CN112285684A - 相对运动速度跟踪方法、装置、可读存储介质及电子设备 - Google Patents

相对运动速度跟踪方法、装置、可读存储介质及电子设备 Download PDF

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Abstract

一种相对运动速度跟踪方法、装置、可读存储介质及电子设备，该方法包括：对当前信息比特中每次跳变时的接收信号和参考信号进行相关计算，得到单跳复相关信号，并进行补偿计算；对补偿后的各个单跳复相关信号进行跳间相参累加计算；根据累加值的实部和虚部计算相位值，并对相位值进行解缠绕处理，以得到处理后的目标相位值；计算当前信息比特对应的目标相位值与上一信息比特对应的目标相位值之间的差值，得到对应的相位差；计算相位差对应的频差，并根据频差、光速和接收信号的平均中心频率计算相对运动速度偏差。本发明采用了与现有技术不同的相对运动速度偏差计算方法，可以高精度地完成跳频通信中信号相对速度的跟踪。

Description

相对运动速度跟踪方法、装置、可读存储介质及电子设备
技术领域
本发明涉及信号及信息处理技术领域，特别是涉及一种相对运动速度跟踪方法、装置、可读存储介质及电子设备。
背景技术
在信号与信息处理技术领域，接收信号往往包含包括宽带噪声和干扰在内的各类干扰信号，为了对接收信号进行有效检测，常采用相关或匹配滤波的方法对接收信号进行相参处理，以累积信号能量并抑制噪声，提高信噪比。
而在实际应用场景中，发射机与接收终端的相对运动会导致多普勒效应的出现，在信号传播过程中，相对运动使得信号在时域上出现拉伸或压缩，表现为信号的发射端和接收终端观测到的信号载波和调制信号的频率不一致。这些多普勒效应将导致接收终端在做相关或匹配滤波时，本地的参考信号特征与实际接收信号的特征不一致，使得相关或匹配滤波的增益下降，严重时，接收终端甚至无法完成相关或匹配滤波。因此，保持对发射机与接收终端相对运动的跟踪是相关或匹配滤波的关键。
为了解决由相对运动导致的多普勒效应引起的性能恶化，目前主流的方法是将所有可能的相对运动速度区间分为多个区间，每个区间称为一个速度开窗。在信号相关或匹配滤波的过程中，常采用频域共轭相乘的方法替代时域卷积的方法，因此，每个速度开窗对应一个频域相关的频域开窗，多路频域开窗覆盖了所有相对运动的速度区间。在每个频域开窗中，为了补偿多普勒，相应地调整本地参考信号的中心频率和调制信号的频率，这样多路频域开窗就形成了多路与接收信号对应的参考信号。最终，在最接近实际接收信号一路开窗中，将完成最有效的相关或匹配滤波。
在这样的多路开窗中，调整后的本地参考信号的中心频率和调制信号的频率和实际接收信号的特征较为接近，相关或匹配滤波之后的信号残留的多普勒频率会被约束到离开窗中心频率一定的范围内，此时，频率误差被控制到一定的范围内，以上过程被称为信号的捕获。
完成信号的捕获之后，需对信号残留的多普勒频率（频差）进行实时补偿，并保持对上述误差的跟踪，以随时校正上述误差，对该误差的跟踪过程是相对运动速度跟踪的核心，这一过程被称为信号的跟踪。通常的跟踪方法是利用锁相环为主的反馈控制电路，利用外部输入的参考信号控制环路内部振荡信号的频率和相位，实现输出信号的频率和相位对输入信号的频率和相位的自动跟踪。
但是，为了提高通信信号的保密性和抗干扰性，通信系统往往会采用跳频技术，也就是通信系统的载波频率每经过一定的时间（称为一跳）就随机跳变一次。在频率跳变的过程中，如果采用传统锁相环技术进行跟踪，将导致每一跳的输入信号的参考频率都要进行切换，而每次切换都可能导致相位瞬变并引起振荡，所以传统锁相环技术并不能很好地完成跳频通信中信号相对速度的跟踪。
发明内容
鉴于上述状况，有必要针对现有技术中无法准确的进行跳频通信中信号相对速度跟踪的问题，提供一种相对运动速度跟踪方法、装置、可读存储介质及电子设备。
一种相对运动速度跟踪方法，包括：
对当前信息比特的持续时间中每次跳变时的接收信号和参考信号进行相关计算，得到对应的单跳复相关信号；
以预设的中心频率作为基准对各个所述单跳复相关信号进行补偿计算；
对补偿后的各个所述单跳复相关信号进行跳间相参累加计算，并确定累加值的实部和虚部；
根据所述累加值的实部和虚部计算所述当前信息比特对应的相位值，并对所述相位值进行解缠绕处理，以得到处理后的目标相位值；
计算所述当前信息比特对应的目标相位值与上一信息比特对应的目标相位值之间的差值，得到所述当前信息比特对应的相位差；
计算所述相位差对应的频差，并根据所述频差、光速和当前信息比特对应的各跳接收信号的平均中心频率计算相对运动速度偏差。
进一步的，上述相对运动速度跟踪方法，其中，所述单跳复相关信号的计算公式为：
Figure 592040DEST_PATH_IMAGE001
