CN111726219B - 一种提高信号时间同步精度的处理方法及系统 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种提高信号时间同步精度的处理方法及系统，处理方法包括：信号同步相关峰检测及数据截取步骤：对同步信号的相关峰满足检测要求的信号进行有限长度截取，得到截取后的信号信号；数据处理步骤：对截取的信号进行IFFT变换、数据补零处理和FFT变换，实现数据插值处理；峰值检测步骤：根据插值处理的数据，精确得到信号相关峰的最大峰值及所在位置，即获得同步信号的高精度到达时间，为后续信号处理提供高精度时间基准。本发明的优点在于：通过本方法提高了时间同步信号最大峰值附近的峰值密度，因此更有利于准确测量出同步信号到达时间，从而提高时间同步的精度。

Description

一种提高信号时间同步精度的处理方法及系统
技术领域
本发明涉及信号及信息处理技术领域，尤其涉及一种提高信号时间同步精度的处理方法及系统。
背景技术
时间同步即要求理论上两系统间或一个系统自身两功能间保证时间绝对或相对关系恒定，但实际上这种恒定很难达到的。所以，一般要求时间同步的误差即时间同步的精度在一定范围内，以确保信号和信息的处理性能，因此，时间同步的同步精度在系统间或系统内的信号处理及信息处理是非常重要的性能指标。
一般而言时间同步信号经相关处理后峰值位置影响时间同步的精度，所以，如何准确确定出峰值所在位置将直接影响同步信号的时间同步精度；而峰值的测量精度跟采样时钟的采样频率fs以及抖动误差ΔT＝1/Δfs有着直接关系。因此，目前为了得到更高的测量精度，大多以提高采样频率和对时钟进行专门的优化设计以减小抖动误差。但是增大采样频率会增加系统数据率，导致计算量显著增大；而减小抖动误差需进行专门的时钟电路设计，导致系统成本和复杂度增大。因此，如何在采用原有硬件和不增加系统计算量的同时，对同步信号相关处理后的峰值位置进行高精度测量以提高系统同步精度是现阶段需要解决的问题。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的缺点，提供了一种提高信号时间同步精度的处理方法及系统，解决了目前对同步信号相关处理后的峰值位置进行高精度测量方法存在的问题。
本发明的目的通过以下技术方案来实现：一种提高基于信号时间同步的处理方法，所述处理方法包括：
信号同步相关峰检测及数据截取步骤：对同步信号的相关峰满足检测要求的信号进行有限长度截取，得到截取后的有限长度信号；
数据处理步骤：对截取的信号进行IFFT变换、数据补零处理和FFT变换，实现数据插值处理；
峰值检测步骤：根据插值处理的数据，精确得到信号相关处理后的最大峰值及所在位置，即获得同步信号的高精度到达时间，为后续信号处理提供高精度时间基准。
进一步地，所述信号同步相关峰检测及数据截取步骤包括：对时间同步信号经相关处理后的峰值超过门限值的信号进行截取；或者初步判断峰值位置，并以该最大峰值位置向两边各取一定数量的信号进行截取。
进一步地，对截取的信号等效于频域信号，对其进行IFFT变换，等效转换为时域信号。
进一步地，所述数据插值处理包括对等效转换为时域信号，根据需要提高同步精度的要求，在该时域信号末尾添加相应长度的零值，构成补零时域信号。
进一步地，所述FFT数据变换处理包括将补零时域信号进行FFT变换，重新得到频域信号，该信号即实现了对原同步相关处理后峰值周围插值处理。
一种基于信号时间同步的处理系统，所述处理系统包括：
信号同步相关峰检测及数据截取步骤：对同步信号的相关峰满足检测要求的信号进行有限长度截取，得到截取后的信号；
数据处理模块：对截取的信号进行IFFT变换、数据补零处理和FFT变换，实现数据插值处理；
峰值检测模块：根据插值处理的数据，精确得到信号相关峰值及所在位置，即获得同步信号的高精度到达时间，为后续信号处理提供高精度时间基准。
进一步地，所述数据处理模块包括IFFT变换处理单元、数据补零处理单元和FFT变换处理单元；
所述IFFT变换处理单元用于对截取的信号序列进行IFFT变换，等效于将频域信号变换为时域信号；
所述数据补零处理单元用于对变换为根据需插值的倍数，对时域信号进行相应长度的补零；
所述FFT变换处理单元用于将补零后的时域信号进行FFT变换，实现对同步信号的插值处理。
