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大时延模拟源高精度实时校准的方法

阅读：407发布：2023-01-19

专利汇可以提供大时延模拟源高精度实时校准的方法专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本发明提出的一种大时延模拟源高精度实时校准的方法，旨在提供一种低消耗、低成本，不影响大时延模拟源正常工作，以提高时延精度为目的的方法。具体实现为：在模拟源时延模拟的细延时阶段，将数据标记加在一个数据包的首部或尾部的几个字节中的空闲位，并设置一个专用的标记寄存器存储包头标记，对被延时数据加标记。同时设置与该阶段存储写时钟同频的一个计数器；时延设置更新时产生一个复位脉冲给计数器，每来一个时钟信号，更新标记移位寄存器的值并判断是否与标记寄存器的值相等，若不相等计数器值加1，若相等完成延时在线测量；在粗延时阶段，通过更改粗延时存储终止地址来补偿由细延时产生的时延误差，改变终止存储地址完成实时延时修正。，下面是大时延模拟源高精度实时校准的方法专利的具体信息内容。

权利要求

1.一种大时延模拟源高精度实时校准的方法，其特征在于包括如下步骤：在模拟源时延模拟的细延时阶段，将数据标记加在一个数据包的首部或尾部的几个字节中的空闲位，并设置一个专用的标记寄存器存储包头标记，对被延时数据加标记，同时设置与该阶段存储写时钟同频的一个计数器；用计数器跟踪被加标记数据的实际延时，时延设置更新时产生一个复位脉冲给计数器，计数器清零并开始计数，每来一个时钟信号，更新标记移位寄存器的值并判断是否与标记寄存器的值相等，如果不相等计数器值加1，如果相等，停止计数器计数，完成实际延时的在线时延测量；自时延设置更新开始，依次经在线时延测量、误差计算和误差修正三步完成时延自校，其中在线时延测量又包括数据加标记、跟踪计数两个分步骤，上述三个步骤的前两步在细延时阶段完成，最后一个步骤在粗延时阶段完成，整个跟踪计数过程受两个控制信号控制，分别为复位控制信号和时钟控制信号，位控制信号在时延设置更新时输出一个脉冲，将计数器清零，将标记移位寄存器拉为高阻状态；在粗延时阶段，通过更改粗延时存储终止地址来补偿由细延时产生的时延误差，改变终止存储地址完成实时延时修正；如果时延误差为正则终止地址相应减少，时延误差为负则终止地址相应增加，终止地址改变量由时延误差除以粗延时存储时钟周期获得。
2.如权利要求1所述的大时延模拟源高精度实时校准的方法，其特征在于：在所述的跟踪计数中，利用现有可编程资源实现一个计数器和一个标记移位寄存器，计数器用来记录实际时延时间，标记移位寄存器在理论存储位置观测点处存储取出的标记位。
3.如权利要求1所述的大时延模拟源高精度实时校准的方法，其特征在于：时钟控制信号与用于细存储延时的存储器时钟同频，控制标记移位寄存器和更新计数器计数。
4.如权利要求1所述的大时延模拟源高精度实时校准的方法，其特征在于：在误差修正时，通过更改粗延时存储终止地址来补偿由细延时产生的时延误差，如果时延误差为正则终止地址相应减少，时延误差为负则终止地址相应增加，终止地址改变量由时延误差除以粗延时存储时钟获得。
5.如权利要求4所述的大时延模拟源高精度实时校准的方法，其特征在于：选取字节中的空闲位为标记位，加有标记的字节组成包头或包尾，同时将包头标记存入标记寄存器。
6.如权利要求1所述的大时延模拟源高精度实时校准的方法，其特征在于：一个数据包有8个双字节，数据包每个字节的前两位为空闲位，将在数据包的头的前四个双字节加标记
00,01,10,11，则前四个双字节组成包头，标记寄存器的值为00011011。
7.如权利要求1所述的大时延模拟源高精度实时校准的方法，其特征在于：计数器的计数值即包头延时后存储位置到起始存储位置的距离，理论计数值Ci由如下计算公式得到：
Ci＝Ti*f0
时延误差Ter由如下公式计算得到：
Ter＝Cr/f0-Ti
式中：Ti为细时延值，f0为细时延时钟频率，Cr为计数器计数值。
8.如权利要求4所述的大时延模拟源高精度实时校准的方法，其特征在于：通过更改粗延时存储终止地址来补偿由细延时产生的时延误差，如果时延误差为正则终止地址相应减少时延误差为负则终止地址相应增加，设为粗延时存储器时钟频率f1，理论终止存储地址为Aei实际终止存储地址Aer由如下公式计算得到：
Aer＝Aei-Ter/f1。

