CN113237492B - 一种初相稳定性判定方法、存储介质及电子设备 - Google Patents

Abstract

本发明涉及信息获取与处理，特别涉及一种初相稳定性判定方法、存储介质及电子设备。该方法包括：步骤1，生成基准信号S_ref；步骤2，按预设时间段连续获取VLBI记录系统的记录数据S_n(t)；步骤3，对所述基准信号S_ref以及所述记录数据S_n(t)进行互相关计算；步骤4，根据互相关计算结果Scor_n(t)进行残余相位序列计算；步骤5，根据残余相位序列的计算结果Φ_n(t)计算相位变化率均值φ_ref；步骤6，根据相位变化率均值φ_ref计算预设时间段端点时刻的差分相位

以及基准差分相位Φ_ref；步骤7，根据所述差分相位

以及所述基准差分相位Φ_ref判断VLBI记录系统的初相是否稳定。本发明能够解决对于初相稳定性的判定方法准确度较低的问题。

Description

一种初相稳定性判定方法、存储介质及电子设备

技术领域

本发明涉及信息获取与处理技术领域，尤其涉及一种初相稳定性判定方法、存储介质及电子设备。

背景技术

VLBI技术是支撑深空探测器轨道测定的重要技术手段，通常采用分时采集记录模式，为有效抑制系统误差，通常采用时域差分的工作模式，即要求系统时延、相位在差分弧段内保持稳定，采集记录设备的初相稳定性是影响VLBI测量精度的重要因素，直接影响系统测量精度，但现有技术中对于初相稳定性的判定方法准确度较低。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种初相稳定性判定方法、存储介质及电子设备。

本发明解决上述技术问题的技术方案如下：一种基于VLBI记录系统的初相稳定性判定方法，包括：

步骤1，生成基准信号S_ref；

步骤2，按预设时间段连续获取VLBI记录系统的记录数据S_n(t)；

步骤3，对所述基准信号S_ref以及所述记录数据S_n(t)进行互相关计算；

步骤4，根据互相关计算结果Scor_n(t)进行残余相位序列计算；

步骤5，根据残余相位序列的计算结果Φ_n(t)计算相位变化率均值φ_ref；

步骤6，根据相位变化率均值φ_ref计算预设时间段端点时刻的差分相位

以及基准差分相位Φ_ref；

步骤7，根据所述差分相位

以及所述基准差分相位Φ_ref判断VLBI记录系统的初相是否稳定。

本发明的有益效果是：通过利用高稳频率源产生基准信号S_ref，VLBI记录系统分时段、变参数采集记录数据S_n(t)，对记录数据S_n(t)与基准信号S_ref进行互相关计算，获取全部采集序列的残余相位信息，通过拟合残余相位，判断系统初相稳定性指标，可以实现对单站记录设备的初相绝对稳定性的评估，还可以有效抑制系统误差，并在深空测控干涉测量领域具有显著的应用前景。

在上述技术方案的基础上，本发明还可以做如下改进。

进一步，步骤1具体为：

通过高稳频率源生成基准信号S_ref，基准信号S_ref的计算公式为：

S_ref＝exp(j·2π·f_ref·t)

其中，f_ref为基准信号频率，t为信号时间，j为虚数单位。

进一步，步骤2具体为：

获取VLBI记录系统的记录数据S_n(t)的公式为：

S_n(t)＝exp[j·2π·(f_ref-f_Ln)·t_M]

其中，n表示第n个时间段，f_Ln为n个时间段的本振频率，

t_M为该时间段内的采样点序列，F_n为第n个时间段的采样频率。

进一步，步骤3具体为：

对所述基准信号S_ref以及所述记录数据进行互相关计算，得到互相关计算结果Scor_n(t)，公式为：

其中，conj()为复共轭计算，M为进行互相关计算的数据点数，S_n(t_i)为第n个预设时间段的VLBI记录系统的记录数据。

进一步，步骤4具体为：

根据互相关计算结果Scor_n(t)进行残余相位序列计算，得到残余相位序列的计算结果Φ_n(t)，计算公式为：

Φ_n(t)＝angle{Scor_n(t)}

其中，angle{}为取幅角计算。

进一步，步骤5具体为：

根据残余相位序列的计算结果Φ_n(t)计算相位变化率均值φ_ref，公式为：

其中，N为全部N个时间段，R为每个时间段内互相关计算得到的残余相位数，t_i为第i个时间段的起始时刻，Φ_n(t_i+1)为第n个预设时间内的第i+1个残余相位，Φ_n(t_i)为第n个预设时间内的第i个残余相位。

