[发明专利]一种基于Cordic算法的瞬时测频方法

权利要求书

1.一种基于Cordic算法的瞬时测频方法，其特征在于，分为常规测量和精准测量两种模式，常规测量模式包括以下步骤：

(1)、使能计算

提供一使能接口，用户只需要在想要进行操作的时候，通过上位机或硬件系统固化的按钮，进行使能操作，即可开始进行计算并自动返回值；

(2)、传入采样频率，信号路数

默认进行单路信号的计算，系统采样频率默认采用ADC的采样频率，但同时提供多路操作；如果采用默认值，则直接进入步骤(3)，如果需要进行多路操作，用户需要将多路操作的使能信号设置为1，并且通过上位机或者固化旋钮更改采样路数；

(3)、赋值输入值

如果检测到步骤(1)中的多路操作的使能信号为0，则直接将单路信号的I/Q两路信号作为输入信号；如果检测到步骤(1)中的多路操作的使能信号为1，则将任意相邻两路中每一路的cos、sin信号拼接复合信号{sin，cos}，得到两路复合信号，作为本发明的输入信号；

(4)、计算频率

4.1)、对于单路信号，将接收的I/Q信号I(n)、Q(n)视为复信号Z(n)，复信号Z(n)满足：Z(n)＝I(n)+jQ(n)，将复信号Z(n)按奇偶性切分成两路信号，一路记为信号Signal1，另一路记为信号Signal2；保持信号Signal1不变，信号Signal2做一个时钟的延迟以得到信号Signal3；

对于多路信号，将所述相邻的两路信号一路作为信号Signal1、另一路作为信号Signal3；

4.2)、将信号Signal3进行共轭变换，得到信号Signal4，即Signal4＝Signal3*，*为共轭变换；

4.3)、将共轭变换得到的信号Signal4与保持不变的信号Signal1做点乘，得到新复信号R(n)＝Signal1*Signal4＝I′(n)+jQ′(n)，即新复信号R(n)的实部和虚部依次表示为I′(n)和Q′(n)；

4.4)、将对新复信号R(n)的虚部Q′(n)和实部I′(n)的商，求取反正切，得到：

在硬件系统上，求取反正切使用到Cordic算法，通过商值的大小和正负，构造Cordic算法的输入值；

4.5)、根据新复信号R(n)的实部I′(n)的正负性，利用瞬时自相关性，对得到的α(n)进行取π运算，得到β(n)，即：当实部I′(n)大于等于0时，β(n)＝α(n)，当实部I′(n)小于0时，β(n)＝α(n)+π；

4.6)、结合采样频率f_s，计算求解信号的频率f(n)：

(5)、输出测频结果和输出结果使能信号

当检测到输出结果使能信号后，即可接受输出结果，输出结果已绑定地址，用户可从对应接口或上位机中直接读取读出测量结果，所配套的上位机，已包含了信号的自动解析代码，会将接收到的信号，自动转换为10进制数据，并保留小数点后3位数据；

精准测量模式分别为精准模式1、精准模式2，精准模式2是在精准模式1的基础上，再进行额外精准计算，只针对多路信号，可执行该操作，如果单路信号，选择了精准模式2，则会自动切换为精准模式1，用户可以通过上位机或者固化按钮，使能精准模式；

启用精准测量模式后，会按上述步骤(2)到(5)的步骤执行，然后在此基础上，执行步骤(6)：

(6)、对信号频率f(n)进行卡尔曼滤波，得到稳定输出的信号频率f′(n)：默认每1024个点取一次综合值，每128个点，作为观测数据放入卡尔曼滤波函数，进行迭代.卡尔曼滤波，利用线性系统状态方程，对系统状态进行最优估计，从而输出系统的最优质的预测，即信号频率f′(n)；

用户如果想要精度更高的结果，可以开启精准模式2，精准模式2会先执行步骤(2)到(5)，然后执行步骤(6)；精准模式2下，会将步骤(3)中的输入信号，改为所有路的输入信号，即步骤(4)、(5)、(6)的步骤，都是对每两两信号进行，然后对步骤(6)中得到的所有数据进行均值计算，作为输出结果，同时，精准模式2将该结果一定范围内的变化值，作为阈值量程，如果后续测量的结果不在阈值范围之类，则不作为观测数据传入卡尔曼滤波函数。