技术领域
[0001] 本
发明属于测频技术领域，涉及一种测频系统及其测频方法，用于惯导系统。
背景技术
[0002] 惯导系统中，测频通常采用振梁
加速度计，振梁加速度计在测频过程中对其输入的加速度用两路TTL方波
信号的
频率差表示，为真实反应输入的加速度，对两路方波信号的频率测量要同步连续进行，尤其是在大动态条件下，同步、连续、高速的要求更加严格。另外，通过多只振梁加速度计同步测量有利于提高惯导系统解算
精度，为此，通常采用大动态高精度FDC(频率数字转换)同时对多只振梁加速度计输出的TTL方波信号进行同步、连续、高速、精确测频，以连续测量同一时间间隔内的多只振梁加速度计的输入加速度，从而确保单只振梁加速度计的测量精度和惯导系统的解算精度。
[0003] 目前，在大动态高精度测频中，通常选用一个频率较低的标准频率信号作为闸
门信号，将待测信号作为填充脉冲，对闸门内待测信号进行计数，通过时钟域同步，计算出闸门时间内被测脉冲整周期数；同时，为提高测频的精度，采用高频(约1Mhz至100Mhz)脉冲对非整周期部分时间进行填充，对非整周期的
相位值进行细化。常规大动态高精度测频过程中，频率计算公式为递推公式，细化的非整周期高频相位值，通常由处理器在
软件中
锁存；而且，计算必须使用相邻两次有效测量值；如果测频过程中出现丢拍，则计算频率所用数据不是连续测量的数据，会直接导致测量所得频率值出现大幅偏离正常值的异常现象。
发明内容
[0004] 本发明的目的是，针对
现有技术存在的问题，提供一种测频系统及其测频方法，增强测频的稳定可靠性，以保障测频结果的准确性。
[0005] 本发明解决问题的技术方案是：一种测频系统，包括待测信号滤波模
块、锁存和清零信号产生模块、整周期计数器模块、填充脉冲计数器模块和计数锁存模块；其中，所述待测信号滤波模块用于对待测信号进行滤波处理，并将经滤波处理后的待测信号分别发送给所述整周期计数器模块和所述填充脉冲计数器模块；所述锁存和清零信号产生模块用于根据
定时信号输出产生定时锁存信号和定时清零信号，并将所产生的定时锁存信号同时分别发送给所述整周期计数器模块和所述填充脉冲计数器模块，将所产生的定时清零信号同时分别发送所述整周期计数器模块和所述填充脉冲计数器模块；所述整周期计数器模块用于接收所述经滤波处理后的待测信号、定时锁存信号和定时清零信号，并根据所接收的定时锁存信号对
采样闸门周期时间内整周期待测信号脉冲计数，将所得计数值发送给所述计数锁存模块；以及根据所接收的定时清零信号对所述整周期计数器模块内的计数进行清零；所述填充脉冲计数器模块用于接收所述经滤波处理后的待测信号、定时锁存信号和定时清零信号，并根据所接收的定时锁存信号对采样闸门周期时间内与非整周期待测信号对应时间内的高频填充脉冲计数，将所得计数值发送给所述计数锁存模块；以及根据所接收的定时清零信号对所述填充脉冲计数器模块内的计数进行清零；所述计数锁存模块用于接收所述整周期计数器模块所发送的计数值并进行存储；还用于接收所述填充脉冲计数器模块所发送的计数值并进行处理，并将处理后所得值进行存储。
[0006] 进一步地，在本发明所述的测频系统中，所述整周期为从待测信号的一个上升沿到待测信号的下一个上升沿的期间；所述非整周期为采样闸门周期时间内，从采样闸门的第一个上升沿到待测信号的第一个上升沿的期间。
[0007] 进一步地，在本发明所述的测频系统中，在所述计数锁存模块中，对所述填充脉冲计数器模块所发送的计数值进行处理时，将所得相邻的高频填充脉冲计数值进行差值计算处理，并将计算所得差值进行存储。