进一步，步骤6具体为：

根据相位变化率均值φ_ref计算预设时间段端点时刻的差分相位

以及基准差分相位Φ_ref，基准差分相位Φ_ref计算公式为：

Φ_ref＝φ_ref·(t_n+1，1-t_n，M)

差分相位

计算公式为：

其中，t_n+1，1为第n+1个时间段的第一个点的时间，t_n，M为第n个时间段的最后一个点的时间，Φ_n+1(t₁)为第n+1个预设时间内的第一个残余相位，Φ_n(t_M)为第n个预设时间内的第M个残余相位。

进一步，步骤7具体为：

根据所述差分相位

以及所述基准差分相位Φ_ref差值的绝对值与阈值的比较判断VLBI记录系统的初相是否稳定，具体为：

当

时，判定VLBI记录系统的初相稳定；

其中，

为初相稳定性指标。

本发明解决上述技术问题的另一种技术方案如下：一种存储介质，所述存储介质中存储有指令，当计算机读取所述指令时，使所述计算机执行如上述任一项所述的一种基于VLBI记录系统的初相稳定性判定方法。

本发明的有益效果是：通过利用高稳频率源产生基准信号S_ref，VLBI记录系统分时段、变参数采集记录数据S_n(t)，对记录数据S_n(t)与基准信号S_ref进行互相关计算，获取全部采集序列的残余相位信息，通过拟合残余相位，判断系统初相稳定性指标，可以实现对单站记录设备的初相绝对稳定性的评估，还可以有效抑制系统误差，并在深空测控干涉测量领域具有显著的应用前景。

本发明解决上述技术问题的另一种技术方案如下：一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在所述存储器上并在所述处理器上运行的程序，所述处理器执行所述程序时实现如上述任一项所述的一种基于VLBI记录系统的初相稳定性判定方法的步骤。

本发明的有益效果是：通过利用高稳频率源产生基准信号S_ref，VLBI记录系统分时段、变参数采集记录数据S_n(t)，对记录数据S_n(t)与基准信号S_ref进行互相关计算，获取全部采集序列的残余相位信息，通过拟合残余相位，判断系统初相稳定性指标，可以实现对单站记录设备的初相绝对稳定性的评估，还可以有效抑制系统误差，并在深空测控干涉测量领域具有显著的应用前景。

附图说明

图1为本发明一种初相稳定性判定方法实施例提供的流程示意图；

图2为本发明一种初相稳定性判定方法实施例提供的实际采集数据获取的残余相位结果示意图。

具体实施方式

以下对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。

如图1所示，一种基于VLBI记录系统的初相稳定性判定方法，包括：

步骤1，生成基准信号S_ref；

步骤2，按预设时间段连续获取VLBI记录系统的记录数据S_n(t)；

步骤3，对基准信号S_ref以及记录数据S_n(t)进行互相关计算；

步骤4，根据互相关计算结果Scor_n(t)进行残余相位序列计算；

步骤5，根据残余相位序列的计算结果Φ_n(t)计算相位变化率均值φ_ref；

步骤6，根据相位变化率均值φ_ref计算预设时间段端点时刻的差分相位

以及基准差分相位Φ_ref；

步骤7，根据差分相位

以及基准差分相位Φ_ref判断VLBI记录系统的初相是否稳定。

在一些可能的实施方式中，通过利用高稳频率源产生基准信号S_ref，VLBI记录系统分时段、变参数采集记录数据S_n(t)，对记录数据S_n(t)与基准信号S_ref进行互相关计算，获取全部采集序列的残余相位信息，通过拟合残余相位，判断系统初相稳定性指标，可以实现对单站记录设备的初相绝对稳定性的评估，还可以有效抑制系统误差，并在深空测控干涉测量领域具有显著的应用前景，获取的残余相位可参考图2。

