[發(fā)明專利]一種旋轉(zhuǎn)環(huán)境下數(shù)據(jù)采集的時鐘抖動估計及修正方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202110195920.3
• 申請日: 2021-02-22
• 公開（公告）號: CN112564707B
• 公開（公告）日: 2021-05-07
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 盧翔宇;雷紅勝;楊玫;尹熹偉
• 申請（專利權(quán)）人: 中國空氣動力研究與發(fā)展中心低速空氣動力研究所
• 主分類號: H03M1/12
• 分類號: H03M1/12
• 代理公司: 綿陽山之南專利代理事務(wù)所(普通合伙) 51288
• 代理人: 沈強(qiáng)

本發(fā)明公開了一種旋轉(zhuǎn)環(huán)境下數(shù)據(jù)采集的時鐘抖動估計及修正方法，結(jié)合采樣時鐘信號和無線傳輸模式的外部時鐘輸入信號進(jìn)行抖動分布估計，利用時鐘信號采集數(shù)據(jù)信噪比直接對時鐘抖動量估計，并根據(jù)抖動量估計結(jié)果進(jìn)行插值修正，解決旋轉(zhuǎn)環(huán)境下數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)外部時鐘輸入信號嚴(yán)重抖動導(dǎo)致數(shù)據(jù)采集錯誤的問題，減小外部時鐘輸入信號的相位誤差，提高數(shù)據(jù)采集的精度和準(zhǔn)確性。與現(xiàn)有技術(shù)相比，該方法不僅具備多路采集和綜合性抖動量估計等優(yōu)點(diǎn)，能夠明顯減小外部時鐘抖動，也適用于提升數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的外部時鐘輸入穩(wěn)定傳輸。

技術(shù)領(lǐng)域

發(fā)明涉及模擬信號采集技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種用于風(fēng)洞直升機(jī)旋翼旋轉(zhuǎn)環(huán)境下的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的時鐘抖動估計及修正方法。

背景技術(shù)

在風(fēng)洞直升機(jī)旋翼旋轉(zhuǎn)試驗中，通常需要獲取不同旋轉(zhuǎn)方位角處的采樣數(shù)據(jù)，由于轉(zhuǎn)速的控制偏差，使用板載時鐘無法準(zhǔn)確獲取等角度的采樣數(shù)據(jù)，因此需要將旋轉(zhuǎn)編碼器的脈沖信號作為外部時鐘采樣信號送入采集設(shè)備，實現(xiàn)外部觸發(fā)采樣，因此，外部時鐘采樣信號的準(zhǔn)確性是確保在相同起始相位實現(xiàn)360度范圍內(nèi)等角度采樣的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。多次試驗中發(fā)現(xiàn)，通過引電滑環(huán)將外部采樣時鐘信號送入采集設(shè)備過程中存在明顯的缺陷：引電滑環(huán)長時間使用后，各通道的動態(tài)電阻指標(biāo)變差，導(dǎo)致外部時鐘采樣信號產(chǎn)生失真和畸變，從而導(dǎo)致采集設(shè)備產(chǎn)生錯誤的采集動作，無法實現(xiàn)相同相位的等角度采樣。因此，為解決旋轉(zhuǎn)環(huán)境下傳統(tǒng)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的外部時鐘信號線纜纏繞及嚴(yán)重時鐘抖動導(dǎo)致數(shù)據(jù)采集錯誤的問題，采用無線傳輸技術(shù)進(jìn)行外部時鐘信號的傳輸，并進(jìn)行時鐘抖動估計進(jìn)行插值修正及反饋，反復(fù)減小外部時鐘采樣信號抖動導(dǎo)致的采集信號誤差，提高數(shù)據(jù)采集精度和準(zhǔn)確性。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于，解決風(fēng)洞直升機(jī)旋翼旋轉(zhuǎn)環(huán)境下傳統(tǒng)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的外部時鐘信號線纜纏繞及嚴(yán)重時鐘抖動導(dǎo)致數(shù)據(jù)采集錯誤問題，采用無線傳輸技術(shù)進(jìn)行外部時鐘采樣信號傳輸，利用兩組相位差90度的DA三角波基準(zhǔn)源信號進(jìn)行等幅度時間檢測，估計時鐘抖動，對采集信號進(jìn)行插值修正及反饋，進(jìn)一步減小外部時鐘采樣信號抖動導(dǎo)致的采集信號誤差，對提高采集動作的準(zhǔn)確性和數(shù)據(jù)高精度采集有著明顯作用。

為了解決上述問題，本發(fā)明是通過以下步驟實現(xiàn)的：

一種旋轉(zhuǎn)環(huán)境下數(shù)據(jù)采集的時鐘抖動估計及修正方法，包括以下步驟：

S1: 通過DA模塊生產(chǎn)一個同相三角波基準(zhǔn)源信號和一個正交三角波基準(zhǔn)源信號，兩組信號的頻幅相同，相位相差90度,并將兩者數(shù)據(jù)傳輸至FPGA；

S2: 無線外部時鐘采樣信號 通過無線傳輸模塊進(jìn)行差分處理，傳輸至FPGA,FPGA以無線外部時鐘采樣信號 作為AD采樣時鐘對同相三角波基準(zhǔn)源信號和正交三角波基準(zhǔn)源信號 進(jìn)行等間隔 連續(xù)同步并行采集，滿足 ,為無線外部時鐘采樣信號 的采樣頻率；

S3: 在進(jìn)行信號采集過程中，利用三角波斜邊檢測原理對同相三角波基準(zhǔn)源信號和正交三角波基準(zhǔn)源信號 進(jìn)行上升或下降階段檢測，采用等幅度時間檢測法估計時鐘抖動:

相鄰兩個采樣點(diǎn)的時間抖動變化量為 ，

實際采樣點(diǎn)距離標(biāo)準(zhǔn)采樣的時間抖動估計量為： ,

其中： 為基準(zhǔn)信號源采集點(diǎn)序列， 為同相三角波基準(zhǔn)源信號 和正交三角波基準(zhǔn)源信號 的標(biāo)準(zhǔn)理論幅度差值， 為相鄰兩個采樣點(diǎn)的實際幅度差值；

S4：在S3中進(jìn)行基準(zhǔn)源信號檢測時，同步采集信號，獲得采集信號在一個采集周期內(nèi)的實際采樣值序列和時間抖動估計量序列；

S5:根據(jù)實際采樣值序列和時間抖動量序列對采集信號 進(jìn)行拉格朗日多項式插值修正，得在到 個序列點(diǎn)插值修正的采樣值序列：

其中： 為已采集的信號序列點(diǎn), 為第j個采集信號。

綜上所述，由于采用了上述技術(shù)方案，本發(fā)明的有益效果是：