CN109217821B - 频率器件补偿方法、装置、系统及计算机可读存储介质 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种频率器件补偿方法、装置、系统及计算机可读存储介质，属于通信技术领域，该方法包括：获取频率补偿传感器输出的时钟信号，作为第一预测变量；获取预测变量传感器输出的与频率波动相关的变量，作为第二预测变量；根据所述第一预测变量和第二预测变量对频率器件进行补偿，通过采用频率传感器来代替温度传感器，并增加与频率波动相关的预测变量，提高了频率补偿的精度和稳定度。
Description
技术领域
本发明涉及通信技术领域，尤其涉及一种频率器件补偿方法、装置、系统及计算机可读存储介质。
背景技术
几乎所有电子设备、通信设备、自动控制设备都需要时钟来保证系统正常运行，这些设备的时钟信号基本都来自频率器件，有的系统为了提高时钟的精度，用锁相环跟踪外部参考时钟，不同系统对时钟的稳定性要求不同，会选择不同级别的频率器件和外部参考时钟。外界环境的变化会影响频率器件的稳定性，导致时钟不稳；参考源丢失后也会导致时钟性能下降，时钟性能下降到一定程度后，会造成设备性能恶化，甚至不能正常工作，在恶劣环境下，或者参考时钟丢失的一段时间内，为了保证设备能够正常工作，就需要对频率器件做频率补偿。
频率器件通常对温度比较敏感，比如晶体振荡器(XO:Crystal Oscilatore)。经过一段时间运行，频率器件会发生频率偏移，通常称为老化。所以，现有技术常用的补偿方法是用温度数据和时间数据(补偿老化)作为预测变量来补偿频率器件的频率波动。补偿效果由预测变量和补偿算法决定。其中预测变量的分辨率和相关度有着重要的影响。现有技术的缺点补偿效果差，主要原因有2个：第一，温度分辨率不高，成本也高；第二，其他环境影响因素无法用温度或时间数据来补偿，即预测变量缺失问题。温度预测变量通常采用温度传感器芯片采集数据，目前市面上高精度温度传感器分辨率为0.01度，大约需要3美金，成本高。另外工作电源波动，或者振动、冲击等外接影响造成的频率波动，常用的温度变量是无法补偿的。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于提供一种频率器件补偿方法、装置、系统及计算机可读存储介质,通过采用频率传感器来代替温度传感器，并增加与频率波动相关的预测变量，提高了频率补偿的精度和稳定度。
本发明解决上述技术问题所采用的技术方案如下：
根据本发明的一个方面，提供的一种频率器件补偿方法，包括：
获取频率补偿传感器输出的时钟信号，作为第一预测变量；
获取预测变量传感器输出的与频率波动相关的变量，作为第二预测变量；
根据所述第一预测变量和第二预测变量对频率器件进行补偿。
可选地，所述获取频率补偿传感器输出的时钟信号，作为第一预测变量包括：
获取频率补偿传感器输出的时钟信号，并通过时间数字转换器TDC将所述时钟信号转换成数字信号，将所述数字信号作为第一预测变量；其中，所述频率补偿传感器为温度敏感器件。
可选地，所述根据所述第一预测变量和第二预测变量对频率器件进行补偿包括：
频率器件发送时钟信号至数字频率合成单元，再经分频器传送至鉴相鉴频单元，与参考时钟进行鉴相鉴频；
把鉴相鉴频结果发送至锁相环算法单元进行滤波，把滤波结果发送至频率调整单元；
将所述第一预测变量和第二预测变量发送给预测模型单元；
预测模型单元接收频率调整单元发来的调整变量，并根据所述第一预测变量、第二预测变量和调整变量完成模型参数训练；
预测模型单元根据当前采集的第一预测变量和第二预测变量输出补偿变量至锁相环算法单元，再经过频率调整单元完成频率器件补偿。
当所述频率器件与频率补偿传感器封装在一起时，所述根据所述第一预测变量和第二预测变量对频率器件进行补偿包括：
将所述第一预测变量和第二预测变量发送给预测模型单元；
