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专利号: 2019105548547
申请人: 浙江理工大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 测量;测试
更新日期:2024-01-05
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种基于迭代计算的PGC相位解调误差实时补偿方法,其特征在于:

步骤1)干涉信号经模数转换后进入现场可编程逻辑门阵列信号处理器(FPGA),与本地参考信号相乘并经低通滤波处理,计算获得一对包含待测相位的正交信号P和Q:A=RJ1(m)cosθ

B=RJ2(m)cos2θ

其中,A和B分别表示正交信号P和Q的幅值,R为干涉信号交流分量幅值,J1(m)和J2(m)分别为第一类的一阶和二阶贝塞尔函数,m表示调制深度,θ表示载波相位延迟,φ(t)表示待测相位;

2 2

步骤2)对正交信号P和Q进行平方运算,进一步获得平方向量H=(P ,Q ,1);结合正交信号P和Q的幅值定义参数向量X=(R2/A2,R2/B2,-R2),R为干涉信号交流分量幅值,平方向量和参数向量满足下列关系式:其中,上标T表示转置;

结合平方向量H对参数向量X进行预测,k表示预测的次数,k=0,1,2,3……,参数向量X的预测值表示为xk=(ak,bk,ck),其中ak,bk,ck分别表示对R2/A2、R2/B2、-R2的预测值,参数向量X的预测值初始为x0=(1,1,-1),第k次预测时计算平方向量Hk,结合平方向量Hk与参数向量的预测值xk计算第k次预测时的误差,得到预测误差Ek:步骤3)求得增益矩阵Gk:

Gk=2NkHkT(HkNkHkT+(2akPk)2+(2bkQk)2)-1

其中,I为单位矩阵,Nk表示中间矩阵,其初始值等于单位矩阵I;

步骤4)运用第k次的预测误差Ek、增益矩阵Gk以及参数向量预测值xk计算获得第k+1次参数向量预测值xk+1,并且:xk+1=xk-GkEk

步骤5)重复上述步骤进行多次迭代计算,参数向量的预测值xk将逐步逼近参数向量的真实值;当相邻两次参数向量预测值xk与xk-1的差值小于预测阈值时,取最后的参数向量预测值xk采用以下公式计算正交信号P和Q对应的幅值修正系数A*和B*:步骤6)采用以下公式根据幅值修正系数A*和B*对正交信号P和Q进行修正,获得修正的正交信号P*和Q*:进一步根据下式获得补偿后的待测相位 实现PGC相位解调误差实时补偿:

2.根据权利要求1所述的一种基于迭代计算的PGC相位解调误差实时补偿方法,其特征在于:所述方法采用以下系统,系统包括频率综合器(1)、第一乘法器(2)、第一低通滤波器(3)、基于迭代计算的修正系数计算模块(4)、第一除法器(5)、第二乘法器(6)、第二低通滤波器(7)、第二除法器(8)和反正切运算器(9);干涉信号输入到至第一乘法器(2)和第二乘法器(6)的输入端,频率综合器(1)的两个输出端分别连接至第一乘法器(2)和第二乘法器(6)的输入端,第一乘法器(2)的输出端连接至第一低通滤波器(3)的输入端,第二乘法器(6)的输出端连接至第二低通滤波器(7)的输入端,第一低通滤波器(3)的输出端分别连接至基于迭代计算的修正系数计算模块(4)的输入端和第一除法器(5)的输入端,第二低通滤波器(7)的输出端分别连接至基于迭代计算的修正系数计算模块(4)的输入端和第一除法器(8)的输入端,基于迭代计算的修正系数计算模块(4)的两个输出端分别连接至第一除法器(5)和第二除法器(8)的输入端,第一除法器(5)和第二除法器(8)的输出端分别连接至反正切运算器(9)的输入端,反正切运算器(9)输出待测相位。

3.根据权利要求2所述的一种基于迭代计算的PGC相位解调误差实时补偿方法,其特征在于:所述的基于迭代计算的修正系数计算模块(4)包括平方向量计算模块(401)、预测误差计算模块(402)、增益矩阵计算模块(403)、参数向量预测值计算模块(404)、幅值修正系数计算模块(405);第一低通滤波器(3)和第二低通滤波器(7)的输出端连接到平方向量计算模块(401)的输入端,平方向量计算模块(401)的输出端分别连接到预测误差计算模块(402)、增益矩阵计算模块(403)和参数向量预测值计算模块(404)的输入端,预测误差计算模块(402)和增益矩阵计算模块(403)的输出端连接到参数向量预测值计算模块(404)的输入端,参数向量预测值计算模块(404)的输出端反馈连接到参预测误差计算模块(402)的输入端并连接到幅值修正系数计算模块(405)的输入端,幅值修正系数计算模块(405)连接到第一除法器(5)和第一除法器(8)。