需要注意的是，全部数据包含N个预设时间段，每个预设时间段内连续记录数据，每个预设时间段内分成若干个子数据段，每个子数据段的原始数据点数为M，每个子数据段对应一个相位值。通常采用高稳频率源生成基准信号S_ref，为了便于理解，预设时间段以1s为例，按预设时间段连续获取VLBI记录系统的记录数据S_n(t)可以理解为：按照分时以及变参数的形式采集记录数据，按工作模式，系统是一段时间一段时间的记录，每段时间称为SCAN，相邻两段时间有一定间隔，所以是分时；每段时间的采集参数可能变化也可能不变，所以是变参数。

在上述技术方案的基础上，本发明还可以做如下改进。

优选地，在上述任意实施例中，步骤1具体为：

通过高稳频率源生成基准信号S_ref，基准信号S_ref的计算公式为：

S_ref＝exp(j·2π·f_ref·t)

其中，f_ref为基准信号频率，t为信号时间，j为虚数单位。

优选地，在上述任意实施例中，步骤2具体为：

获取VLBI记录系统的记录数据S_n(t)的公式为：

S_n(t)＝exp[j·2π·(f_ref-f_Ln)·t_M]

其中，n表示第n个时间段，f_Ln为n个时间段的本振频率，

t_M为该时间段内的采样点序列，F_n为第n个时间段的采样频率。

优选地，在上述任意实施例中，步骤3具体为：

对基准信号S_ref以及所述记录数据进行互相关计算，得到互相关计算结果Scor_n(t)，公式为：

其中，conj()为复共轭计算，M为进行互相关计算的数据的点数，S_n(t_i)为第n个预设时间段的VLBI记录系统的记录数据。

需要说明的是，每个预设时间段内可能包含多个Scor_n(t)，若包含多个Scor_n(t)则需要对每个Scor_n(t)进行计算得出结果。

优选地，在上述任意实施例中，步骤4具体为：

根据互相关计算结果Scor_n(t)进行残余相位序列计算，得到残余相位序列的计算结果Φ_n(t)，计算公式为：

Φ_n(t)＝angle{Scor_n(t)}

其中，angle{}为取幅角计算。

优选地，在上述任意实施例中，步骤5具体为：

根据残余相位序列的计算结果Φ_n(t)计算相位变化率均值φ_ref，公式为：

其中，N为全部N个时间段，R为每个时间段内互相关计算得到的残余相位数，t_i为第i个时间段的起始时刻，Φ_n(t_i+1)为第n个预设时间内的第i+1个残余相位，Φ_n(t_i)为第n个预设时间内的第i个残余相位。

优选地，在上述任意实施例中，步骤6具体为：

根据相位变化率均值φ_ref计算预设时间段端点时刻的差分相位

以及基准差分相位Φ_ref，基准差分相位Φ_ref计算公式为：

Φ_ref＝φ_ref·(t_n+1，1-t_n，M)

差分相位

计算公式为：

其中，t_n+1，1为第n+1个时间段的第一个点的时间，t_n，M为第n个时间段的最后一个点的时间，Φ_n+1(t₁)为第n+1个预设时间内的第一个残余相位，Φ_n(t_M)为第n个预设时间内的第M个残余相位。

优选地，在上述任意实施例中，步骤7具体为：

根据所述差分相位

以及所述基准差分相位Φ_ref差值的绝对值与阈值的比较判断VLBI记录系统的初相是否稳定，具体为：

当

时，判定VLBI记录系统的初相稳定；

其中，

为初相稳定性指标。

一种存储介质，所述存储介质中存储有指令，当计算机读取所述指令时，使所述计算机执行如上述任一项所述的一种基于VLBI记录系统的初相稳定性判定方法。

在一些可能的实施方式中，通过利用高稳频率源产生基准信号S_ref，VLBI记录系统分时段、变参数采集记录数据S_n(t)，对记录数据S_n(t)与基准信号S_ref进行互相关计算，获取全部采集序列的残余相位信息，通过拟合残余相位，判断系统初相稳定性指标，可以实现对单站记录设备的初相绝对稳定性的评估，还可以有效抑制系统误差，并在深空测控干涉测量领域具有显著的应用前景。

一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在所述存储器上并在所述处理器上运行的程序，所述处理器执行所述程序时实现如上述任一项所述的一种基于VLBI记录系统的初相稳定性判定方法的步骤。

