一种逼近式直流分量提取方法、终端设备及存储介质技术

本发明专利技术涉及一种逼近式直流分量提取方法、终端设备及存储介质，该方法采用以下公式计算输入信号的直流分量：

An approach method for DC component extraction, terminal equipment and storage medium

【技术实现步骤摘要】
一种逼近式直流分量提取方法、终端设备及存储介质
本专利技术涉及直流分量提取领域，尤其涉及一种逼近式直流分量提取方法、终端设备及存储介质。
技术介绍
雷达扫描、激光传感、超声检测等传感系统现已被广泛应用。传感系统多是将传感器接收到的模拟信号进行放大后进行ADC转换为数字信号后，由CPU、FPGA等数字处理芯片进行进一步处理和分析，数字结果分析很多时候只关注交流信号或应将交流信号和模拟信号进行分离后区别分析。传感数据采集通道的ADC驱动器输出偏移，ADC入口输入匹配差异，ADC输出偏移等半导体器件加工差异性引起的直流偏差客观存在，且通道之间存在差异性，而传感系统集成的传感通道不断增加，鉴于资源、成本、设计复杂度等因素，需要占用数字处理资源更少的直流信号实时提取和去除模块对各传感通道分别处理。
技术实现思路
为了解决上述问题，本专利技术提出了一种逼近式直流分量提取方法、终端设备及存储介质。具体方案如下：一种逼近式直流分量提取方法，该方法采用以下公式计算输入信号的直流分量：其中，Y(n)表示采样时刻n时的直流分量，X(i)表示输入信号，i表示采样时刻变量，n表示采样时刻，A为常数。进一步的，该方法采用FPGA实现。进一步的，A大于输入信号的采样深度。进一步的，所述输入信号是ADC采样输出信号。进一步的，所述ADC采样输出信号来自雷达传感器、激光传感器或超声波传感器。一种逼近式直流分量提取终端设备，包括处理器、存储器以及存储在所述存储器中并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现本专利技术实施例上述的方法的步骤。一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现本专利技术实施例上述的方法的步骤。本专利技术采用如上技术方案，相比于现有的ADC直流分量计算方法具有实时性高，占用资源少的优点，且可以实现直流分量输出值在统计时间内最大误差小于1。附图说明图1所示为本专利技术实施例一的算法原理图。图2所示为该实施例运行后的资源占用报告。图3所示为该实施例编译后的仿真结果。具体实施方式为进一步说明各实施例，本专利技术提供有附图。这些附图为本专利技术揭露内容的一部分，其主要用以说明实施例，并可配合说明书的相关描述来解释实施例的运作原理。配合参考这些内容，本领域普通技术人员应能理解其他可能的实施方式以及本专利技术的优点。现结合附图和具体实施方式对本专利技术进一步说明。实施例一：ADC直流分量提取即为计算统计时间段内的ADC均值输出，其理论计算公式为：该实施例中对现有的ADC直流分量提取进行改进，以提升其实时性，且减少数字资源占用量。图1所实施为算法原理图，具体的计算公式为：其中，Y(n)表示输出的直流分量，X(i)表示ADC输入信号，i表示采样时刻变量，n表示当前采样时刻，A为常数，本领域技术人员可以根据经验和实验结果设定，根据不同应用场景和要求，可以改变A的值。2A表示2A个采样时刻的ADC输入电压的直流分量，其同时包含直流和交流成分的量化数据值。公式中设定+0.5为将计算的直流分量的值进行四舍五入以减少偏差值，如不进行四舍五入时，偏差值最大为1，进行四舍五入后偏差值最大为0.5。该实施例采用FPGA实现，使用的芯片为Intel公司的FPGA芯片5CGXFC7CF23C8，图2所示为其资源占用报告，从报告中可以看出功能实现代码综合编译后仅使用69个ALM的逻辑资源，不占用DSP和RAM资源，这对于该实施例中采样深度为12bit的ADC的来说是非常节省资源的。需要说明的是，FPGA实现为本实施例的一种优选实施方式，其具有实时性高和资源使用量少的优点，但仍可采用其他类型的芯片实现，如ARM等。