，
其中，
Figure 480362DEST_PATH_IMAGE002
表示第m个信息比特对应的第
Figure 284238DEST_PATH_IMAGE003
跳单跳复相关信号，
Figure 433460DEST_PATH_IMAGE004
表示第m个信息比特对应的第
Figure 516954DEST_PATH_IMAGE005
跳接收信号，
Figure 486047DEST_PATH_IMAGE006
表示第m个信息比特对应的第
Figure 828035DEST_PATH_IMAGE007
跳参考信号，
Figure 566184DEST_PATH_IMAGE008
表示快速傅里叶变换，
Figure 351737DEST_PATH_IMAGE009
表示逆快速傅里叶变换，
Figure 542547DEST_PATH_IMAGE010
表示共轭运算，
Figure 688227DEST_PATH_IMAGE011
表示点乘运算，
Figure 421827DEST_PATH_IMAGE012
为正整数，
Figure 237337DEST_PATH_IMAGE013
。
进一步的，上述相对运动速度跟踪方法，其中，所述单跳复相关信号的补偿计算公式为：
Figure 40077DEST_PATH_IMAGE014
，
其中，
Figure 864813DEST_PATH_IMAGE015
表示虚数，
Figure 718500DEST_PATH_IMAGE016
表示第m个信息比特对应的第
Figure 829544DEST_PATH_IMAGE017
跳的中心频率
Figure 526105DEST_PATH_IMAGE018
与基准中心频率
Figure 764319DEST_PATH_IMAGE019
的频率差，
Figure 456200DEST_PATH_IMAGE020
表示当前信息比特对应的第
Figure 613512DEST_PATH_IMAGE021
跳接收信号和参考信号之间的时间差，
Figure 141577DEST_PATH_IMAGE022
表示第m个信息比特对应的第
Figure 42536DEST_PATH_IMAGE003
跳单跳复相关信号，
Figure 854504DEST_PATH_IMAGE012
为正整数，
Figure 917138DEST_PATH_IMAGE013
。
进一步的，上述相对运动速度跟踪方法，其中，所述对所述相位值进行解缠绕处理的计算公式为：
Figure 57132DEST_PATH_IMAGE023
其中，
Figure 637149DEST_PATH_IMAGE024
表示所述当前信息比特对应的相位值，
Figure 303622DEST_PATH_IMAGE025
表示前一信息比特对应的相位值，
Figure 802737DEST_PATH_IMAGE026
和
Figure 570973DEST_PATH_IMAGE027
分别为对应条件下解缠绕处理后的相位值，
Figure 548156DEST_PATH_IMAGE012
为正整数。
进一步的，上述相对运动速度跟踪方法，其中，所述相位差对应的频差的计算公式为：
Figure 334715DEST_PATH_IMAGE028
，
其中，
Figure 4731DEST_PATH_IMAGE029
表示第m个信息比特对应的频差，
Figure 994684DEST_PATH_IMAGE030
表示第m个信息比特对应的相位差，
Figure 41137DEST_PATH_IMAGE012
为正整数，N为第m个信息比特的持续时间内跳变次数，T为跳频周期。
进一步的，上述相对运动速度跟踪方法，其中，所述根据所述频差、光速和当前信息比特对应的各跳接收信号的平均中心频率计算相对运动速度偏差的步骤包括：
对所述频差进行修正，并根据修正后的所述频差、光速和所述当前信息比特对应的接收信号的平均中心频率计算相对运动速度偏差，其中，所述频差修正公式为：
Figure 682203DEST_PATH_IMAGE031
，其中，
Figure 523120DEST_PATH_IMAGE032
为修正后的频差，
Figure 369DEST_PATH_IMAGE033
为实数，
Figure 709568DEST_PATH_IMAGE029
表示第m个信息比特对应的频差、
Figure 80506DEST_PATH_IMAGE034
表示第m-1个信息比特对应的频差、
Figure 967691DEST_PATH_IMAGE035
表示第1个信息比特至第m个信息比特对应的频差之和，
Figure 56870DEST_PATH_IMAGE012
为正整数。
进一步的，上述相对运动速度跟踪方法，其中，所述相对运动速度偏差
