【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及电子测量中的频率信号测量，具体涉及一种基于互相关计算的高速高精度闭环频率测量方法及系统。
技术介绍
1、频率测量技术广泛应用于航空航天、卫星导航、通信、地质探测等领域。
2、随着科技的发展，对信息传输及处理的要求也越来越高，需要开发更高速度更高精度的频率测量技术。
3、目前最常用的频率测量方法为等精度测量法，通过计算相同时间内待测信号与标准参考信号的脉冲个数来进行频率测量。该方法简单易实现，但存在系统误差，不满足越来越高的测频精度需求。
4、针对上述问题，出现了模拟内插法、延迟线内插法、相位重合检测法等改进方法。
5、模拟内插法将系统计算误差转换成电容充放电电压，但是系统实现较复杂，且仍然存在不容忽视的误差。
6、延迟线内插法通过加入延迟线对信号进行分段延时，减小了测量的误差，但是由于延迟的存在，系统的响应速度会受到影响，难以实现短时间测量。
7、相位重合检测法通过判断待测信号与参考信号脉冲重合点来规避系统误差，但是判断重合点需要一定的时间，同样导致系统无法实现短时间测量。
8、以上这些方法一定程度上提升了频率测量的精度，但均存在着各自的问题，无法实现快速响应的短时间高精度频率测量。
9、公开号为cn113848384a的专利说明书公开了一种基于鉴频鉴相器的高精度反馈式频率测量装置及方法。该专利技术方法通过fpga利用等精度测频法粗测被测时频脉冲的频率fx；dds根据经过fpga粗测过的fx自动合成频率fx’；将fx、f
10、基于此，仍需要开发一种更高速度、更高精度的频率测量方法。
技术实现思路
1、针对上述技术问题以及本领域存在的不足之处，本专利技术提供了一种基于互相关计算的高速高精度闭环频率测量方法。具体而言，本专利技术方法通过对待测信号与参考信号混频，在既定频率测量周期内，通过高速a/d采样获取混频器输出信号幅度特性数据，再根据幅相关系及相频关系得到频率估计值，从而确定互相关计算的频率区间，随后在频率区间内生成特定频率的标准信号与采样数据进行互相关函数计算，并对函数极值进行比较，最大值即为互相关测量结果，然后根据互相关测量结果对参考信号频率调整，使其不断趋近待测信号，直至稳定，最终实现对待测信号的频率测量。
2、本专利技术解决了高速要求下频率测量精度大幅下降的问题，借助互相关对噪声抑制的作用及表征相似度的特性，避免了对频率测量过程中缩短测量周期而带来的精度下降的问题，显著提高了频率测量的响应能力及带宽。
3、具体技术方案如下：
4、一种基于互相关计算的高速高精度闭环频率测量方法，包括步骤：
5、(1)将待测信号与参考信号进行混频，并经过低通滤波器得到差频信号；
6、(2)在既定频率测量周期内，通过a/d转换(模数转换)采样获取步骤(1)得到的差频信号的幅度信息；
7、(3)对步骤(2)采样得到的幅度信息进行处理，得到差频信号的相位信息p；
8、(4)通过步骤(3)得到的相位信息p计算得到差频信号的频率估计值f，并据此确定互相关测频的频率扫描区间；
9、(5)结合查找算法，在步骤(4)得到的频率扫描区间内选取频率点生成相应的标准信号，与步骤(2)a/d转换采样数据进行互相关计算，并对得到的互相关函数极值进行比较，其中最大的互相关函数极值对应的频率点即为互相关测量结果；
10、(6)若步骤(5)得到的互相关测量结果满足精度要求，则根据步骤(5)得到的互相关测量结果对参考信号频率进行调整并输出调整后的结果，完成基于互相关计算的高速高精度闭环频率测量；
11、若步骤(5)得到的互相关测量结果不满足精度要求，则根据步骤(5)得到的互相关测量结果对参考信号频率进行调整并将调整后的参考信号作为新的参考信号重复执行步骤(1)～步骤(5)。
12、在一实施例中，所述的基于互相关计算的高速高精度闭环频率测量方法，初始的参考信号通过等精度测频获得。
13、在一实施例中，所述的基于互相关计算的高速高精度闭环频率测量方法，参考信号由dds(直接数字频率合成器)生成。
14、本专利技术方法中，参考信号的频率值可来自于等精度测频和互相关测频结果。dds、混频模块、测频计算模块组成了闭环反馈系统。
15、等精度测频在测量起始阶段提供参考信号的频率初值，互相关测频结果为待测信号与参考信号的频率差。互相关测量的频率差结果反馈给dds，dds据此对生成的参考信号频率进行调整，使之不断趋近待测信号，频率差越来越小，互相关测频模块的计算复杂度也随之减小，直至最终达到稳定状态，完成测量。