在一些可能的实施方式中，通过利用高稳频率源产生基准信号S_ref，VLBI记录系统分时段、变参数采集记录数据S_n(t)，对记录数据S_n(t)与基准信号S_ref进行互相关计算，获取全部采集序列的残余相位信息，通过拟合残余相位，判断系统初相稳定性指标，可以实现对单站记录设备的初相绝对稳定性的评估，还可以有效抑制系统误差，并在深空测控干涉测量领域具有显著的应用前景。。

读者应理解，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必针对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一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的装置和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的方法实施例仅仅是示意性的，例如，步骤的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个步骤可以结合或者可以集成到另一个步骤，或一些特征可以忽略，或不执行。

上述方法如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。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，或者该技术方案的全部或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中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM，Read-OnlyMemory)、随机存取存储器(RAM，RandomAccessMemory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

以上，仅为本发明的具体实施方式，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，可轻易想到各种等效的修改或替换，这些修改或替换都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

Claims (3)

1.一种基于VLBI记录系统的初相稳定性判定方法，其特征在于，包括：

步骤1，生成基准信号S_ref；

步骤2，按预设时间段连续获取VLBI记录系统的记录数据S_n(t)；

步骤3，对所述基准信号S_ref以及所述记录数据S_n(t)进行互相关计算；

步骤4，根据互相关计算结果Scor_n(t)进行残余相位序列计算；

步骤5，根据残余相位序列的计算结果Φ_n(t)计算相位变化率均值φ_ref；

步骤6，根据相位变化率均值φ_ref计算预设时间段端点时刻的差分相位

以及基准差分相位Φ_ref；

步骤7，根据所述差分相位

以及所述基准差分相位Φ_ref判断VLBI记录系统的初相是否稳定；

其中，步骤1具体为：

通过高稳频率源生成基准信号S_ref，基准信号S_ref的计算公式为：

S_ref＝exp(j·2π·f_ref·t)

其中，f_ref为基准信号频率，t为信号时间，j为虚数单位；

步骤2具体为：

获取VLBI记录系统的记录数据S_n(t)的公式为：

S_n(t)＝exp[j·2π·(f_ref-f_Ln)·t_M]

其中，n表示第n个时间段，f_Ln为n个时间段的本振频率，

t_M为该时间段内的采样点序列，F_n为第n个时间段的采样频率；

步骤3具体为：

对所述基准信号S_ref以及所述记录数据进行互相关计算，得到互相关计算结果Scor_n(t)，公式为：

其中，conj()为复共轭计算，M为进行互相关计算的数据点数，S_n(t_i)为第n个预设时间段的VLBI记录系统的记录数据；

步骤4具体为：

根据互相关计算结果Scor_n(t)进行残余相位序列计算，得到残余相位序列的计算结果Φ_n(t)，计算公式为：

Φ_n(t)＝angle{Scor_n(t)}

其中，angle{}为取幅角计算；

步骤5具体为：

根据残余相位序列的计算结果Φ_n(t)计算相位变化率均值φ_ref，公式为：

其中，N为全部N个时间段，R为每个时间段内互相关计算得到的残余相位数，t_i为第i个时间段的起始时刻，Φ_n(t_i+1)为第n个预设时间内的第i+1个残余相位，Φ_n(t_i)为第n个预设时间内的第i个残余相位；

步骤6具体为：

根据相位变化率均值φ_ref计算预设时间段端点时刻的差分相位

以及基准差分相位Φ_ref，基准差分相位Φ_ref计算公式为：

Φ_ref＝φ_ref·(t_n+1,1-t_n,M)

差分相位

计算公式为：

其中，t_n+1,1为第n+1个时间段的第一个点的时间，t_n,M为第n个时间段的最后一个点的时间，Φ_n+1(t₁)为第n+1个预设时间内的第一个残余相位，Φ_n(t_M)为第n个预设时间内的第M个残余相位；步骤7具体为：

根据所述差分相位

以及所述基准差分相位Φ_ref差值的绝对值与阈值的比较判断VLBI记录系统的初相是否稳定，具体为：

当

时，判定VLBI记录系统的初相稳定；

其中，

为初相稳定性指标。

2.一种存储介质，其特征在于，所述存储介质中存储有指令，当计算机读取所述指令时，使所述计算机执行如权利要求1所述的一种基于VLBI记录系统的初相稳定性判定方法。

3.一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在所述存储器上并在所述处理器上运行的程序，其特征在于，所述处理器执行所述程序时实现如权利要求1所述的一种基于VLBI记录系统的初相稳定性判定方法的步骤。

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