[0008] 基于上述本发明的测频系统，本发明还提供了一种测频方法，包括：将测频系统用于惯导系统中，在所述惯导系统中设有处理器和
定时器，所述测频系统与所述处理器相连接，其中，通过所述定时器向所述测频系统发送定时信号，通过所述测频系统向所述处理器发送测频用数据，通过所述处理器对所述测频用数据进行处理得到待测信号的频率；在所述测频系统中：通过待测信号滤波模块对待测信号进行滤波处理，并将经滤波处理后的待测信号分别发送给整周期计数器模块和填充脉冲计数器模块；通过锁存和清零信号产生模块根据所述定时信号输出产生定时锁存信号和定时清零信号，并将所产生的定时锁存信号同时分别发送给所述整周期计数器模块和所述填充脉冲计数器模块，将所产生的定时清零信号同时分别发送所述整周期计数器模块和所述填充脉冲计数器模块；通过所述整周期计数器模块接收所述经滤波处理后的待测信号、定时锁存信号和定时清零信号；所述整周期计数器模块根据所接收的定时锁存信号对采样闸门周期时间内整周期待测信号脉冲计数，将所得计数值发送给计数锁存模块；所述整周期计数器模块根据所接收的定时清零信号对所述整周期计数器模块内的计数进行清零；通过所述填充脉冲计数器模块接收所述经滤波处理后的待测信号、定时锁存信号和定时清零信号，所述填充脉冲计数器模块根据所接收的定时锁存信号对采样闸门周期时间内与非整周期待测信号对应时间内的高频填充脉冲计数，将所得计数值发送给计数锁存模块；所述填充脉冲计数器模块根据所接收的定时清零信号对所述填充脉冲计数器模块内的计数进行清零；通过所述计数锁存模块接收所述整周期计数器模块所发送的计数值并进行存储；通过所述计数锁存模块接收所述填充脉冲计数器模块所发送的计数值并进行处理，并将处理后所得值进行存储。
[0009] 进一步地，在本发明所述的测频方法中，所述计数锁存模块通过总线
接口向所述处理器发送所述测频用数据。
[0010] 进一步地，在本发明所述的测频方法中，在所述计数锁存模块中，对所述填充脉冲计数器模块所发送的计数值进行处理时，将所得相邻的高频填充脉冲计数值进行差值计算处理，并将计算所得差值进行存储；所述测频系统通过所述计数锁存模块向所述处理器发送测频用数据，所述测频用数据包括整周期待测信号脉冲计数值、以及相邻高频填充脉冲计数差值。
[0011] 优选地，在本发明所述的测频方法中，在所述处理器中，对所述测频用数据进行处理得到待测信号的频率，对所述测频用数据进行处理采用的公式如下：
[0012] (1)TxiNxi＝Ts-Ti-1+Ti
[0013] (2)TxiNxi＝Ts-T0n0i-1+T0n0i
[0014]
[0015]
[0016] 式中，Ts为采样闸门周期；Ti为第i个非整周期；Ti-1为第i-1个非整周期；T0为高频填充脉冲的周期；Txi为待测信号的周期；n0i-1为Ti-1非整周期内高频填充脉冲计数；n0i为Ti非整周期内高频填充脉冲计数；Nxi为Ts时间内的整周期待测信号脉冲计数值；fs为采样闸门的频率；f0为高频填充脉冲的频率；fxi为待测信号的频率；Δn为相邻高频填充脉冲计数差值，Δn＝n0i-n0i-1。
[0017] 进一步地，在本发明所述的测频方法中，所述整周期为从待测信号的一个上升沿到待测信号的下一个上升沿的期间；所述非整周期为采样闸门周期时间内，从采样闸门的第一个上升沿到待测信号的第一个上升沿的期间。
[0018] 优选地，在本发明所述的测频方法中，所述采样闸门为测频周期的基准；所述采样闸门周期为采样闸门的第一个上升沿到下一个上升沿的期间；所述上升沿为低电平到高电平的变化起始时间。
