本发明涉及时频设备信号处理领域，具体地，涉及一种基于延迟线的绝对频差测量方法及系统及装置及介质。
背景技术：
在时频设备的守时过程中，即外部没有gps/bds或其他信源提供参考时钟(例如：秒脉冲)时，本地晶振将由于本身的老化特性或温度特性出现频率漂移。为了在无外部参考时钟时稳定正常的输出本地频率信号，需要对晶振的频率偏移进行补偿。
传统的补偿方式一般分为两个步骤：
步骤1：通过长时间有外部参考时钟源的情况下，对本地晶振老化参数或温度参数进行记录；
步骤2：在无外部参考源的情况下，根据步骤1中记录的数据，拟合出老化曲线并进行补偿；
上述方式存在一个明显的问题，即：拟合曲线与实际曲线存在一定的偏差，当间隔长时间，例如3天以上进行处理时，拟合曲线补偿无法达到所需要的精度。
技术实现要素：
为了解决传统补偿方式存在的精度不足的问题，本发明提供了一种基于延迟线的绝对频差测量方法及系统及装置及介质。
为实现上述目的，本发明提供了一种基于延迟线的绝对频差测量方法，所述方法包括：
本地晶振产生输出信号；
对输出信号进行分频处理，获得周期位于延迟线测量器件测量范围的脉冲信号；
通过延迟线测量器件对分频后的脉冲信号进行脉冲周期的测量，获得频率偏差值；
基于延迟线测量器件输出的频率偏差值，生成对应的控制输出；
将控制输出转换为本地晶振实际的频率控制量；
基于频率控制量对本地晶振的输出频率进行控制，补偿本地晶振输出信号的偏差。
其中，本方法导入一种在无外部参考时钟的情况下，通过分频输出-延迟线脉冲宽度-偏差补偿三个步骤，对本地晶振的频率进行独立测量，并补偿晶振频率的方法，避免了传统采用采用拟合曲线与实际曲线进行比较的缺陷，提高了本地晶振频偏补偿的精度。
本方法将本地晶振的频率偏移转换为一种可进行独立测量的信号，再通过对该信号的测量，提取出频率的偏差。
由于延迟线测量器件采用电路延迟测量的方式进行时延测量，其测量过程独立于本地晶振的特性。特别的，超声中使用的高分辨率脉冲间隔测量器件(如tdc-gp21)，具有非常好的测量精度(可以达到1ps分辨力)，可以满足频偏1ppb以上晶振的频率监控。
优选的，本方法中本地晶振的标称输出频率为f0，周期t0，本地晶振的输出存在频率偏移δf，对应一个周期内存在δt的偏差，频偏系数foc_delta＝δf/f0，对应到时域，即foc_delta＝δt/t0。
优选的，本方法中通过分频处理生成周期位于延迟线测量范围的脉冲信号，脉冲信号周期为tdiv，tdiv＝t×n，其中，t为原周期，n为分频系数，脉冲信号一个周期的时间偏差为δtdiv＝δt×n。
本发明还提供了一种基于延迟线的绝对频差测量系统，所述系统包括：
本地晶振，用于产生输出信号；
分频器，用于对输出信号进行分频处理，获得周期位于延迟线测量器件测量范围的脉冲信号；
延迟线测量器件，通过延迟线测量器件对分频后的脉冲信号进行脉冲周期的测量，获得频率偏差值；
处理器，用于基于延迟线测量器件输出的频率偏差值，生成对应的控制输出；
晶振控制产生电路：用于基于频率控制量对本地晶振的输出频率进行控制，补偿本地晶振输出信号的偏差。
其中，本系统导入一种在无外部参考时钟的情况下，通过分频输出-延迟线脉冲宽度-偏差补偿三个步骤，对本地晶振的频率进行独立测量，并补偿晶振频率的方法，避免了传统采用采用拟合曲线与实际曲线进行比较的缺陷，提高了本地晶振频偏补偿的精度。
本系统将本地晶振的频率偏移转换为一种可进行独立测量的信号，再通过对该信号的测量，提取出频率的偏差。
由于延迟线测量器件采用电路延迟测量的方式进行时延测量，其测量过程独立于本地晶振的特性。特别的，超声中使用的高分辨率脉冲间隔测量器件(如tdc-gp21)，具有非常好的测量精度(可以达到1ps分辨力)，可以满足频偏1ppb以上晶振的频率监控。
进一步的，本系统中本地晶振的标称输出频率为f0，周期t0，本地晶振的输出存在频率偏移δf，对应一个周期内存在δt的偏差，频偏系数foc_delta＝δf/f0，对应到时域，即foc_delta＝δt/t0。