说明书全文

大时延模拟源高精度实时校准的方法

技术领域

[0001] 本发明涉及一种在航天深空测控领域及雷达系统测量领域中，用于测距或定位的基于异步双存储延时的大时延模拟源的高精度实现方法。

背景技术

[0002] 在航天深空测控系统以及雷达系统中广泛采用大时延模拟源进行测距和定位的标定或校正。现有大时延模拟源通过两类技术实现：数字芯片延时技术和基于异步双存储技术。前者对系统时钟质量要求高，在大时延情况下分辨力不易做到很小，应用面不大。后者采用一慢一快异步读写时钟分粗细两级存储延时，解决了大时延和高分辨力的矛盾，成为目前大时延模拟源主流实现技术，但是基于该技术的大时延模拟源，由于数字存储的固有特性，导致模拟源在开机复位或设置更新时会产生时延漂移，该时延漂移成为制约模拟源时延精度提高主要因素。时延模拟源的时延精度决定了测距精度和定位精度，新一代的测控系统及雷达系统对远距离测距和定位精度的要求越来越高，这就要求大时延模拟源时延模拟精度也应随之提升，然而基于异步双存储技术的大时延模拟源受制于数字存储硬件特性精度难以提升。而且在时延模拟源时延精度方面未有突破，不能满足测控系统及雷达系统发展需求。

发明内容

[0003] 本发明的目的是针对上述现有技术基于异步双存储技术的大时延模拟源受制于数字存储硬件特性精度难以提升的问题，提供一种低消耗、低成本，不影响大时延模拟源正常工作，以提高时延精度为目的方法。

[0004] 本发明的上述目的可以通过以下方案来实现：一种大时延模拟源高精度实时校准的方法，其特征在于包括如下步骤：在模拟源时延模拟的细延时阶段，将数据标记加在一个数据包的首部或尾部的几个字节中的空闲位，并设置一个专用的标记寄存器存储包头标记，对被延时数据加标记。同时设置与该阶段存储写时钟同频的一个计数器，计数器跟踪被加标记数据的实际延时。时延设置更新时产生一个复位脉冲给计数器，计数器清零并开始计数，每来一个时钟信号，更新标记移位寄存器的值并判断是否与标记寄存器的值相等，如果不相等计数器值加1，如果相等，停止计数器计数，完成实际延时的在线时延测量；在粗延时阶段，通过更改粗延时存储终止地址来补偿由细延时产生的时延误差，改变终止存储地址完成实时延时修正；如果时延误差为正则终止地址相应减少，时延误差为负则终止地址相应增加，终止地址改变量由时延误差除以粗延时存储时钟获得。

[0005] 本发明相比于现有技术具有如下有益效果：

[0006] 提出了一种采用实时自校准的高精度实现技术，在不改变大时延模拟源硬件结构并不影响其正常工作的情况下，大幅提升模拟源精度。本发明采用实时自校准的原理，通过在线测量实际时延并结合实时修正时延误差实现大时延准确模拟，即在模拟源时延模拟的细延时阶段，对被延时数据加标记，并设置与该阶段存储写时钟同频的一个计数器在被延时数据的理论储存位置观测等待，记录数据出现在理论位置的时间，该时延为实际时延，计算实际时延和理论时延之间的误差，然后在粗延时阶段对前面获得的时延误差进行修正，从而提高时延精度。

[0007] 本发明对现有的基于异步双存储延时的大时延模拟源实现技术上加上在线时延测量和实时修正，对时延实现技术做微小改动，以最小的资源开销，最低的经济成本，最大限度提升时延精度，突破了现有基于异步双存储延时的大时延模拟源时延精度瓶颈，满足了航天测控系统及雷达系统的高精度测距和定位需求。大时延模拟源高精度实时校准的方法。

[0008] 本发明通过在细延时阶段用计数器跟踪被加标记数据的实际延时，完成实际延时的在线时延测量，并在粗延时阶段通过改变终止存储地址完成实时延时修正。采用本发明可以打破航天测控系统及雷达系统中大时延模拟源受制于数字硬件特性缺陷精度停滞不前的僵局，提高时延精度，进而满足测距和定位的高精度要求。附图说明

