一种相位生成载波调解方法、装置、电子设备及存储介质与流程

本发明涉及通信，具体而言，本申请涉及一种相位生成载波调解方法、装置、电子设备及存储介质。

背景技术：

1、在调制解调系统中，解调过程中需要一个准确的载波频率和相位。然而，当信号在传输过程中经历了频率和相位的变化，如多普勒效应、载波漂移、相位抖动等，传统的解调技术容易受到干扰，导致解调结果不准确或丢失数据。

2、对此，相位生成载波解调技术通过引入高频载波信号将待测相位信息转移至高频载波及其高次谐波的边带上，具有抗低频干扰、灵敏度高、动态范围大、抗相位衰落等优点，被广泛应用于干涉型光纤传感器、自混合干涉仪和正弦相位调制干涉仪的相位解调。目前，相位生成载波解调技术主要包括微分交叉相乘算法(pgc-dcm)和反正切算法(pgc-arctan)，解决了传统解调技术易受到干扰导致解调结果不准确或丢失数据的情况。然而，微分交叉相乘算法的运算结果与待测相位呈线性关系，但解调结果受激光光强波动、相位延迟和调制深度的影响。反正切算法消除了光强波动的影响，但仍受相位延迟和调制深度的影响，且引入了非线性误差。因此，现有的相位生成载波解调技术的可靠性较差。

技术实现思路

1、本申请实施例提供了一种相位生成载波调解方法、装置、电子设备及存储介质，用于解决现有的相位生成载波解调技术的可靠性较差的技术问题，提高了解调的准确性。

2、根据本申请实施例的一个方面，提供了一种相位生成载波调解方法，包括：

3、确定与干涉信号所对应的正交分量，所述干涉信号包含高频载波信号以及承载于所述高频载波信号上的待测信号；

4、对所述正交分量进行椭圆拟合，得到椭圆参数；

5、基于所述椭圆参数对所述正交分量进行非线性校正，得到相互正交的待处理信号分量；

6、对所述待处理信号分量进行反正切调解处理，以获得所述待测信号中的相位信息。

7、在一个可能的实现方式中，所述确定与干涉信号所对应的正交分量，包括：

8、将所述干涉信号分别与单倍频载波信号以及二倍频载波信号进行混频后低通滤波，得到一对包含所述待测信号的正交分量，所述正交分量包含相互正交的正弦分量与余弦分量。

9、在一个可能的实现方式中，所述正弦分量包含用于表征所述正弦分量随时间变化的第一幅值及对应的第一偏置；所述余弦分量包含用于表征所述余弦分量随时间变化的第二幅值及对应的第二偏置；

10、所述基于所述椭圆参数对所述正交分量进行非线性校正，得到相互正交的待处理信号分量，包括：

11、确定各椭圆参数与所述第一幅值、所述第一偏置、所述第二幅值及所述第二偏置的映射关系；

12、基于椭圆拟合得到的椭圆参数与所述映射关系，得到所述第一幅值、所述第一偏置、所述第二幅值及所述第二偏置，使得对所述正弦分量与所述余弦分量进行修正，以获得待处理信号分量。

13、在一个可能的实现方式中，所述对所述正交分量进行椭圆拟合，得到椭圆参数，包括：

14、对任一时间下的正交分量进行椭圆拟合，并利用预先建立的椭圆拟合模型进行非线性求解，以输出使所述椭圆拟合模型中所拟合的观测函数最小化时对应的椭圆参数，其中，所述观测函数用以指示所述正交分量与所拟合的椭圆方程之间的偏差。

15、在一个可能的实现方式中，所述利用预先建立的椭圆拟合模型进行非线性求解，包括：

16、针对任一椭圆参数的求解，迭代地利用所述椭圆拟合模型中的预测模型对当前的用于表征椭圆参数的最优状态向量进行预测，以得到下一次的最优状态向量，直至相邻两次得到的最优状态向量的差值达到预设稳定条件，则以当前的最优状态向量作为所述椭圆拟合模型的输出。