进一步的，本系统中分配器处理后生成周期位于延迟线测量范围的脉冲信号，脉冲信号周期为tdiv，tdiv＝t×n，其中，t为原周期，n为分频系数，脉冲信号一个周期的时间偏差为δtdiv＝δt×n。
进一步的，本系统中分频器为独立的d触发器组，或者利用mcu进行计数器分频。
进一步的，本系统的处理流程包括：驯服系统过程和守时测量纠正过程；
驯服系统过程：
在驯服系统过程中，存在外部参考时钟源；
通过对本地晶振的闭环控制，将本地晶振的输出稳定在标称输出值；
记录此时的延迟线测量器件输出信号标称周期值；
守时测量纠正过程：
在守时测量纠正过程中无外部参考源；
连续测量和读取延迟线测量器件输出，并对输出进行平滑处理；
持续监测延迟线测量器件输出与标称输出值的偏差，当偏差大于最低调整门限时，产生本地晶振控制量的输出；
持续测量延迟线测量器件的输出信号幅度实现闭环控制。
本发明还提供了一种绝对频差测量装置，包括存储器、处理器以及存储在所述存储器中并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现所述基于延迟线的绝对频差测量方法的步骤。
本发明还提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现所述基于延迟线的绝对频差测量方法的步骤。
本发明提供的一个或多个技术方案，至少具有如下技术效果或优点：
本发明能够补偿本地晶振输出信号的偏差，且补偿精度较高。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本发明实施例的进一步理解，构成本发明的一部分，并不构成对本发明实施例的限定；
图1为基于延迟线的绝对频差测量方法的流程示意图；
图2为基于延迟线的绝对频差测量系统的组成示意图。
具体实施方式
为了能够更清楚地理解本发明的上述目的、特征和优点，下面结合附图和具体实施方式对本发明进行进一步的详细描述。需要说明的是，在相互不冲突的情况下，本发明的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是，本发明还可以采用其他不同于在此描述范围内的其他方式来实施，因此，本发明的保护范围并不受下面公开的具体实施例的限制。
本领域技术人员应理解的是，在本发明的揭露中，术语“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系是基于附图所示的方位或位置关系，其仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此上述术语不能理解为对本发明的限制。
可以理解的是，术语“一”应理解为“至少一”或“一个或多个”，即在一个实施例中，一个元件的数量可以为一个，而在另外的实施例中，该元件的数量可以为多个，术语“一”不能理解为对数量的限制。
实施例一
请参考图1，图1为基于延迟线的绝对频差测量方法的流程示意图，本发明实施例一提供了一种基于延迟线的绝对频差测量方法，所述方法包括：
本地晶振产生输出信号；
对输出信号进行分频处理，获得周期位于延迟线测量器件测量范围的脉冲信号；
通过延迟线测量器件对分频后的脉冲信号进行脉冲周期的测量，获得频率偏差值；
基于延迟线测量器件输出的频率偏差值，生成对应的控制输出；
将控制输出转换为本地晶振实际的频率控制量；
基于频率控制量对本地晶振的输出频率进行控制，补偿本地晶振输出信号的偏差。
实施例二
请参考图2，图2为基于延迟线的绝对频差测量系统的组成示意图，本发明实施例一提供了一种基于延迟线的绝对频差测量系统，所述系统包括：
本地晶振，用于产生输出信号；
分频器，用于对输出信号进行分频处理，获得周期位于延迟线测量器件测量范围的脉冲信号；
延迟线测量器件，通过延迟线测量器件对分频后的脉冲信号进行脉冲周期的测量，获得频率偏差值；
处理器，用于基于延迟线测量器件输出的频率偏差值，生成对应的控制输出；
晶振控制产生电路：用于基于频率控制量对本地晶振的输出频率进行控制，补偿本地晶振输出信号的偏差。
