变化点数对采样的第一信号执行傅立叶转换以得到所述第一信号的第一频谱包括：以N个傅立叶变化点数对采样的第一信号执行快速傅立叶变换以得到所述第一信号的第一频谱；
所述以N/2个傅立叶变化点数对采样的第二信号执行傅立叶转换以得到所述第二信号的第二频谱包括：以N/2个傅立叶变化点数对采样的第二信号执行快速傅立叶变换以得到所述第二信号的第二频谱；以及
所述将所述第一频谱和所述第二频谱对应的序列向量执行相乘计算包括：将所述第一频谱和所述第二频谱对应的序列向量执行共轭相乘计算。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述将所述第一频谱和所述第二频谱对应的序列向量执行相乘计算包括：
在所述第一本振信号的频率比所述第二本振信号的频率低B兆赫时，将所述第一频谱和第二频谱中的频率值相同的正频率数据执行共轭相乘计算以得到所述第一设备接收的射频信号和所述第二设备接收的射频信号的干涉相位；以及
在所述第一本振信号的频率比所述第二本振信号的频率高B兆赫时，将所述第一频谱和第二频谱中的频率值相同的负频率数据执行共轭相乘计算以得到所述第一设备接收的射频信号和所述第二设备接收的射频信号的干涉相位。
4.根据权利要求1-3中任一项所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：在将第一设备接收的射频信号和第一本振信号合成为第一信号、以及将第二设备接收的射频信号和第二本振信号合成为第二信号之后，对所述第一信号和第二信号进行时延补偿和条纹反转。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述第一信号的采样记录格式为VSI(VerylongbaselineinterferometryStandardInterface,甚长基线干涉测量标准接口)格式，所述第二信号的采样记录格式为VSR(VerylongbaselineinterferometryScientificReceiver,甚长基线干涉测量科学接收机)格式。
6.一种用于VSI与VSR格式数据的相关处理装置，其特征在于，包括：
本振合成模块，用于生成第一本振信号和第二本振信号，并将第一设备接收的射频信号和第一本振信号合成为第一信号，将第二设备接收的射频信号和第二本振信号合成为第二信号，其中所述第一本振信号和所述第二本振信号的频率相差B兆赫，B为有理数；
频域转换模块，用于通过4B兆赫的采样频率对所述第一信号进行采样，并以N个傅立叶变化点数对采样的第一信号执行傅立叶转换以得到所述第一信号的第一频谱，通过2B兆赫的采样频率对所述第二信号进行采样，并以N/2个傅立叶变化点数对采样的第二信号执行傅立叶转换以得到所述第二信号的第二频谱；以及
相关处理模块，用于将所述第一频谱和所述第二频谱对应的序列向量执行相乘计算以完成所述第一设备接收的射频信号和所述第二设备接收的射频信号的相关处理。
7.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述频域生产模块用于以N个傅立叶变化点数对采样的第一信号执行快速傅立叶变换以得到所述第一信号的第一频谱，以及以N/2个傅立叶变化点数对采样的第二信号执行快速傅立叶变换以得到所述第二信号的第二频谱；以及
所述相关处理模块用于将所述第一频谱和所述第二频谱对应的序列向量执行共轭相乘计算。
8.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，所述相关处理模块用于在所述第一本振信号的频率比所述第二本振信号的频率低B兆赫时，将所述第一频谱和第二频谱中的频率值相同的正频率数据执行共轭相乘计算以得到所述第一设备接收的射频信号和所述第二设备接收的射频信号的干涉相位；以及在所述第一本振信号的频率比所述第二本振信号的频率高B兆赫时，将所述第一频谱和第二频谱中的频率值相同的负频率数据执行共轭相乘计算以得到所述第一设备接收的射频信号和所述第二设备接收的射频信号的干涉相位。
9.根据权利要求6-8中任一项所述的装置，其特征在于，所述频域转换模块还用于在将第一设备接收的射频信号和第一本振信号合成为第一信号和将第二设备接收的射频信号和第二本振信号合成为第二信号之后，对所述第一信号和第二信号进行时延补偿和条纹反转。
10.根据权利要求9所述的装置，其特征在于，所述第一信号的采样记录格式为VSI(VerylongbaselineinterferometryStandardInterface,甚长基线干涉测量标准接口)格式，所述第二信号的采样记录格式为VSR(VerylongbaselineinterferometryScientificReceiver,甚长基线干涉测量科学接收机)格式。
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