预测模型单元接收频率调整单元发来的调整变量，并根据所述第一预测变量、第二预测变量和调整变量完成模型参数训练；
预测模型单元根据当前采集的第一预测变量和第二预测变量输出补偿变量。
根据本发明的另一个方面，提供的一种频率器件补偿装置，包括：频率补偿传感器、预测变量传感器和补偿模块，其中，
所述频率补偿传感器，用于输出时钟信号，作为第一预测变量，并将所述第一预测变量发送至补偿模块；
所述预测变量传感器，用于获取与频率波动相关的变量，作为第二预测变量，并将所述第一预测变量发送至补偿模块；
补偿模块，用于根据所述第一预测变量和第二预测变量对频率器件进行补偿。
可选地，所述频率补偿传感器之后还包括时间数字转换器TDC，用于将频率补偿传感器输出的时钟信号转换成数字信号，作为第一预测变量；其中，所述频率补偿传感器为温度敏感器件。
可选地，所述补偿模块包括：
数字频率合成单元，用于接收频率器件发送的时钟信号，并将所述时钟信号发送至分频器；
分频器，用于将所述时钟信号传送至鉴相鉴频单元；
鉴相鉴频单元，用于接收所述时钟信号，并与参考时钟进行鉴相鉴频；
第一预测变量单元，用于接收所述第一预测变量和第二预测变量，并将所述第一预测变量和第二预测变量发送给第一预测模型单元；
锁相环算法单元，用于接收鉴相鉴频结果进行滤波，把滤波结果发送至频率调整单元；
第一频率调整单元，用于向第一预测模型单元发送调整变量，还用于接收锁相环算法单元发来的滤波结果；
第一预测模型单元，用于接收预测变量单元发来的第一预测变量和第二预测变量；接收频率调整单元发来的调整变量，并根据所述第一预测变量、第二预测变量和调整变量完成模型参数训练，还用于根据当前采集的第一预测变量和第二预测变量输出补偿变量至锁相环算法单元，再经过第一频率调整单元完成频率器件补偿。
可选地，当所述频率器件与频率补偿传感器封装在一起时，所述补偿模块包括：
第二预测变量单元，用于接收所述第一预测变量和第二预测变量，并将所述第一预测变量和第二预测变量发送给第二预测模型单元；
第二预测模型单元，用于接收第二预测变量单元发来的第一预测变量和第二预测变量；接收频率调整单元发来的调整变量，并根据所述第一预测变量、第二预测变量和调整变量完成模型参数训练；还用于根据当前采集的第一预测变量和第二预测变量输出补偿变量；
第二频率调整单元，用于向第二预测模型单元发送调整变量。
根据本发明的再一个方面，提供的一种频率器件补偿系统，包括存储器、处理器和至少一个被存储在所述存储器中并被配置为由所述处理器执行的应用程序，所述应用程序被配置为用于执行以上所述的频率器件补偿方法。
根据本发明的再一个方面，提供的一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现以上所述的频率器件补偿方法。
本发明实施例的一种频率器件补偿方法、装置、系统及计算机可读存储介质，该方法包括：获取频率补偿传感器输出的时钟信号，作为第一预测变量；获取预测变量传感器输出的与频率波动相关的变量，作为第二预测变量；根据所述第一预测变量和第二预测变量对频率器件进行补偿，通过采用频率传感器来代替温度传感器，并增加与频率波动相关的预测变量，提高了频率补偿的精度和稳定度。
附图说明
图1为本发明实施例一提供的一种频率器件补偿方法流程图；
图2为本发明实施例一提供的频率器件补偿原理示意图；
图3为图1中步骤S30的一种方法流程图；
图4为图1中步骤S30的另一种方法流程图；
图5为本发明实施例一提供的一种频率器件补偿的具体结构图；
图6为本发明实施例二提供的一种频率器件补偿的具体结构图；
图7为本发明实施例三提供的一种频率器件补偿的具体结构图；
图8为本发明实施例四提供的一种频率器件补偿装置示范性结构框图。
本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。
具体实施方式