[0019] 优选地，在本发明所述的测频方法中，所述惯导系统为所述测频系统提供高频时钟，所述高频时钟用于作为所述测频系统的工作时钟。
[0020] 与现有技术相比，本发明的有益效果是：设计优化，有效地解决了因测频过程中出现丢拍或者计数锁存数据读取异常而导致的测频结果跳动误差大的问题，有效避免了测量所得频率值出现大幅偏离正常值的现象发生，提高了频率测量的可靠性及结果的准确度；尤其是通过采用锁存高频计数差值处理，不仅降低了对定时中断连续性的要求，也使处理器计算难度降低，适于推广应用。
附图说明
[0021] 图1为本发明的一种测频系统的结构
框图；
[0022] 图2为本发明的测频方法原理示意图。
具体实施方式
[0023] 下面结合附图和
实施例对本发明进行详细说明，但本发明的保护范围不受实施例的任何限制。为增进对本发明的了解，在以下优选实施例中详细说明了具体的细节，而对本领域技术人员来说，没有这些细节的描述也可以完全理解本发明。本发明实施例各器件型号除做特殊说明的以外不做其他限制，只要能完成相应功能的器件均可。另外，为了避免对本发明的实质造成不必要的混淆，并没有详细说明众所周知的元件、
电路和方法等。
[0024] 在本发明的一个实施例中，如图1所示，本发明的一种测频系统，包括待测信号滤波模块、锁存和清零信号产生模块、整周期计数器模块、填充脉冲计数器模块和计数锁存模块；其中：
[0025] 所述待测信号滤波模块用于对待测信号进行滤波处理，并将经滤波处理后的待测信号分别发送给所述整周期计数器模块和所述填充脉冲计数器模块；
[0026] 所述锁存和清零信号产生模块用于根据定时信号输出产生定时锁存信号和定时清零信号，并将所产生的定时锁存信号同时分别发送给所述整周期计数器模块和所述填充脉冲计数器模块，将所产生的定时清零信号同时分别发送所述整周期计数器模块和所述填充脉冲计数器模块；
[0027] 所述整周期计数器模块用于接收所述经滤波处理后的待测信号、定时锁存信号和定时清零信号，并根据所接收的定时锁存信号对采样闸门周期时间内整周期待测信号脉冲计数，将所得计数值发送给所述计数锁存模块；以及根据所接收的定时清零信号对所述整周期计数器模块内的计数进行清零；
[0028] 所述填充脉冲计数器模块用于接收所述经滤波处理后的待测信号、定时锁存信号和定时清零信号，并根据所接收的定时锁存信号对采样闸门周期时间内与非整周期待测信号对应时间内的高频填充脉冲计数，将所得计数值发送给所述计数锁存模块；以及根据所接收的定时清零信号对所述填充脉冲计数器模块内的计数进行清零；
[0029] 所述计数锁存模块用于接收所述整周期计数器模块所发送的计数值并进行存储；还用于接收所述填充脉冲计数器模块所发送的计数值并进行处理，并将处理后所得值进行存储。
[0030] 在上述实施例中，为保证对待测信号频率测量的准确性，对所述整周期计数器模块和所述填充脉冲计数器模块中计数所涉具体目标进行限定，优选地，所述整周期为从待测信号的一个上升沿到待测信号的下一个上升沿的期间，即完整的待测信号的周期；所述非整周期为采样闸门周期时间内，从采样闸门的第一个上升沿到待测信号的第一个上升沿的期间，即不完整的待测信号的期间。所述采样闸门为测频周期的基准；所述采样闸门周期为采样闸门的第一个上升沿到下一个上升沿的期间，即测量待测信号频率进行采样计样的期间，具体根据测量工况进行设定；所述上升沿为低电平到高电平的变化起始时间，以便于进行采样闸门设定及准确计时。
[0031] 在上述实施例中，为增强测量的稳定可靠性，以保障所得测量结果不出现跳动等偏离正常值的现象，优选地，突破传统的计数存储模块作为寄存器的普通存储功能限定，在所述计数锁存模块中，对所述填充脉冲计数器模块所发送的计数值进行处理时，将所得相邻的高频填充脉冲计数值进行差值计算处理，并将计算所得差值进行存储。