Figure 304180DEST_PATH_IMAGE036
的计算公式为：
Figure 795204DEST_PATH_IMAGE037
，
其中，C为光速、
Figure 853290DEST_PATH_IMAGE038
为第m个信息比特对应的平均中心频率，
Figure 164186DEST_PATH_IMAGE012
为正整数。
本发明还公开了一种相对运动速度跟踪装置，包括：
单跳相关计算模块，用于对当前信息比特的持续时间中每次跳变时的接收信号和参考信号进行相关计算，得到对应的单跳复相关信号；
跳间补偿计算模块，用于以预设的中心频率作为基准对各个所述单跳复相关信号进行补偿计算；
跳间相参累加计算模块，用于对补偿后的各个所述单跳复相关信号进行跳间相参累加计算，并确定累加值的实部和虚部；
相位计算模块，用于根据所述累加值的实部和虚部计算所述当前信息比特对应的相位值；
解缠绕模块，用于对所述相位值进行解缠绕处理，以得到处理后的目标相位值；
相位差计算模块，用于计算所述当前信息比特对应的目标相位值与上一信息比特对应的目标相位值之间的差值，得到所述当前信息比特对应的相位差；
频差计算模块，用于计算所述相位差对应的频差；
相对运动速度偏差计算模块，用于根据所述频差、光速和当前信息比特对应的各跳接收信号的平均中心频率计算相对运动速度偏差。
进一步的相对运动速度跟踪装置，还包括：
频差修正模块，用于对所述频差进行修正；
所述相对运动速度偏差计算模块用于根据光速、当前信息比特对应的接收信号的平均中心频率，以及修正后的所述频差计算相对运动速度偏差。
本发明技术方案还公开了一种可读存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现上述任一项所述的相对运动速度跟踪方法。
本发明技术方案还公开了一种电子设备，包括存储器、处理器以及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现上述任一项所述的相对运动速度跟踪方法。
本发明中，计算每一跳变的单跳复相关信号，并对该单跳复相关信号进行补偿计算，和对各个补偿后的单跳复相关信号进行跳间相参累加计算。根据该累加计算值的实部和虚部计算对应的相位，并对该相位值进行解缠绕处理，得到目标相位值，根据各信息比特对应的目标相位值计算对应的相位差，并根据该对应的相位差计算频差，最后根据该频差、光速和当前信息比特对应的接收信号的平均中心频率计算相对运动速度偏差。本发明通过频差、光速和当前信息比特对应的接收信号的平均中心频率计算相对运动速度偏差，即采用了与现有技术不同的相对运动速度偏差计算方法，其避开了锁相环技术对相位连续变化的依赖，可以高精度地完成跳频通信中信号相对速度的跟踪，速度跟踪精度优于1cm/s。
附图说明
图1为本发明第一实施例中的相对运动速度跟踪方法的流程图；
图2为本发明第二实施例中的相对运动速度跟踪装置的结构框图。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
参照下面的描述和附图，将清楚本发明的实施例的这些和其他方面。在这些描述和附图中，具体公开了本发明的实施例中的一些特定实施方式，来表示实施本发明的实施例的原理的一些方式，但是应当理解，本发明的实施例的范围不受此限制。相反，本发明的实施例包括落入所附加权利要求书的精神和内涵范围内的所有变化、修改和等同物。
请参阅图1，为本发明第一实施例中的相对运动速度跟踪方法，包括步骤S11~S16。
步骤S11，对当前信息比特的持续时间中每次跳变时的接收信号和参考信号进行相关计算，得到对应的单跳复相关信号。
设跳频系统的跳频周期为
Figure 215187DEST_PATH_IMAGE039
，每个信息比特对应的持续时间为固定值，根据该信息比特的持续时间和该跳频周期即可计算出该信息比特对应的载波频率跳变次数N。具体实施时，以一个信息比特为计算单位计算在一个信息比特的持续时间内，每次跳频时，该跳频系统的收发端的相对运动速度偏差。
本实施例以当前信息比特（即第m个信息比特）为例进行说明，
Figure 560718DEST_PATH_IMAGE040
表示第
Figure 789705DEST_PATH_IMAGE041
次频点跳动后的载波频率，
Figure 587897DEST_PATH_IMAGE042
，c表示光在空间中的传播速度。跟踪各个信息比特对应的持续时间内载波频率的跳变，并对当前信息比特的持续时间中每次跳变时的接收信号和参考信号进行相关计算，得到对应的单跳复相关信号。
具体的，第
Figure 708169DEST_PATH_IMAGE043
跳接收信号和参考信号求相关，得到单跳复相关信号
Figure 908206DEST_PATH_IMAGE044