其中，在实施例一和二中：
本地晶振：一般为恒温晶振，其标称输出频率为f0，周期t0。由于晶振的老化特性，经过一段时间，其输出存在频率偏移δf，对应一个周期内存在δt的偏差，一般定义频偏系数foc_delta＝δf/f0。对应到时域，即foc_delta＝δt/t0。
分频处理：一般延迟线测量的测量范围受限(一般为100us以内)，故为了最大利用延迟线测量范围，所以通过分频处理，产生周期位于延迟线测量范围的脉冲信号，其周期为tdiv＝t×n，其中t为原周期，n为分频系数。分频器可以为独立的d触发器组或者利用mcu进行计数器分频。分频后，虽然频率降低，但是频偏系数并不会改变。存在频偏时，分频后，其一个周期的时间偏差为δtdiv＝δt×n。
延迟线测量：由于延迟线测量器件的时延测量输出只取决于温度等特性，与输入信号频率无关，故通过延迟线测量器件对分频后的信号进行脉冲周期的测量。
处理器：接收和处理延迟线测量器件输出的偏差值，并对周期偏差进行监控，同时根据晶振的控制方法，产生对应的控制输出。
其中，处理器(mcu)的处理过程为：
1.延迟线测量器件工作时，mcu按照每秒一次进行数据读取，读取方式为spi接口的数字信号。
2.mcu对读取到的延迟线测量数据进行平滑处理以消除突发干扰和测量白噪声影响。
3.假设选择延迟线测量精度为1ps器件，测量脉冲宽度设定为50us，由于对测量噪声的长时间累计(超过1200秒以上)可以获得更高的分辨力(一般认为提升10倍)。
4.则在此假设下，1/(50*1000*1000*10)的频偏精度，即2×10-8频率精度。
5.当出现这样的频率测量偏差时，对ocxo的压控进行调整。
晶振控制产生电路：将处理器输出的控制输出转换为晶振实际的频率控制量。
实施例三
本发明实施例三提供了本发明还提供了一种绝对频差测量装置，包括存储器、处理器以及存储在所述存储器中并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现所述基于延迟线的绝对频差测量方法的步骤。
其中，所述处理器可以是中央处理器(cpu，centralprocessingunit)，还可以是其他通用处理器、数字信号处理器(digitalsignalprocessor)、专用集成电路(applicationspecificintegratedcircuit)、现成可编程门阵列(fieldprogrammablegatearray)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件等。通用处理器可以是微处理器或者该处理器也可以是任何常规的处理器等。
所述存储器可用于存储所述计算机程序和/或模块，所述处理器通过运行或执行存储在所述存储器内的数据，实现发明中绝对频差测量装置的各种功能。所述存储器可主要包括存储程序区和存储数据区，其中，存储程序区可存储操作系统、至少一个功能所需的应用程序(比如声音播放功能、图像播放功能等)等。此外，存储器可以包括高速随机存取存储器、还可以包括非易失性存储器，例如硬盘、内存、插接式硬盘，智能存储卡，安全数字卡，闪存卡、至少一个磁盘存储器件、闪存器件、或其他易失性固态存储器件。
实施例四
本发明实施例四提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现所述基于延迟线的绝对频差测量方法的步骤。
所述绝对频差测量装置如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解本发明实现上述实施例方法中的全部或部分流程，也可以通过计算机程序可存储于一计算机可读存介质中，该计算机程序在被处理器执行时，可实现上述各个方法实施例的步骤。其中，所述计算机程序包括计算机程序代码、对象代码形式、可执行文件或某些中间形式等。所述计算机可读取介质可以包括：能够携带所述计算机程序代码的任何实体或装置、记录介质、u盘、移动硬盘、磁碟、光盘、计算机存储器、只读存储器、随机存储器、点载波信号、电信信号以及软件分发介质等。需要说明的是，所述计算机可读介质包含的内容可以根据司法管辖区内立法和专利实践的要求进行适当的增减。