图3所示为该实施例编译后的仿真结果，其中：Average_O信号为输出的直流分量，即Y(n)；CLK_Sampling信号是周期为10nS的时钟信号；该实施例中ADC输入信号Data_ADC为X7+X6+1的线性反馈移位寄存器(linearfeedbackshiftregister,LFSR)伪随机信号，进行运算的ADC采样点数为211个。从图3中可以看出Data_ADC信号是杂乱的交变信号，而对于待提取的直流分量输出Average_O在500nS时基左右处进入稳定输出状态。如下所示为该实施例中的示例代码，其采用VHDL(IEEE1076-2008)语言编写的，为可在FPGA芯片上综合布线通过的代码程序。实现功能与理论计算的偏差决定了本方法的可适用性，本实施例方法与现有方法的偏差计算公式为Y(n)-Y’(n)，设定ADC输入值为无符号数，则有：其中，Y(n)为本实施例方法计算的直流分量，Y′(n)为现有方法计算的直流分量。因此，当需要实现直流分量输出值在统计时间内最大误差小于1时，只需A的取值大于ADC的采样深度(即ADC输入信号所在的比特位数)，即可满足[Y(n)-Y′(n)]≤1，可满足现场应用要求，改变A的值，将影响示例代码中Sum的位宽，而对代码编译后的资源占用影响很小。更大的A值意味着ADC直流分量提取是更长时间段(更多ADC累加数值)的ADC数值统计结果，可以适用于ADC采样频率与目标信号分析频率相差更大的应用。该实施例相比于现有的ADC直流分量计算方法具有实时性高，占用资源少的优点。该实施例可以实现直流分量输出值在统计时间内最大误差小于1。该实施例可以实现均值输出的快速赋值和结果逼近的状态切换。本实施例可适用于雷达扫描、激光传感、超声检测等应用领域，对于如雷达扫描、超声波相控阵检测系统等集成多路传感器的应更具有非常明显的资源占用量优势，对于数字处理资源限制和成本限制要求较高的应用具有明显优势。实施例二：本专利技术还提供一种逼近式直流分量提取终端设备，包括存储器、处理器以及存储在所述存储器中并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现本专利技术实施例一的上述方法实施例中的步骤。进一步地，作为一个可执行方案，所述逼近式直流分量提取终端设备可以是桌上型计算机、笔记本、掌上电脑及云端服务器等计算设备。所述逼近式直流分量提取终端设备可包括，但不仅限于，处理器、存储器。本领域技术人员可以理解，上述逼近式直流分量提取终端设备的组成结构仅仅是逼近式直流分量提取终端设备的示例，并不构成对逼近式直流分量提取终端设备的限定，可以包括比上述更多或更少的部件，或者组合某些部件，或者不同的部件，例如所述逼近式直流分量提取终端设备还可以包括输入输出设备、网络接入设备、总线等，本专利技术实施例对此不做限定。进一步地，作为一个可执行方案，所称处理器可以是中央处理单元(CentralProcessingUnit，CPU)，还可以是其他通用处理器、数字信号处理器(本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种逼近式直流分量提取方法，其特征在于：该方法采用以下公式计算输入信号的直流分量：/n

【技术特征摘要】
1.一种逼近式直流分量提取方法，其特征在于：该方法采用以下公式计算输入信号的直流分量：

Y(0)＝0
其中，Y(n)表示采样时刻n时的直流分量，X(i)表示输入信号，i表示采样时刻变量，n表示采样时刻，A为常数。


2.根据权利要求1所述的逼近式直流分量提取方法，其特征在于：该方法采用FPGA实现。


3.根据权利要求1所述的逼近式直流分量提取方法，其特征在于：A大于输入信号的采样深度。


4.根据权利要求1所述的逼近式直流分量提取方法，其特征在于：所述输入信号是ADC...

【专利技术属性】
技术研发人员：卓福州，许学泽，任赋，林雅，
申请(专利权)人：明见厦门技术有限公司，
类型：发明
国别省市：福建;35