，即：
Figure 308094DEST_PATH_IMAGE045
；
其中，
Figure 593582DEST_PATH_IMAGE046
表示第
Figure 251965DEST_PATH_IMAGE047
个信息比特对应的第
Figure 447454DEST_PATH_IMAGE048
跳接收信号，
Figure 142878DEST_PATH_IMAGE049
表示第
Figure 40296DEST_PATH_IMAGE050
个信息比特对应的第
Figure 112157DEST_PATH_IMAGE051
跳参考信号，
Figure 162152DEST_PATH_IMAGE052
表示快速傅里叶变换，
Figure 294057DEST_PATH_IMAGE053
表示逆快速傅里叶变换，
Figure 413191DEST_PATH_IMAGE054
表示共轭运算，
Figure 288743DEST_PATH_IMAGE055
表示点乘运算。
步骤S12，以预设的中心频率作为基准对各个所述单跳复相关信号进行补偿计算。
其中，单跳复相关信号的补偿计算公式为：
Figure 927666DEST_PATH_IMAGE056
，
其中，
Figure 620685DEST_PATH_IMAGE057
表示虚数，
Figure 102481DEST_PATH_IMAGE058
表示第m个信息比特对应的第
Figure 391511DEST_PATH_IMAGE059
跳的中心频率
Figure 275154DEST_PATH_IMAGE018
与基准中心频率
Figure 873494DEST_PATH_IMAGE060
的频率差，
Figure 842587DEST_PATH_IMAGE061
表示当前信息比特对应的第
Figure 935308DEST_PATH_IMAGE062
跳接收信号和参考信号之间的时间差。
步骤S13，对补偿后的各个所述单跳复相关信号进行跳间相参累加计算，并确定累加值的实部和虚部。
对当前信息比特即第
Figure 673457DEST_PATH_IMAGE063
个信息比特的持续时间内的
Figure 442699DEST_PATH_IMAGE064
跳复相关信号
Figure 899088DEST_PATH_IMAGE065
累加求和，分别用
Figure 529921DEST_PATH_IMAGE066
和
Figure 653734DEST_PATH_IMAGE067
表示所述累加和的实部和虚部，即：
Figure 328298DEST_PATH_IMAGE068
；
Figure 271983DEST_PATH_IMAGE069
；
其中，
Figure 706507DEST_PATH_IMAGE070
表示求实部，
Figure 419248DEST_PATH_IMAGE071
表示求虚部。
步骤S14，根据所述累加值的实部和虚部计算所述当前信息比特对应的相位值，并对所述相位值进行解缠绕处理，以得到处理后的目标相位值。
利用反正切算法，得到所述累加值的相位
Figure 795872DEST_PATH_IMAGE072
，即：
Figure 836640DEST_PATH_IMAGE073
。
对相位
Figure 933909DEST_PATH_IMAGE074
进行解缠绕操作，步骤如下：
Figure 914807DEST_PATH_IMAGE023
其中，
Figure 806540DEST_PATH_IMAGE075
表示所述当前信息比特对应的相位值，
Figure 600183DEST_PATH_IMAGE076
表示前一信息比特对应的相位值，
Figure 501143DEST_PATH_IMAGE026
和
Figure 313110DEST_PATH_IMAGE027
分别为对应条件下解缠绕处理后的相位值。
即当当前信息比特对应的相位值
Figure 375744DEST_PATH_IMAGE077
与前一信息比特对应的相位值的差值大于0.4π，则进行一次解缠绕处理，得到当前信息比特对应的目标相位值为
Figure 656684DEST_PATH_IMAGE078
；若当经过一次解缠绕处理后的相位值大于π时，则进行二次解缠绕处理，得到当前信息比特对应的目标相位值为
Figure 95756DEST_PATH_IMAGE079
，也即是在最初的相位值的基层上减去3π。
同理，当当前信息比特对应的相位值
Figure 762229DEST_PATH_IMAGE077
与前一信息比特对应的相位值的差值小于-0.4π，则进行一次解缠绕处理，得到当前信息比特对应的目标相位值为
Figure 261344DEST_PATH_IMAGE080