[0032] 如图1和图2所示，应用本发明上述测频系统时，具体实现测频采用的方法包括：将测频系统用于惯导系统中，在所述惯导系统中设有处理器和定时器，所述测频系统与所述处理器相连接，其中，通过所述定时器向所述测频系统发送定时信号，通过所述测频系统向所述处理器发送测频用数据，通过所述处理器对所述测频用数据进行处理得到待测信号的频率；在所述测频系统中，进行如下操作步骤：
[0033] 步骤S101：
[0034] 通过待测信号滤波模块对待测信号进行滤波处理，并将经滤波处理后的待测信号分别发送给整周期计数器模块和填充脉冲计数器模块；
[0035] 通过锁存和清零信号产生模块根据所述定时信号输出产生定时锁存信号和定时清零信号，并将所产生的定时锁存信号同时分别发送给所述整周期计数器模块和所述填充脉冲计数器模块，将所产生的定时清零信号同时分别发送所述整周期计数器模块和所述填充脉冲计数器模块；
[0036] 步骤S102：
[0037] 通过所述整周期计数器模块接收所述经滤波处理后的待测信号、定时锁存信号和定时清零信号；所述整周期计数器模块根据所接收的定时锁存信号对采样闸门周期时间内整周期待测信号脉冲计数，将所得计数值发送给计数锁存模块；所述整周期计数器模块根据所接收的定时清零信号对所述整周期计数器模块内的计数进行清零；
[0038] 通过所述填充脉冲计数器模块接收所述经滤波处理后的待测信号、定时锁存信号和定时清零信号，所述填充脉冲计数器模块根据所接收的定时锁存信号对采样闸门周期时间内与非整周期待测信号对应时间内的高频填充脉冲计数，将所得计数值发送给计数锁存模块；所述填充脉冲计数器模块根据所接收的定时清零信号对所述填充脉冲计数器模块内的计数进行清零；
[0039] 步骤S103:
[0040] 通过所述计数锁存模块接收所述整周期计数器模块所发送的计数值并进行存储；通过所述计数锁存模块接收所述填充脉冲计数器模块所发送的计数值并进行处理，并将处理后所得值进行存储。
[0041] 在上述实施例中，所述采样闸门周期为采样闸门的第一个上升沿到下一个上升沿的期间，即测量待测信号频率进行采样计样的期间，如图2中所示的Ts时间；所述整周期为从待测信号的一个上升沿到待测信号的下一个上升沿的期间，即完整的待测信号的周期，如图2中所示的Txi时间；所述非整周期为采样闸门周期时间内，从采样闸门的第一个上升沿到待测信号的第一个上升沿的期间，即不完整的待测信号的期间，如图2所示的Ti-1时间和Ti时间；其中，所述上升沿为采样闸门或者待测信号的低电平到高电平的变化起始时间，以便于进行采样闸门设定及准确计时。如图2所示，高频时钟为测频系统持续提供高频脉冲信号，在步骤S102中，对Ti和Ti-1非整周期部分时间进行高频填充脉冲，对非整周期的相位值进行细化，通过所述填充脉冲计数器模块对采样闸门周期时间内与非整周期待测信号对应时间内的高频填充脉冲计数。
[0042] 在上述实施例中，为保障接口数据传输的效率和准确性，所述计数锁存模块通过总线接口向所述处理器发送所述测频用数据，较佳地，通过RS422接口进行数据传送。为保证频率测量为同一时钟域同步高效进行，优选地，所述惯导系统为所述测频系统提供高频时钟，所述高频时钟用于作为所述测频系统的工作时钟。
[0043] 在上述实施例中，所述测频系统测量所得的测频用数据存储在所述计数锁存模块中，具体地，为保障测频用
数据处理所得待测信号的频率测量结果的准确性和可靠