16、在一实施例中，所述的基于互相关计算的高速高精度闭环频率测量方法，步骤(1)中的混频通过iq混频器实现，iq混频器的输出经低通滤波后分为两路相互正交的差频信号，其对应的幅度信息分别记为ai、aq。
17、在一实施例中，所述的基于互相关计算的高速高精度闭环频率测量方法，步骤(3)中，按下式计算相位信息p：其中ai、aq的定义同上。
18、在一实施例中，所述的基于互相关计算的高速高精度闭环频率测量方法，步骤(4)中，按下式计算频率估计值f：
19、
20、其中，p为相位信息，t为a/d转换采样周期。
21、在一实施例中，所述的基于互相关计算的高速高精度闭环频率测量方法，步骤(4)中的频率扫描区间为[0.5f，1.5f]。
22、在一实施例中，所述的基于互相关计算的高速高精度闭环频率测量方法，步骤(5)中的查找算法为黄金分割查找算法。
23、本专利技术方法响应度高、测量周期短，所述基于互相关计算的高速高精度闭环频率测量方法整个测量流程可在0.1ms内完成。
24、本专利技术还提供了一种可执行所述的基于互相关计算的高速高精度闭环频率测量方法的基于互相关计算的高速高精度闭环频率测量系统，所述基于互相关计算的高速高精度闭环频率测量系统包括形成闭环反馈系统的dds、用于将待测信号与参考信号进行混频并得到差频信号的混频模块以及用于基于差频信号进行互相关测量和计算的测频计算模块；
25、测频计算模块得到的互相关测量结果反馈给dds，dds据此对生成的参考信号频率进行调整并再次用于混频模块和测频计算模块，本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种基于互相关计算的高速高精度闭环频率测量方法，其特征在于，包括步骤：
2.根据权利要求1所述的基于互相关计算的高速高精度闭环频率测量方法，其特征在于，初始的参考信号通过等精度测频获得。
3.根据权利要求1所述的基于互相关计算的高速高精度闭环频率测量方法，其特征在于，参考信号由DDS生成。
4.根据权利要求1所述的基于互相关计算的高速高精度闭环频率测量方法，其特征在于，步骤(1)中的混频通过IQ混频器实现，IQ混频器的输出经低通滤波后分为两路相互正交的差频信号，其对应的幅度信息分别记为AI、AQ。
5.根据权利要求4所述的基于互相关计算的高速高精度闭环频率测量方法，其特征在于，步骤(3)中，按下式计算相位信息p：
6.根据权利要求1所述的基于互相关计算的高速高精度闭环频率测量方法，其特征在于，步骤(4)中，按下式计算频率估计值f：
7.根据权利要求1所述的基于互相关计算的高速高精度闭环频率测量方法，其特征在于，步骤(4)中的频率扫描区间为[0.5f，1.5f]。
8.根据权利要求1所述的基于互
9.根据权利要求1所述的基于互相关计算的高速高精度闭环频率测量方法，其特征在于，所述基于互相关计算的高速高精度闭环频率测量方法整个测量流程在0.1ms内完成。
10.一种可执行权利要求1～9任一项所述的基于互相关计算的高速高精度闭环频率测量方法的基于互相关计算的高速高精度闭环频率测量系统，其特征在于，所述基于互相关计算的高速高精度闭环频率测量系统包括形成闭环反馈系统的DDS、用于将待测信号与参考信号进行混频并得到差频信号的混频模块以及用于基于差频信号进行互相关测量和计算的测频计算模块；
...【技术特征摘要】
1.一种基于互相关计算的高速高精度闭环频率测量方法，其特征在于，包括步骤：
2.根据权利要求1所述的基于互相关计算的高速高精度闭环频率测量方法，其特征在于，初始的参考信号通过等精度测频获得。
3.根据权利要求1所述的基于互相关计算的高速高精度闭环频率测量方法，其特征在于，参考信号由dds生成。
4.根据权利要求1所述的基于互相关计算的高速高精度闭环频率测量方法，其特征在于，步骤(1)中的混频通过iq混频器实现，iq混频器的输出经低通滤波后分为两路相互正交的差频信号，其对应的幅度信息分别记为ai、aq。
5.根据权利要求4所述的基于互相关计算的高速高精度闭环频率测量方法，其特征在于，步骤(3)中，按下式计算相位信息p：
6.根据权利要求1所述的基于互相关计算的高速高精度闭环频率测量方法，其特征在于，步骤(4)中，按下式计算频率估计值f...
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