进一步地，所述信号同步相关峰检测及数据截取步骤模块包括相关峰检测单元和数据截取单元；
所述相关峰检测单元用于通过检测门限设置，判断相关峰峰值；
所述数据截取单元用于初步判断同步信号相关峰值位置，并以该峰值位置向两边各取一定数量的信号进行截取。
本发明的有益效果为：一种提高信号时间同步精度的处理方法及系统，通过对同步信号相关处理后的信号峰值周围信号进行截取，然后依次进行IFFT、补零和FFT处理后，实现对相关处理峰值周围信号的插值处理，最后从插值信号中检测出最大峰值的位置；通过本方法将同步信号相关峰所在位置附近的信号采样密度提高了很多倍，因此更有利于更为准确的检测出同步信号最大峰值所在位置，从而更有利于提高信号时间同步的精度。
附图说明
图1为本发明方法的流程图；
图2为同步信号相关处理数据示意图
图3为同步信号相关处理峰值附近信号截取示意图；
图4为经过本发明方法处理后的信号峰值示意图。
具体实施方式
为使本申请实施例的目的、技术方案和有点更加清楚，下面将结合本申请实施例中附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本申请实施例的模块可以根据不同的处理性能要求采样各种不同的配置和设计。因此，以下对附图中提供的本申请的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本申请的保护范围，而是仅仅表示本申请的选定实施例。基于本申请的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。下面结合附图对本发明做进一步的描述。
实施例1
如图1所示，一种基于信号时间同步的处理方法，所述处理方法包括：
S1、信号同步相关峰检测及数据截取步骤：对同步信号的相关峰满足检测要求的信号进行有限长度截取，得到截取后的有限长度信号；
进一步地，信号同步相关峰检测及数据截取步骤包括：对有限长度的同步信号的相关峰值超过门限值的信号进行截取；或者初步判断信号的最大峰值位置，并以该最大峰值位置向两边各取一定数量的信号进行截取。
具体为，通过预先设置的峰值门限对长度为32位(也可以是16位或者64位)的信号序列进行信号数据截取，如截取出其中超过峰值门限的7位信号，其中，峰值门限值的大小可以是32位信号序列中信号最大峰值的20％；或者初步检测出信号最大峰值所在位置，并在该位置两边各截取3-4位信号，得到长度为7-9位的频域信号。
S2、数据处理步骤：对截取的信号进行IFFT变换、数据补零处理和FFT变换，实现数据插值处理；
数据处理步骤的具体内容如下：
S21、对截取的信号等效于频域信号，对其进行IFFT变换，等效转换为时域信号。
S22、所述数据插值处理包括对等效转换为时域信号，根据需要提高同步精度的要求，在该时域信号末尾添加相应长度的零值，构成补零时域信号。
进一步地，如对7位时域信号序列根据插值的倍数，进行相应数量的插值补零，如将其补零到64位长的的时域信号；
S23、所述FFT数据变换处理包括将补零时域信号进行FFT变换，重新得到等效的频域信号，该信号即实现了对原同步相关处理后峰值周围插值处理。
进一步地，对补零后的64位时域信号进行FFT变换，重新变换为64位的频域信号；而此时64位的频域信号序列的峰值密度基本上都集中在此时的7位信号序列内，即此时7位信号间的信号峰值密度相较于最开始截取的7位信号序列的峰值密度提高了9.14倍，即此时检测得到的信号最大峰值所在位置的准确度也进一步地得到了提高。
S3、峰值检测步骤：根据插值处理的数据，精确得到信号相关处理后的最大峰值及所在位置，即获得同步信号的高精度到达时间，为后续信号处理提供高精度时间基准。
实施例2
本发明另一实施例包括一种基于信号时间同步的处理系统，本系统是基于一种基于信号时间同步的处理方法得到的，其能够实现前面阐述的信号时间同步的处理方法，其具体实现处理方法的内容此处不再做赘述，所述处理系统包括：
信号同步相关峰检测及数据截取步骤：对同步信号的相关峰满足检测要求的信号进行有限长度截取，得到截取后的信号序列；
进一步地，所述信号同步相关峰检测及数据截取步骤模块包括相关峰检测单元和数据截取单元；相关峰检测单元用于通过检测门限设置，判断相关处理的峰值；数据截取单元用于初步判断同步信号相关处理的峰值位置，并以该峰值位置向两边各取一定数量的信号进行截取。
