[发明专利]一种窄谱段干涉信号的数字欠采样方法

说明书

一种窄谱段干涉信号的数字欠采样方法，对探测器探测到得所有窄谱段干涉信号进行采集，通过对过采样干涉数据进行滤波处理，并对滤波后干涉数据进行欠采样及数据光谱复原完成光谱领域的探测采集过程，克服了现有硬件采集电路探测效率低下，干涉数据量过大导致测量、处理困难的问题，能够在保证光谱细分及硬件处理系统不变的情况下，完成不同谱段不同滤波通道及参数的相互切换，可靠性高、硬件成本低、便于调试，扩展性强。

技术领域

本发明涉及一种窄谱段干涉信号的数字欠采样方法，属于光谱探测领域。

背景技术

在基于FTS的光谱探测领域中，随着技术的发展和探测效率需求的提高，探测器由单元型向多元型、线型甚至小面阵型发展，干涉信号则随之剧增，而随之而来的是干涉数据量的极大增加。在现有技术中，为解决这个问题，通常采用硬件电路来实现干涉信号的采样及处理，根据信号带宽，设定抗混叠带通滤波器，避免噪声混叠，再利用低频的采用信号对信号进行欠采样，从而降低数据量。

采用硬件电路方案的问题在于：随着探测器的类型不断发展，干涉数据量的增加，数据率将超出卫星数传所分配的数传能力，难以满足载荷的数传指标要求；同时为提高光谱信噪比，光谱仪系统通常采用光谱细分的方案，而窄谱段的干涉信号一般通过光谱细分的实现方法即在探测器前增加滤光轮，将本来较宽的谱段变成若干窄谱段，故硬件电路上要根据谱段进行抗混叠带通滤波通道的设置，不同的谱段设置不同的滤波通道及参数，且需要能够完成相互切换，欠采样频率也需做相应的变换，转换的难度及设计复杂程度过高。

发明内容

本发明解决的技术问题是：针对现有技术中在硬件设备上进行干涉信号的采样及处理过程中容易遇到的设备设计复杂程度过高，数据率太大难以满足载荷数传指标要求的问题，提供了一种窄谱段干涉信号的数字欠采样方法。

本发明解决上述技术问题是通过如下技术方案予以实现的：

一种窄谱段干涉信号的数字欠采样方法，其特征在于步骤如下：

步骤一：对探测器探测到的窄谱段干涉信号进行过采样信号采集，将过采样采集得到的信号传送到过采样系统中生成过采样干涉数据Data_i并发送至带通数字滤波器；

步骤二：根据步骤一中过采样采集得到的任一谱段B_i的干涉信号，计算该谱段带宽ΔB_i及欠采样抽取率N_i；

步骤三：根据步骤二计算所得谱段带宽ΔB_i及欠采样抽取率N_i，对过采样干涉数据Data_i进行抗混叠滤波处理，得到滤波后的干涉数据Data_iF；

步骤四：根据采样抽取率N_i对步骤三所得的干涉数据Data_iF进行欠采样抽取，得到欠采样抽取后的数据Data_{iF_us}；

步骤五：对步骤四所得欠采样抽取数据Data_{iF_us}进行光谱复原，确定光谱复原系数n_i并得到该谱段的信号真实带宽B_i；

步骤六：重复步骤二至步骤五，完成全部谱段干涉信号的数字欠采样及光谱复原。

所述过采样系统带宽为B_W，确定步骤如下：

(1)根据窄谱段干涉信号中的干涉仪光程差扫描速度v和所有谱段中的最大波数υ_max得到所有谱段中最高信号频率分量f_max，计算公式如下：

f_max＝υ_max*v