[发明专利]一种对时脉冲的数字滤波方法及装置

说明书

一种对时脉冲的数字滤波方法及装置，属于信号处理领域，其特征在于：对原始对时脉冲信号进行信号质量评估；原始对时脉冲信号进入滤波器进行滤波；滤波器根据前述信号质量评估结果调整滤波参数；根据滤波器输出的对时脉冲的相位进行数字锁相，同时进行相位补偿，得到本地对时脉冲。通过进行信号质量评估，使本发明所述滤波方法及装置具备了故障预测能力，同时提高了设备干扰能力、及单一时间源失效后维护周期长的问题。本发明所述滤波方法可以根据外部信号的质量调整滤波运行参数以适应不同环境噪声从而得到最优滤波运行参数。同时，通过实时检测传输路径延迟可以动态调整相位补偿，从而实现提供更高精度的授时。

技术领域

本发明属于信号处理领域，尤其涉及一种对时脉冲的数字滤波方法及装置。

背景技术

在时间同步应用中，需要一种高速可靠的滤波方案还原对时脉冲。目前对时脉冲的数字滤波方法大体包括延时去抖滤波、滑动窗口滤波和多次采样表决，这些传统方案一般存在以下缺陷：1、在干扰强度大的情况下，为了防止误触发，采用大时间常数滤波器或增加表决次数的方法，导致信号延迟大，即使后期使用相位补偿技术也会因为干扰信号的不确定性导致滤波信号输出信号相位出现抖动；2、没有信号质量评估，不能预测设备运行状态。

发明内容

本发明旨在解决上述问题，提供一种高速相位响应、同时具备设备故障预测功能的对时脉冲的数字滤波方法及装置。

本发明所述对时脉冲的数字滤波方法，包括对原始对时脉冲信号进行信号质量评估；通过信号质量评估分析可以调整滤波器的滤波参数应对信号干扰，同时根据信号质量可以推测对时设备是否存在故障隐患，提示工作人员进行必要检修。

原始对时脉冲信号进入滤波器进行滤波；滤波器根据前述信号质量评估结果调整滤波参数；滤波器根据前述信号质量评估结果调整输出0和1的反转阈值，以及滤波器翻转锁定和解锁时间片参数调整；利用信号质量分析结果，可以预设滤波器的翻转阈值和滤波器时间常数，从而可以提高相位响应速度；同时预设滤波器翻转锁定时间片和解锁时间片，可以杜绝强干扰误触发的情况。

根据滤波器输出的对时脉冲的相位进行数字锁相，同时进行相位补偿得到本地同步对时脉冲。

进一步，本发明所述对时脉冲的数字滤波方法，所述对原始对时脉冲信号进行信号质量评估包括，对原始对时脉冲信号的干扰次数和脉冲宽度进行统计；对原始对时脉冲信号相位抖动进行统计，进行故障预测。在本技术方案中，故障包括外部信号链路故障和本地设备故障两种，分辨外部故障还是内部故障取决于是否增加信号诊断电路，诊断电路又分为系统级诊断电路和本地诊断电路，系统级诊断电路可以诊断出链路故障位置（比如是线缆故障、信号源故障、本地设备故障），本地诊断电路可以诊断出是设备内部故障还是设备外部故障。

进一步，本发明所述对时脉冲的数字滤波方法，所述调整滤波参数包括滤波器滑动窗口大小和采样率的调整；

所述滤波器滑动窗口大小大于（最大干扰脉冲宽度/采样率）的2倍；

若缺省采样率的情况下不能满足以上条件可动态降低采样率来适应滑动窗口大小的要求。

进一步，本发明所述对时脉冲的数字滤波方法，所述阈值等于滑动窗口大小×K1×信号质量；所述K1×信号质量的取值范围0.5~1。其中，K1是一个系统参数需要根据具体设备测试来调整到一个合适的值，类似于PID调节参数。

进一步，本发明所述对时脉冲的数字滤波方法，所述相位补偿的等效相位差等于K2×相位差；相位差取值范围-180°~+180°。其中，K2是一个系统参数需要根据具体设备参数来调整到一个合适的值，这个参数和系统的时钟频率成正比，类似于PID调节参数。

本发明所述对时脉冲的数字滤波装置，包括信号质量分析单元、滤波器单元和锁相环/相位同步单元；

所述信号质量分析单元、滤波器单元和锁相环/相位同步单元依次相电连接；

所述信号质量分析单元和锁相环/相位同步单元相电连接；