数据处理模块：对截取的信号序列进行IFFT变换、数据补零处理和FFT变换，实现数据插值处理；
进一步地，数据处理模块包括IFFT变换处理单元、数据补零处理单元和FFT变换处理单元；IFFT变换处理单元用于对截取的信号进行IFFT变换，等效于将频域信号变换为时域信号；数据补零处理单元用于对变换为根据需插值的倍数，对时域信号进行相应长度的补零；FFT变换处理单元用于将补零后的时域信号进行FFT变换，实现对同步信号的插值处理。
峰值检测模块：根据插值处理的数据，精确得到信号相关处理峰值及所在位置，即获得同步信号的高精度到达时间值，为后续信号处理提供高精度时间基准。
如图2-图4所示，最开始获取一长度的信号峰值坐标位置，截取出其中超过峰值门限的7个信号，此时最大信号峰值坐标位置为(31，32.16)，然后依次进行IFFT变换、插值补零处理、FFT数据变换处理后得到最大信号峰值坐标位置为(31.06，32.06)，此时得到的最大峰值坐标位置与在通过本发明的方法进行处理之前其精度明显得到的提高，更加有利于提高信号时间同步的精确度。
本发明通过对时间同步信号相关处理后的信号峰值进行有限长度截取，然后依次进行IFFT、插值补零和FFT处理后，可提高同步信号相关峰值附近信号密度，更准确检测出信号最大峰值所在位置，从而提高信号时间同步的精度。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当理解本发明并非局限于本文所披露的形式，不应看作是对其他实施例的排除，而可用于各种其他组合、修改和环境，并能够在本文所述构想范围内，通过上述教导或相关领域的技术或知识进行改动。而本领域人员所进行的改动和变化不脱离本发明的精神和范围，则都应在本发明所附权利要求的保护范围内。

Claims (3)

1.一种提高信号时间同步精度的处理方法，其特征在于：所述处理方法包括：
信号同步相关峰检测及数据截取步骤：对同步信号的相关峰满足检测要求的信号进行有限长度截取，得到截取后的有限长度信号；
数据处理步骤：对截取的信号进行IFFT变换处理、数据补零处理和FFT变换处理，实现数据插值处理；
峰值检测步骤：根据插值处理的数据，精确得到信号相关处理后的最大峰值及所在位置，即获得同步信号的高精度到达时间，为后续信号处理提供高精度时间基准；
所述信号同步相关峰检测及数据截取步骤包括：对同步信号相关处理峰值超过门限值的信号进行有限长度截取；或者初步判断信号的最大峰值位置，并以该最大峰值位置向两边各取一定数量的信号进行截取；
所述IFFT变换处理包括将截取的信号等效为频域信号，进行IFFT变换处理得到时域信号；
所述数据补零处理包括对变换后的时域信号进行补零，对补零后的时域信号进行FFT变换，再转换到等效的频域信号；
所述FFT变换处理为将补零后的时域信号变换到频域信号，即实现了对原同步信号相关峰的插值，补零后的数据相对于原时域序列的倍数即为插值的倍数。
2.一种基于提高信号时间同步精度的处理方法的处理系统，其处理在于：所述处理系统包括：
信号同步相关峰检测及数据截取步骤模块：对同步信号的相关峰满足检测要求的信号进行有限长度截取，得到截取后的信号；
数据处理模块：对截取的信号进行IFFT变换、数据补零处理和FFT变换，实现数据插值处理；
峰值检测模块：根据插值处理的数据，精确得到信号相关峰值及所在位置，即获得同步信号的高精度到达时间，为后续信号处理提供高精度时间基准；
所述数据处理模块包括IFFT变换处理单元、数据补零处理单元和FFT变换单元；
所述IFFT变换处理单元用于对截取的信号进行IFFT变换，等效于将频域信号变换为时域信号；
所述数据补零处理单元用于对变换为根据需插值的倍数，对时域信号进行相应长度的补零；
所述FFT变换处理单元用于将补零后的时域信号进行FFT变换，实现对同步信号的插值处理。
3.根据权利要求2所述的一种基于提高信号时间同步精度的处理方法的处理系统，其特征在于：所述信号同步相关峰检测及数据截取步骤模块包括相关峰检测单元和数据截取单元；
所述相关峰检测单元用于通过检测门限设置，判断相关峰峰值；
所述数据截取单元用于初步判断同步信号相关峰值位置，并以该峰值位置向两边各取一定数量的信号进行截取。
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