；若当经过一次解缠绕处理后的相位值小于-π时，则进行二次解缠绕处理，得到当前信息比特对应的目标相位值为
Figure 764000DEST_PATH_IMAGE081
，也即是在最初的相位值的基层上加3π。
当当前信息比特对应的相位值
Figure 6763DEST_PATH_IMAGE077
与前一信息比特对应的相位值的差值小于或等于0.4π且大于或等于-0.4π时，则其相位值不变。
步骤S15，计算所述当前信息比特对应的目标相位值与上一信息比特对应的目标相位值之间的差值，得到所述当前信息比特对应的相位差。
求相位差，
Figure 527743DEST_PATH_IMAGE082
，即计算解缠绕处理后第m信息比特和第m-1个信息比特对应的目标相位值之间的差值。
步骤S16，计算所述相位差对应的频差，并根据所述频差、光速和当前信息比特对应的各跳接收信号的平均中心频率计算相对运动速度偏差。
所述相位差对应的频差的计算公式为：
Figure 197759DEST_PATH_IMAGE028
，
其中，
Figure 187711DEST_PATH_IMAGE029
表示频差，
Figure 968585DEST_PATH_IMAGE083
表示所述当前信息比特对应的相位差，N为当前信息比特的持续时间内载波频率跳变次数，T为跳频周期。
进一步的，为了提高相对运动速度偏差的准确性，需要对该频差进行修正，并根据光速、所述当前信息比特对应的各跳接收信号的平均中心频率，以及修正后的所述频差计算相对运动速度偏差。
所述频差修正公式为：
Figure 219438DEST_PATH_IMAGE084
，其中
Figure 184989DEST_PATH_IMAGE085
是实数。
该相对运动速度偏差的计算公式为：
Figure 786872DEST_PATH_IMAGE086
，
其中，所述
Figure 512382DEST_PATH_IMAGE032
为修正后的频差，C为光速、
Figure 617742DEST_PATH_IMAGE087
为第m个信息比特对应的各接收信号的平均中心频率。
本实施例中，计算每一跳变的单跳复相关信号，并对该单跳复相关信号进行补偿计算，和对各个补偿后的单跳复相关信号进行跳间相参累加计算。根据该累加计算值的实部和虚部计算对应的相位，并对该相位值进行解缠绕处理，得到目标相位值，根据各信息比特对应的目标相位值计算对应的相位差，并根据该对应的相位差计算频差，最后根据该频差、光速和当前信息比特对应的各接收信号的平均中心频率计算相对运动速度偏差。
下面以一具体的实施例为例进行说明。
预设发射信号的基准中心频率
Figure 19773DEST_PATH_IMAGE088
，跳频周期为
Figure 984318DEST_PATH_IMAGE089
，1bit的信息持续时间10ms内，频点跳动100次，接收信号与参考信号的时间差为
Figure 106995DEST_PATH_IMAGE090
。
第一步：对第
Figure 457073DEST_PATH_IMAGE091
个信息比特对应的第
Figure 905372DEST_PATH_IMAGE092
跳接收信号和参考信号求相关，得到单跳复相关信号
Figure 91634DEST_PATH_IMAGE093
，即：
Figure 18002DEST_PATH_IMAGE094
；
其中，
Figure 488166DEST_PATH_IMAGE095
表示第
Figure 841787DEST_PATH_IMAGE096
个信息比特对应的第
Figure 515345DEST_PATH_IMAGE048
跳接收信号，
Figure 979825DEST_PATH_IMAGE097
表示第
Figure 179862DEST_PATH_IMAGE098
个信息比特对应的第
Figure 829018DEST_PATH_IMAGE099
跳参考信号，
Figure 114506DEST_PATH_IMAGE100
表示快速傅里叶变换，
Figure 523621DEST_PATH_IMAGE101
表示逆快速傅里叶变换，
Figure 702799DEST_PATH_IMAGE102
表示共轭运算，
Figure 663802DEST_PATH_IMAGE103
表示点乘运算，
Figure 311952DEST_PATH_IMAGE104
为正整数，
Figure 118234DEST_PATH_IMAGE105
。
第二步：以
Figure 417497DEST_PATH_IMAGE106
作为基准，对100个单跳复相关信号
Figure 283822DEST_PATH_IMAGE107
进行补偿，即：