17、在一个可能的实现方式中，所述基于所述椭圆参数对所述正交分量进行非线性校正，得到相互正交的待处理信号分量，还包括：

18、将所述椭圆参数输入到所述观测函数中，以针对不相互正交的信号分量进行校正，得到相互正交的待处理信号分量。

19、在一个可能的实现方式中，所述对所述待处理信号分量进行反正切调解处理，以获得所述待测信号中的相位信息，包括：

20、将相互正交的待处理信号分量进行除法运算，得到正切信号；

21、对所述正切信号进行反正切运算后高通滤波，以解调出待测信号，并获得所述待测信号中的相位信息。

22、根据本申请实施例的另一个方面，提供了一种相位生成载波调解装置，包括：

23、正交分量确定模块，用于确定与干涉信号所对应的正交分量，所述干涉信号包含高频载波信号以及承载于所述高频载波信号上的待测信号；

24、椭圆拟合模块，用于对所述正交分量进行椭圆拟合，得到椭圆参数；

25、非线性校正模块，用于基于所述椭圆参数对所述正交分量进行非线性校正，得到相互正交的待处理信号分量；

26、反正切调解模块，用于对所述待处理信号分量进行反正切调解处理，以获得所述待测信号中的相位信息。

27、根据本申请实施例的另一个方面，提供了一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序以实现上述实施例所述相位生成载波调解的步骤。

28、根据本申请实施例的再一个方面，提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现上述实施例所述的相位生成载波调解的步骤。

29、本申请实施例提供的技术方案带来的有益效果是：

30、本申请实施例提供的相位生成载波调解方法，通过确定与干涉信号所对应的正交分量，所述干涉信号包含高频载波信号以及承载于所述高频载波信号上的待测信号，对所述正交分量进行椭圆拟合，得到椭圆参数，继而基于所述椭圆参数对所述正交分量进行非线性校正，得到相互正交的待处理信号分量，从而对所述待处理信号分量进行反正切调解处理，以获得所述待测信号中的相位信息，实现消除由干扰噪声和寄生幅造成的相位延迟和调制深度波动等影响，从而消除了非线性误差，解决了现有的相位生成载波解调技术的可靠性较差的技术问题，提高了解调的准确性。

技术特征：

1.一种相位生成载波调解方法，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的相位生成载波调解方法，其特征在于，所述确定与干涉信号所对应的正交分量，包括：

3.根据权利要求2所述的相位生成载波调解方法，其特征在于，所述正弦分量包含用于表征所述正弦分量随时间变化的第一幅值及对应的第一偏置；所述余弦分量包含用于表征所述余弦分量随时间变化的第二幅值及对应的第二偏置；

4.根据权利要求2或3所述的相位生成载波调解方法，其特征在于，所述对所述正交分量进行椭圆拟合，得到椭圆参数，包括：

5.根据权利要求4所述的相位生成载波调解方法，其特征在于，所述利用预先建立的椭圆拟合模型进行非线性求解，包括：

6.根据权利要求5所述的相位生成载波调解方法，其特征在于，所述基于所述椭圆参数对所述正交分量进行非线性校正，得到相互正交的待处理信号分量，还包括：

7.根据权利要求1所述的相位生成载波调解方法，其特征在于，所述对所述待处理信号分量进行反正切调解处理，以获得所述待测信号中的相位信息，包括：

8.一种相位生成载波调解装置，其特征在于，包括：

9.一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述计算机程序以实现权利要求1-7任一项所述相位生成载波调解的步骤。

10.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现权利要求1-7任一项所述的相位生成载波调解的步骤。

技术总结
本申请实施例提供了相位生成载波调解方法、装置、电子设备及存储介质，涉及通信技术领域。该方法包括：确定与干涉信号所对应的正交分量，所述干涉信号包含高频载波信号以及承载于所述高频载波信号上的待测信号；对所述正交分量进行椭圆拟合，得到椭圆参数；基于所述椭圆参数对所述正交分量进行非线性校正，得到相互正交的待处理信号分量；对所述待处理信号分量进行反正切调解处理，以获得所述待测信号中的相位信息。本申请实施例解决了现有的相位生成载波解调技术的可靠性较差的技术问题，提高了解调的准确性。

技术研发人员：常兴,刘志宇
受保护的技术使用者：武汉能钠智能装备技术股份有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15