尽管已描述了本发明的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明范围的所有变更和修改。
显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。
1.一种基于延迟线的绝对频差测量方法，其特征在于，所述方法包括：
本地晶振产生输出信号；
对输出信号进行分频处理，获得周期位于延迟线测量器件测量范围的脉冲信号；
通过延迟线测量器件对分频后的脉冲信号进行脉冲周期的测量，获得频率偏差值；
基于延迟线测量器件输出的频率偏差值，生成对应的控制输出；
将控制输出转换为本地晶振实际的频率控制量；
基于频率控制量对本地晶振的输出频率进行控制，补偿本地晶振输出信号的偏差。
2.根据权利要求1所述的基于延迟线的绝对频差测量方法，其特征在于，本地晶振的标称输出频率为f0，周期t0，本地晶振的输出存在频率偏移δf，对应一个周期内存在δt的偏差，频偏系数foc_delta＝δf/f0，对应到时域，即foc_delta＝δt/t0。
3.根据权利要求1所述的基于延迟线的绝对频差测量方法，其特征在于，通过分频处理生成周期位于延迟线测量范围的脉冲信号，脉冲信号周期为tdiv，tdiv＝t×n，其中，t为原周期，n为分频系数，脉冲信号一个周期的时间偏差为δtdiv＝δt×n。
4.一种基于延迟线的绝对频差测量系统，其特征在于，所述系统包括：
本地晶振，用于产生输出信号；
分频器，用于对输出信号进行分频处理，获得周期位于延迟线测量器件测量范围的脉冲信号；
延迟线测量器件，通过延迟线测量器件对分频后的脉冲信号进行脉冲周期的测量，获得频率偏差值；
处理器，用于基于延迟线测量器件输出的频率偏差值，生成对应的控制输出；
晶振控制产生电路：用于基于频率控制量对本地晶振的输出频率进行控制，补偿本地晶振输出信号的偏差。
5.根据权利要求4所述的基于延迟线的绝对频差测量系统，其特征在于，本地晶振的标称输出频率为f0，周期t0，本地晶振的输出存在频率偏移δf，对应一个周期内存在δt的偏差，频偏系数foc_delta＝δf/f0，对应到时域，即foc_delta＝δt/t0。
6.根据权利要求4所述的基于延迟线的绝对频差测量系统，其特征在于，分配器处理后生成周期位于延迟线测量范围的脉冲信号，脉冲信号周期为tdiv，tdiv＝t×n，其中，t为原周期，n为分频系数，脉冲信号一个周期的时间偏差为δtdiv＝δt×n。
7.根据权利要求4所述的基于延迟线的绝对频差测量系统，其特征在于，分频器为独立的d触发器组，或者利用mcu进行计数器分频。
8.根据权利要求4所述的基于延迟线的绝对频差测量系统，其特征在于，所述系统的处理流程包括：驯服系统过程和守时测量纠正过程；
驯服系统过程：
在驯服系统过程中，存在外部参考时钟源；
通过对本地晶振的闭环控制，将本地晶振的输出稳定在标称输出值；
记录此时的延迟线测量器件输出信号标称周期值；
守时测量纠正过程：
在守时测量纠正过程中无外部参考源；
连续测量和读取延迟线测量器件输出，并对输出进行平滑处理；
持续监测延迟线测量器件输出与标称输出值的偏差，当偏差大于最低调整门限时，产生本地晶振控制量的输出；
持续测量延迟线测量器件的输出信号幅度实现闭环控制。
9.一种绝对频差测量装置，包括存储器、处理器以及存储在所述存储器中并可在所述处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述计算机程序时实现如权利要求1-3中任意一个所述基于延迟线的绝对频差测量方法的步骤。
10.一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1-3中任意一个所述基于延迟线的绝对频差测量方法的步骤。
技术总结