Figure 419268DEST_PATH_IMAGE108
，
其中，
Figure 29241DEST_PATH_IMAGE109
表示虚数符号，
Figure 183011DEST_PATH_IMAGE110
表示第
Figure 485816DEST_PATH_IMAGE111
个信息比特对应的第
Figure 842979DEST_PATH_IMAGE048
跳的中心频率
Figure 256643DEST_PATH_IMAGE112
与基准中心频率
Figure 264919DEST_PATH_IMAGE113
的频率差，
Figure 738626DEST_PATH_IMAGE114
。
第三步：对第
Figure 583085DEST_PATH_IMAGE115
个信息比特持续时间内的
Figure 534860DEST_PATH_IMAGE116
跳复相关信号
Figure 928801DEST_PATH_IMAGE117
累加求和，分别用
Figure 573409DEST_PATH_IMAGE118
和
Figure 905165DEST_PATH_IMAGE119
表示所述累加和的实部和虚部，即：
Figure 660631DEST_PATH_IMAGE120
其中，
Figure 377920DEST_PATH_IMAGE121
表示求实部，
Figure 193430DEST_PATH_IMAGE122
表示求虚部。
第四步：利用反正切算法，得到所述累加和的相位
Figure 278060DEST_PATH_IMAGE123
，即：
Figure 961851DEST_PATH_IMAGE124
第五步：对相位
Figure 674592DEST_PATH_IMAGE125
进行解缠绕操作，步骤如下：
Figure 270790DEST_PATH_IMAGE126
第六步：求相位差，即
Figure 701771DEST_PATH_IMAGE127
。
第七步：求频差，即
Figure 923674DEST_PATH_IMAGE128
。
第八步：修正偏差，即
Figure 22080DEST_PATH_IMAGE129
，其中，预设值
Figure 789179DEST_PATH_IMAGE130
分别为：
Figure 707456DEST_PATH_IMAGE131
。
第九步：计算相对运动速度偏差，即
Figure 998629DEST_PATH_IMAGE132
，其中
Figure 295750DEST_PATH_IMAGE133
为第m个信息比特对应的N（100）跳信号的中心频率的平均值。
请参阅图2，为本发明第二实施例中的相对运动速度跟踪装置，包括：
单跳相关计算模块21，用于对当前信息比特的持续时间中每次跳变时的接收信号和参考信号进行相关计算，得到对应的单跳复相关信号；
跳间补偿计算模块22，用于以预设的中心频率作为基准对各个所述单跳复相关信号进行补偿计算；
跳间相参累加计算模块23，用于对补偿后的各个所述单跳复相关信号进行跳间相参累加计算，并确定累加值的实部和虚部；
相位计算模块24，用于根据所述累加值的实部和虚部计算所述当前信息比特对应的相位值；
解缠绕模块25，用于对所述相位值进行解缠绕处理，以得到处理后的目标相位值；
相位差计算模块26，用于计算所述当前信息比特对应的目标相位值与上一信息比特对应的目标相位值之间的差值，得到所述当前信息比特对应的相位差。
频差计算模块27，用于计算所述相位差对应的频差；
相对运动速度偏差计算模块28，用于根据所述频差、光速和当前信息比特对应的各跳接收信号的平均中心频率计算相对运动速度偏差。
进一步的，上述相对运动速度跟踪装置还包括：
频差修正模块，用于对所述频差进行修正；
所述相对运动速度偏差计算模块28用于根据光速、当前信息比特对应的各跳接收信号的平均中心频率，以及修正后的所述频差计算相对运动速度偏差。
需要说明的是，上述各个模块可以是功能模块也可以是程序模块，既可以通过软件来实现，也可以通过硬件来实现。对于通过硬件来实现的模块而言，上述各个模块可以位于同一处理器中；或者上述各个模块还可以按照任意组合的形式分别位于不同的处理器中。
本发明实施例所提供的相对运动速度跟踪装置，其实现原理及产生的技术效果和前述方法实施例相同，为简要描述，装置实施例部分未提及之处，可参考前述方法实施例中相应内容。
本发明实施例还提供了一种可读存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现上述任一项所述的相对运动速度跟踪方法。
本发明实施例还提供了一种电子设备，包括存储器、处理器以及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现上述任一项所述的相对运动速度跟踪方法。
