关于相位跳跃问题

antonylau

　　对于等间距的一系列麦克风，同时采集一组数据。由于状态随着距离在传播，这一系列麦克风采集到的数据具有相关性。只对其相关性分析，可以得到随距离和时间变化时的相关系数等值线分布，相关系数图中可以也看到有两个斜率存在，距离/时间可以得到相应的速度。
　　现在想利用公式计算得到这个速度，U/X=w/phase;
　　于是想根据互谱求得相位差，根据距离的关系得到速度。最主要的是求得相位/距离这个斜率。
　　1.直接对数据进行分析时发现相位跳跃厉害，于是先自己生成信号，看斜率。
　　2.代码为自己生成一系列信号，求得互谱相位差，画出相位差-距离的图像，发现在不跳跃的地方线性度还可以。应如何改进这个跳跃呢?
　　dx=0.01;
　　fs=1000;
　　x=dx:dx:0.5;
　　dt=1/1000;
　　t=0:1/1000:5;
　　c=20;
　　%==============================signal generation==========================
　　for i=1:length(x)
　　signal(:,i)=sin(2*pi*100*(t-x(i)/c))+rand(1,length(t));
　　signal1=sin(2*pi*100*t)+rand(1,length(t));
　　nfftcpsd=2^nextpow2(2000);
　　ff=0:fs/nfftcpsd:fs/2-fs/nfftcpsd;
　　%==============direct cpsd method========================================
　　[Pxy,W]=cpsd(signal1(2000:4000),signal(2000:4000,i),hann(2000),[],nfftcpsd);
　　Pxy_absdir(:,i)=abs(Pxy);
　　%find the phase
　　Pxy_phasedir(:,i)=atan(imag(Pxy)./real(Pxy));
　　% Pxy_phase(:,num)=angle(Pxy);
　　Pxy_phaseunwrapdir(:,i)=unwrap(Pxy_phasedir(:,i));
　　end
　　%====================crosscorrelation and then fft=======================
　　%========================correlation channel1 and channelother=============
　　y1=[];
　　y2=[];
　　xcorrelation=[];
　　nlags=1000;
　　for j=1:length(x)
　　y1=signal1(2000:4000);
　　y2=signal(2000:4000,j);
　　temp=crosscorr(y1,y2,nlags);
　　xcorrelation(:,j)=temp;
　　end
　　%=========================fft================================================
　　nfft=2^nextpow2(8000);
　　f=0:fs/nfft:fs/2-fs/nfft;
　　%=============find the index for two specific frequency=============
　　[fmin1,index1]=min(abs(100-f));
　　[fmin2,index2]=min(abs(170-f));
　　%===================================================================
　　for num=1:length(x);
　　tempxcorr=xcorrelation(:,num);
　　fftcorr=fft(tempxcorr,nfft);
　　Pxy_abs(:,num)=abs(fftcorr);
　　%find the phase
　　Pxy_phase(:,num)=atan(imag(fftcorr)./real(fftcorr));
　　% Pxy_phase(:,num)=phase(fftcorr);
　　Pxy_phaseunwrap(:,num)=unwrap(Pxy_phase(:,num));
　　Phase1result(num)=-Pxy_phaseunwrap(index1,num);
　　Phase2resultunwrap(num)=-Pxy_phaseunwrap(index2,num);
　　Phase2result(num)=Pxy_phase(index2,num);
　　end
　　%=====plot 100Hz==============
　　plot(x,Phase1result)
　　hold on;
　　plot(x,Pxy_phaseunwrapdir(206,:),'r')



[ 本帖最后由 antonylau 于 2008-8-21 09:59 编辑 ]

songzy41

原帖由 antonylau 于 2008-8-21 09:47 发表
代码为自己生成一系列信号，求得互谱相位差，画出相位差－距离的图像，发现在不跳跃的地方线性度还可以。应如何改进这个跳跃呢？

楼主是通过布一个线性阵来测量相位。
1，我认为线性阵的尺度，最大延迟的相位应在（-π π）之间，大于或小于这个区间，会对后续的计算带来麻烦，就是要判断是否大于或小于这个区间，进行校正；
2，楼主主要从下说明后进行计算，前部分虽也计算了，但没有用到。
%====================crosscorrelation and then fft=======================
%========================correlation channel1 and channelother=============

用计算相关函数，再经FFT求出互谱，从中求出2通道之间的相位差。我认为在其中
a，没有必要进行解缠绕；
b，用angle替代atan，求相位差：
Pxy_phase(:,num)=angle(fftcorr);
c，求出在100处的相位差：
Phase2result(num)=Pxy_phase(index1,num);
d，由于笫1点的原因，楼主在空间上有缠绕，所以要解缠绕，在最后我增加了一段：
figure;
plot(x,Phase2result,'r'); hold on;
Phase2resultunwrap=unwrap(Phase2result);
plot(x,Phase2resultunwrap); hold off; grid;
得到如下的图，红线是解缠绕之前的，蓝线是解缠绕之之后的，可以很放便地求出相位/距离的斜率。

吃书的老虎

跳跃的原因是由于反正切函数其值域在（－pi,pi），所以当值域大于这个范围时，会重新回到这个范围。这就是突然下调的原因。

antonylau

原帖由 songzy41 于 2008-8-21 18:35 发表

楼主是通过布一个线性阵来测量相位。
1，我认为线性阵的尺度，最大延迟的相位应在（-π π）之间，大于或小于这个区间，会对后续的计算带来麻烦，就是要判断是否大于或小于这个区间，进行校正；
2，楼主主要从下 ...

非常感谢 我觉得我对解卷绕还不太了解，多谢你的帮助！！