[0009] 下面结合附图和实施例对本方法进一步说明。

[0010] 图1本发明大时延模拟源高精度实时校准的流程图。

[0011] 图2是图1对数据加标记的实施例示意图。

[0012] 图3是图1对跟踪计数的实施例示意图。

[0013] 图4是图1对误差计算的实施例示意图。

[0014] 图5是图1对误差修正的实施例示意图。

具体实施方式

[0015] 参阅图1。在图1描述的大时延模拟源高精度实时校准的流程中，基于异步双存储延时的大时延模拟源，自时延设置更新开始，依次经在线时延测量、误差计算和误差修正三步完成时延自校，其中在线时延测量又包括数据加标记、跟踪计数两个分步骤。上述三个步骤的前两步在细延时阶段完成，最后一个步骤在粗延时阶段完成。具体步骤包括：在模拟源时延模拟的细延时阶段，将数据标记加在一个数据包的首部或尾部的几个字节中的空闲位，并设置一个专用的标记寄存器存储包头标记。对被延时数据加标记，同时设置与该阶段存储写时钟同频的一个计数器；计数器跟踪被加标记数据的实际延时，时延设置更新时产生一个复位脉冲给计数器，计数器清零并开始计数，每来一个时钟信号，更新标记移位寄存器的值并判断是否与标记寄存器的值相等，如果不相等计数器值加1，如果相等，停止计数器计数，完成实际延时的在线时延测量；在粗延时阶段，通过更改粗延时存储终止地址来补偿由细延时产生的时延误差，改变终止存储地址完成实时延时修正，具体作法为：如果时延误差为正则终止地址相应减少，时延误差为负则终止地址相应增加，终止地址改变量由时延误差除以粗延时存储时钟获得。

[0016] 在图2描述的数据加标记的实施例中，对延时数据的一个数据包中某几个字节加标记，一般加在数据包的首部或尾部。选取字节中的空闲位为标记位，加有标记的字节组成包头或包尾，同时将包头标记存入标记寄存器。设时延数据为14位，存储器为16位，一个数据包总共8个双字节，数据包每个字节的前两位为空闲位，将在数据包的头的前四个双字节加标记00,01,10,11，则前四个双字节组成包头，标记寄存器的值为00011011。

[0017] 在图3描述的跟踪计数的实施例中，利用现有可编程资源实现一个计数器，该计数器用来记录实际时延时间。并在包头经延时后理论存储位置设置观测点，即设置一个标记移位寄存器，该寄存器位数同标记寄存器位数相同，用于存储从观测点取出的标记位。在计数器跟踪计数工作流程中，当时延设置更新时产生一个复位脉冲给计数器，计数器复位清零并开始计数，每来一个时钟信号，更新标记移位寄存器的值并判断是否与标记寄存器的值相等，如果不相等计数器值加1，如果相等意味在观测点发现包头，延时完成，停止计数器计数。整个跟踪计数过程受两个控制信号控制，分别为复位控制信号和时钟控制信号。复位控制信号在在时延设置更新时输出一个脉冲，将计数器清零，将标记移位寄存器拉为高阻状态。时钟信号同用于细存储延时的存储器时钟同频，控制标记移位寄存器更新及与标记寄存器进行同或运算，判断是否与标记寄存器的值相等和计数器计数。

[0018] 在图4描述的误差计算的实施例中，设细时延值Ti为40ns，细时延时钟频率f0为200MHz,理论起始存储地址Dsi为0，实际起始存储地址为Dsr为2。延时40ns后，计数器计数值Cr为6，计数器理论计数值Ci应为8，计数器的计数值也即包头延时后存储位置到起始存储位置的距离，理论计数值Ci由如下计算公式得到：

[0019] Ci＝Ti*F0

[0020] 时延误差Ter为10ns,Ter由如下公式计算得到：

[0021] Ter＝Cr/f0-Ti

[0022] 在图5描述的误差修正的实施例中，通过更改粗延时存储终止地址来补偿由细延时产生的时延误差，如果时延误差为正则终止地址相应减少，时延误差为负则终止地址相应增加。设粗延时存储器时钟频率f1为100MHz,理论终止存储地址Aei为8，理论终止存储地址

[0023] Aer由如下公式计算得到：

[0024] Aer＝Aei-Ter/f1

[0025] 结合前面假设计算出的时延误差Ter，得到Aer的值为7。

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