稳定性，在步骤S103中，在所述计数锁存模块中，对步骤S102中所述填充脉冲计数器模块所发送的计数值进行处理时，将所得相邻的高频填充脉冲计数值进行差值计算处理，并将计算所得差值进行存储；所述测频系统通过所述计数锁存模块经总线接口向所述处理器发送测频用数据，所述测频用数据包括整周期待测信号脉冲计数值、以及相邻高频填充脉冲计数差值。
[0044] 在上述实施例中，通过重复步骤S101、步骤S102及步骤S103，经多个采样闸门周期测量，通过所述处理器对所述计数锁存模块中的测量用数据进行处理，能够反复验证对待测信号的频率的测量的准确性；具体地，在所述处理器中，对步骤S103所得的所述测频用数据进行处理，得到待测信号的频率，其中，对所述测频用数据进行处理优选采用的公式如下：
[0045] (1)TxiNxi＝Ts-Ti-1+Ti
[0046] (2)TxiNxi＝Ts-T0n0i-1+T0n0i
[0047]
[0048]
[0049] 式中，Ts为采样闸门周期；Ti为第i个非整周期；Ti-1为第i-1个非整周期；T0为高频填充脉冲的周期；Txi为待测信号的周期；n0i-1为Ti-1非整周期内高频填充脉冲计数；n0i为Ti非整周期内高频填充脉冲计数；Nxi为Ts时间内的整周期待测信号脉冲计数值；fs为采样闸门的频率；f0为高频填充脉冲的频率；fxi为待测信号的频率；Δn为相邻高频填充脉冲计数差值，Δn＝n0i-n0i-1。
[0050] 具体地，Nxi即为在步骤S102中通过所述整周期计数器模块所得的采样闸门周期Ts时间内整周期待测信号脉冲计数值；Ti和Ti-1为两个相邻的非整周期，其中，第i-1个采样闸门周期时间内对应测量的非整周期序号为第i-1，即非整周期Ti-1；第i个采样闸门周期时间内对应测量的非整周期序号为第i，即非整周期Ti；n0i-1即为在步骤S102中通过所述填充脉冲计数器模块所得的与Ti-1非整周期待测信号对应时间内的高频填充脉冲计数值；n0i即为在步骤S102中通过所述填充脉冲计数器模块所得的与Ti非整周期待测信号对应时间内的高频填充脉冲计数值；Δn＝n0i-n0i-1即为步骤S103中通过所述计数锁存模块对步骤S102中所述填充脉冲计数器模块所发送的计数值进行处理所得差值，即相邻的高频填充脉冲计数差值。
[0051] 通过上述本发明的应用，能够高效准确得到待测信号的频率，且重复验证也不会出现异常；尤其是通过步骤S101中待测信号滤波模块将待测信号进行滤波预处理，有效防止抖动等异常现象造成干扰，为后续步骤S102和步骤S103得到测频用数据的准确性提供了保障；而且，通过步骤步骤S102中锁存和清零信号产生模块产生定时锁存信号和定时清零信号，以定时锁存信号准确控制对待测信号的测量的同时，以定时清零信号对整周期计数器模块和填充脉冲计数器模块中的计数进行及时清零，为后续采样测量及时提供了空间，也节约了各计数器的空间；此外，本发明突破传统测频用数据仅进行各计数值存储的模式，在计数锁存模块中进行整周期待测信号脉冲计数值存储的同时还对非整周期高频填充脉冲计数进行差值处理和存储，从而在即使出现对待测信号未进行连续计数、计数锁存模块锁存数据跳动或者向处理器传输数据异常等情况，也能确保测频的可靠稳定性，以及测频结果的准确性，进而有效避免了测频结果数据出现大幅偏离正常值的现象发生，同时，降低了对定时中断连续性的要求，也大幅降低了处理器计算难度，利于惯导系统整体运行效率提升。
[0052] 本发明不限于上述实施方式，本领域技术人员所做出的对上述实施方式任何显而易见的改进或变更，都不会超出本发明的构思和所附
权利要求的保护范围。
