[发明专利]一种旋转环境下数据采集的时钟抖动估计及修正方法

说明书

本发明公开了一种旋转环境下数据采集的时钟抖动估计及修正方法，结合采样时钟信号和无线传输模式的外部时钟输入信号进行抖动分布估计，利用时钟信号采集数据信噪比直接对时钟抖动量估计，并根据抖动量估计结果进行插值修正，解决旋转环境下数据采集系统外部时钟输入信号严重抖动导致数据采集错误的问题，减小外部时钟输入信号的相位误差，提高数据采集的精度和准确性。与现有技术相比，该方法不仅具备多路采集和综合性抖动量估计等优点，能够明显减小外部时钟抖动，也适用于提升数据采集系统的外部时钟输入稳定传输。

技术领域

发明涉及模拟信号采集技术领域，具体涉及一种用于风洞直升机旋翼旋转环境下的数据采集系统的时钟抖动估计及修正方法。

背景技术

在风洞直升机旋翼旋转试验中，通常需要获取不同旋转方位角处的采样数据，由于转速的控制偏差，使用板载时钟无法准确获取等角度的采样数据，因此需要将旋转编码器的脉冲信号作为外部时钟采样信号送入采集设备，实现外部触发采样，因此，外部时钟采样信号的准确性是确保在相同起始相位实现360度范围内等角度采样的关键环节。多次试验中发现，通过引电滑环将外部采样时钟信号送入采集设备过程中存在明显的缺陷：引电滑环长时间使用后，各通道的动态电阻指标变差，导致外部时钟采样信号产生失真和畸变，从而导致采集设备产生错误的采集动作，无法实现相同相位的等角度采样。因此，为解决旋转环境下传统数据采集系统的外部时钟信号线缆缠绕及严重时钟抖动导致数据采集错误的问题，采用无线传输技术进行外部时钟信号的传输，并进行时钟抖动估计进行插值修正及反馈，反复减小外部时钟采样信号抖动导致的采集信号误差，提高数据采集精度和准确性。

发明内容

本发明的目的在于，解决风洞直升机旋翼旋转环境下传统数据采集系统的外部时钟信号线缆缠绕及严重时钟抖动导致数据采集错误问题，采用无线传输技术进行外部时钟采样信号传输，利用两组相位差90度的DA三角波基准源信号进行等幅度时间检测，估计时钟抖动，对采集信号进行插值修正及反馈，进一步减小外部时钟采样信号抖动导致的采集信号误差，对提高采集动作的准确性和数据高精度采集有着明显作用。

为了解决上述问题，本发明是通过以下步骤实现的：

一种旋转环境下数据采集的时钟抖动估计及修正方法，包括以下步骤：

S1: 通过DA模块生产一个同相三角波基准源信号和一个正交三角波基准源信号，两组信号的频幅相同，相位相差90度,并将两者数据传输至FPGA；

S2: 无线外部时钟采样信号 通过无线传输模块进行差分处理，传输至FPGA,FPGA以无线外部时钟采样信号 作为AD采样时钟对同相三角波基准源信号和正交三角波基准源信号 进行等间隔 连续同步并行采集，满足 ,为无线外部时钟采样信号 的采样频率；

S3: 在进行信号采集过程中，利用三角波斜边检测原理对同相三角波基准源信号和正交三角波基准源信号 进行上升或下降阶段检测，采用等幅度时间检测法估计时钟抖动:

相邻两个采样点的时间抖动变化量为 ，

实际采样点距离标准采样的时间抖动估计量为： ,

其中： 为基准信号源采集点序列， 为同相三角波基准源信号 和正交三角波基准源信号 的标准理论幅度差值， 为相邻两个采样点的实际幅度差值；

S4：在S3中进行基准源信号检测时，同步采集信号，获得采集信号在一个采集周期内的实际采样值序列和时间抖动估计量序列；

S5:根据实际采样值序列和时间抖动量序列对采集信号 进行拉格朗日多项式插值修正，得在到 个序列点插值修正的采样值序列：

其中： 为已采集的信号序列点, 为第j个采集信号。

综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：