在流程图中表示或在此以其他方式描述的逻辑和/或步骤，例如，可以被认为是用于实现逻辑功能的可执行指令的定序列表，可以具体实现在任何计算机可读介质中，以供指令执行系统、装置或设备（如基于计算机的系统、包括处理器的系统或其他可以从指令执行系统、装置或设备取指令并执行指令的系统）使用，或结合这些指令执行系统、装置或设备而使用。就本说明书而言，“计算机可读介质”可以是任何可以包含、存储、通信、传播或传输程序以供指令执行系统、装置或设备或结合这些指令执行系统、装置或设备而使用的装置。
计算机可读介质的更具体的示例（非穷尽性列表）包括以下：具有一个或多个布线的电连接部（电子装置），便携式计算机盘盒（磁装置），随机存取存储器（RAM），只读存储器（ROM），可擦除可编辑只读存储器（EPROM或闪速存储器），光纤装置，以及便携式光盘只读存储器（CDROM）。另外，计算机可读介质甚至可以是可在其上打印所述程序的纸或其他合适的介质，因为可以例如通过对纸或其他介质进行光学扫描，接着进行编辑、解译或必要时以其他合适方式进行处理来以电子方式获得所述程序，然后将其存储在计算机存储器中。
应当理解，本发明的各部分可以用硬件、软件、固件或它们的组合来实现。在上述实施方式中，多个步骤或方法可以用存储在存储器中且由合适的指令执行系统执行的软件或固件来实现。例如，如果用硬件来实现，和在另一实施方式中一样，可用本领域公知的下列技术中的任一项或他们的组合来实现：具有用于对数据信号实现逻辑功能的逻辑门电路的离散逻辑电路，具有合适的组合逻辑门电路的专用集成电路，可编程门阵列（PGA），现场可编程门阵列（FPGA）等。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种相对运动速度跟踪方法，其特征在于，包括：
对当前信息比特的持续时间中每次跳变时的接收信号和参考信号进行相关计算，得到对应的单跳复相关信号；
以预设的中心频率作为基准对各个所述单跳复相关信号进行补偿计算；
对补偿后的各个所述单跳复相关信号进行跳间相参累加计算，并确定累加值的实部和虚部；
根据所述累加值的实部和虚部计算所述当前信息比特对应的相位值，并对所述相位值进行解缠绕处理，以得到处理后的目标相位值；
计算所述当前信息比特对应的目标相位值与上一信息比特对应的目标相位值之间的差值，得到所述当前信息比特对应的相位差；
计算所述相位差对应的频差，并根据所述频差、光速和当前信息比特对应的各跳接收信号的平均中心频率计算相对运动速度偏差。
2.如权利要求1所述的相对运动速度跟踪方法，其特征在于，所述单跳复相关信号的计算公式为：
Figure 294726DEST_PATH_IMAGE001
，
其中，
Figure 986607DEST_PATH_IMAGE002
表示第m个信息比特对应的第
Figure 409498DEST_PATH_IMAGE003
跳单跳复相关信号，
Figure 203142DEST_PATH_IMAGE004
表示第m个信息比特对应的第
Figure 838523DEST_PATH_IMAGE005
跳接收信号，
Figure 650490DEST_PATH_IMAGE006
表示第m个信息比特对应的第
Figure 978703DEST_PATH_IMAGE007
跳参考信号，
Figure 259643DEST_PATH_IMAGE008
表示快速傅里叶变换，
Figure 88927DEST_PATH_IMAGE009
表示逆快速傅里叶变换，
Figure 630767DEST_PATH_IMAGE010
表示共轭运算，
Figure 5248DEST_PATH_IMAGE011
表示点乘运算，
Figure 898117DEST_PATH_IMAGE012
为正整数，
Figure 999934DEST_PATH_IMAGE013
。
3.如权利要求1所述的相对运动速度跟踪方法，其特征在于，所述单跳复相关信号的补偿计算公式为：
Figure 802805DEST_PATH_IMAGE014
，
其中，
Figure 472821DEST_PATH_IMAGE015
表示虚数，
Figure 735479DEST_PATH_IMAGE016
表示第m个信息比特对应的第
Figure 781932DEST_PATH_IMAGE017
跳的中心频率
Figure 173731DEST_PATH_IMAGE018
与基准中心频率
Figure 14648DEST_PATH_IMAGE019
的频率差，
Figure 6743DEST_PATH_IMAGE020
表示当前信息比特对应的第
Figure 732254DEST_PATH_IMAGE021
跳接收信号和参考信号之间的时间差，
