[發(fā)明專利]數(shù)字鎖相解調(diào)的濾波器的實(shí)現(xiàn)方法及裝置

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201810113634.6
• 申請日: 2018-02-05
• 公開（公告）號: CN108426942B
• 公開（公告）日: 2020-09-15
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 李勇;劉澤
• 申請（專利權(quán)）人: 北京交通大學(xué)
• 主分類號: G01N27/82
• 分類號: G01N27/82;H03H17/02;H03L7/085;B61K9/08
• 代理公司: 北京市商泰律師事務(wù)所 11255
• 代理人: 黃曉軍

1.一種數(shù)字鎖相解調(diào)的濾波器的實(shí)現(xiàn)方法，其特征在于，包括：

在數(shù)字鎖相解調(diào)的濾波器的兩個通道分別輸入數(shù)字信號，所述兩個通道包括通道1和通道2；

在每個通道對每一時刻輸入的數(shù)字信號分別與該通道的正弦參考信號或者余弦參考信號相乘，獲得每個通道的頻移結(jié)果，所述正弦參考信號與所述余弦參考信號正交；

在每個通道通過卡爾曼濾波器對一個周期點(diǎn)數(shù)的頻移結(jié)果進(jìn)行累加求平均，將計算出的平均值作為該通道當(dāng)前時刻的觀測值；

通過卡爾曼濾波器利用每個通道當(dāng)前時刻的觀測值對該通道的當(dāng)前時刻的預(yù)測值進(jìn)行校正更新，再利用每個通道更新后的預(yù)測值求出所述數(shù)字信號的幅值和相位；

所述的在每個通道通過卡爾曼濾波器對一個周期點(diǎn)數(shù)的頻移結(jié)果進(jìn)行累加求平均，將計算出的平均值作為該通道當(dāng)前時刻的觀測值，包括：

在每個通道利用卡爾曼濾波器對前N個時刻的頻移結(jié)果進(jìn)行累加后求平均，將計算出的平均值作為該通道當(dāng)前時刻的觀測值Y[k]，所述卡爾曼濾波器的觀測方程表示如下：

式中，

S_PSD[k]＝(R[k] I[k])^T

R[k]和I[k]分別是通道1和通道2第k時刻的頻移結(jié)果，V[k]是當(dāng)前時刻的觀測噪聲向量，S_PSD[k]是第k個時刻頻移結(jié)果R[k]和I[k]組成的向量，S_PSD[k-m]是第k個時刻往前數(shù)N個時刻的向量中的第m個時刻的向量；

所述的通過卡爾曼濾波器利用每個通道當(dāng)前時刻的觀測值對該通道的預(yù)測值進(jìn)行校正更新，再利用每個通道更新后的預(yù)測值求出所述輸入的數(shù)字信號的幅值和相位，包括：

在每個通道，利用當(dāng)前時刻的觀測值Y[k]來校正當(dāng)前時刻的卡爾曼濾波器的預(yù)測值X[k|k-1]，得到該通道當(dāng)前時刻的最優(yōu)估計值，通道1和通道2當(dāng)前時刻的最優(yōu)估計值分別為R′[k]和I′[k]；

每個通道當(dāng)前時刻的卡爾曼濾波器的預(yù)測值X[k|k-1]等于上一時刻該通道的最優(yōu)估計值，卡爾曼濾波器的預(yù)測方程的表示如下：

X[k|k-1]＝(R′[k-1] I′[k-1])^T

R′[k-1]和I′[k-1]分別是上一時刻通道1和通道2的最優(yōu)估計值；

所述輸入的數(shù)字信號的幅值A(chǔ)₀和相位θ₀的計算公式如下：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述的在數(shù)字鎖相解調(diào)的濾波器的兩個通道分別輸入數(shù)字信號之前，還包括：

根據(jù)輸入的數(shù)字信號的激勵頻率和采樣頻率，計算出相互正交的正弦參考信號和余弦參考信號，所述通道1和所述通道2分別使用所述正弦參考信號和所述余弦參考信號中的一種信號，將N個相互正交的正弦參考信號和余弦參考信號預(yù)先存儲在內(nèi)存當(dāng)中，所述N是以采樣頻率f_s采樣目標(biāo)信號一個周期所需要的點(diǎn)數(shù)，所述正弦參考信號、余弦參考信號與所述數(shù)字信號的激勵信號的頻率相同。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，所述的在數(shù)字鎖相解調(diào)的濾波器的兩個通道分別輸入數(shù)字信號之前，還包括：

模數(shù)轉(zhuǎn)換器以采樣頻率f_s將接收到的當(dāng)前時刻的模擬差分信號轉(zhuǎn)換成當(dāng)前時刻的數(shù)字信號S[k]，當(dāng)前時刻的數(shù)字信號S[k]表示為：

S[k]＝A₀sin[Ω₀k+θ₀]

A₀為數(shù)字信號中頻率與激勵頻率f₀相同的幅值，θ₀為數(shù)字信號的相位，Ω₀為數(shù)字信號的角頻率，Ω₀＝2π/N，其中N是以采樣頻率為f_s對頻率為f₀的差分信號采集一個周期所需要的點(diǎn)數(shù)，N＝f_s/f₀。