Figure 103192DEST_PATH_IMAGE022
表示第m个信息比特对应的第
Figure 505224DEST_PATH_IMAGE003
跳单跳复相关信号，
Figure 204189DEST_PATH_IMAGE012
为正整数，
Figure 592445DEST_PATH_IMAGE013
。
4.如权利要求1所述的相对运动速度跟踪方法，其特征在于，所述对所述相位值进行解缠绕处理的计算公式为：
Figure 942524DEST_PATH_IMAGE023
其中，
Figure 390823DEST_PATH_IMAGE024
表示所述当前信息比特对应的相位值，
Figure 842664DEST_PATH_IMAGE025
表示前一信息比特对应的相位值，
Figure 769032DEST_PATH_IMAGE026
和
Figure 973617DEST_PATH_IMAGE027
分别为对应条件下解缠绕处理后的相位值，
Figure 592817DEST_PATH_IMAGE012
为正整数。
5.如权利要求1所述的相对运动速度跟踪方法，其特征在于，所述相位差对应的频差的计算公式为：
Figure 266375DEST_PATH_IMAGE028
，
其中，
Figure 730855DEST_PATH_IMAGE029
表示第m个信息比特对应的频差，
Figure 321105DEST_PATH_IMAGE030
表示第m个信息比特对应的相位差，
Figure 986572DEST_PATH_IMAGE012
为正整数，N为第m个信息比特的持续时间内跳变次数，T为跳频周期。
6.如权利要求1所述的相对运动速度跟踪方法，其特征在于，所述根据所述频差、光速和当前信息比特对应的各跳接收信号的平均中心频率计算相对运动速度偏差的步骤包括：
对所述频差进行修正，并根据修正后的所述频差、光速和所述当前信息比特对应的接收信号的平均中心频率计算相对运动速度偏差，其中，所述频差修正公式为：
Figure 6481DEST_PATH_IMAGE031
，其中，
Figure 664864DEST_PATH_IMAGE032
为修正后的频差，
Figure 984987DEST_PATH_IMAGE033
为实数，
Figure 821356DEST_PATH_IMAGE029
表示第m个信息比特对应的频差、
Figure 718774DEST_PATH_IMAGE034
表示第m-1个信息比特对应的频差、
Figure 790635DEST_PATH_IMAGE035
表示第1个信息比特至第m个信息比特对应的频差之和，
Figure 840631DEST_PATH_IMAGE012
为正整数。
7.如权利要求6所述的相对运动速度跟踪方法，其特征在于，所述相对运动速度偏差
Figure 706956DEST_PATH_IMAGE036
的计算公式为：
Figure 91669DEST_PATH_IMAGE037
，
其中，C为光速、
Figure 967221DEST_PATH_IMAGE038
为第m个信息比特对应的平均中心频率，
Figure 871724DEST_PATH_IMAGE012
为正整数。
8.一种相对运动速度跟踪装置，其特征在于，包括：
单跳相关计算模块，用于对当前信息比特的持续时间中每次跳变时的接收信号和参考信号进行相关计算，得到对应的单跳复相关信号；
跳间补偿计算模块，用于以预设的中心频率作为基准对各个所述单跳复相关信号进行补偿计算；
跳间相参累加计算模块，用于对补偿后的各个所述单跳复相关信号进行跳间相参累加计算，并确定累加值的实部和虚部；
相位计算模块，用于根据所述累加值的实部和虚部计算所述当前信息比特对应的相位值；
解缠绕模块，用于对所述相位值进行解缠绕处理，以得到处理后的目标相位值；
相位差计算模块，用于计算所述当前信息比特对应的目标相位值与上一信息比特对应的目标相位值之间的差值，得到所述当前信息比特对应的相位差；
频差计算模块，用于计算所述相位差对应的频差；
相对运动速度偏差计算模块，用于根据所述频差、光速和当前信息比特对应的各跳接收信号的平均中心频率计算相对运动速度偏差。
9.一种可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，该程序被处理器执行时实现如权利要求1至7中任一项所述的相对运动速度跟踪方法。
10.一种电子设备，包括存储器、处理器以及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述计算机程序时实现如权利要求1至7中任一项所述的相对运动速度跟踪方法。
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