为了使本发明所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚、明白，以下结合附图和实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
实施例一
如图1所示，在本实施例中，一种频率器件补偿方法，包括：
S10、获取频率补偿传感器输出的时钟信号，作为第一预测变量；
S20、获取预测变量传感器输出的与频率波动相关的变量，作为第二预测变量；
S30、根据所述第一预测变量和第二预测变量对频率器件进行补偿。
在本实施例中，通过采用频率传感器来代替温度传感器，并增加与频率波动相关的预测变量，提高了频率补偿的精度和稳定度。
在本实施例中，预测变量为与频率器件的频率波动相关的变量，预测变量的选择及预测变量的精度直接影响着频率器件的补偿效果，由于频率器件对温度比较敏感，且现有技术中的温度传感器分辨率不高，所以本实施例中采用另一种频率器件作为频率补偿传感器，以其输出的时钟信号作为第一预测变量；其中，所述频率补偿传感器是温度敏感器件，可以是晶振系列器件、原子钟系列、MEMS振荡器(Micro-Electro-Mechanical System，微机电系统)、压电陶瓷振荡器、压控振荡器系列等时钟源；除了跟温度有关的预测变量，本实施例还考虑到其他与频率波动相关的变量，这些变量无法用温度或时间数据来补偿，但也会影响频率器件的稳定性；本实施例中将这些与频率波动相关但与温度不相关的变量作为第二预测变量，主要包括电压、电流、功耗、负载波动、辐射、冲击、振动、加速度、速度、风扇转速、风速、气压和湿度。
在本实施例中，所述步骤S10包括：获取频率补偿传感器输出的时钟信号，并通过时间数字转换器TDC将所述时钟信号转换成数字信号，所述数字信号作为第一预测变量；
在本实施例中，如图2所示，为频率器件补偿原理示意图，包括频率补偿传感器10、预测变量传感器20和补偿模块30，频率补偿传感器10可以是任何一种温度敏感频率器件，输出时钟信号25送给TDC/PD22(Time-to-Digital Converter，时间数字转换器/PhaseDetector，鉴相器)。TDC/PD22由单独一个器件构成，或者是锁相环芯片的一个功能模块，或者是由逻辑器件实现的一个模块。TDC/PD22同时接收接收(待补偿)频率器件37送出的时钟信号39作参考时钟。在TDC/PD单元内，把时钟信号25转换成数字信号，数字信号可以是鉴相值，或者是频偏值、频率值，作为预测变量。之后，TDC/PD单元把转换后的数字信号经过通信接口26送给预测变量单元33。预测变量传感器20是除了温渡传感和频率补偿传感器10外所有与频率器件37输出频率波动相关的传感器，或者其它能够产生数字变量的装置。预测变量传感器20采集到模拟信号后经过放大、整形产生信号27，信号27经过ADC24(Analog-to-Digital Converter，模/数转换器)转换成数字信号，然后经过通信接口28送到预测变量单元33。多数情况下预测变量传感器20和ADC24集成在一起，是一个器件，例如数字加速度传感器。在实际应用汇总预测变量传感器20可能不止一个，比如可能同时需要电源电压和电流2个传感器。通信接口26和28可以使IIC接口、SPI接口、uart接口、usb接口等。由于时间数据31对老化补偿是必不可少的，本发明保留时间数据31。时间数据可以由待补偿的频率器件37产生，或者由CPU/MCU的tick产生。频率补偿传感器10需要靠近频率器件37放置，放置到频率器件37内部效果更好。或者频率补偿传感器10和频率器件37集成在一起，封装成一个新的频率器件，输出2个时钟频率。频率补偿传感器10和率器件37共用电源会获得更好的补偿效果，因为电源波动都会在这两个频率器件上体现。
在本实施例中，没有经过训练的预测模型是不能用于补偿的，在没有参考时钟的情况下就无法对预测模型进行训练。预测模型训练好后会生成一套参数，这些参数的作用是把实时采集的预测变量转化为补偿变量，即频率调整单元在补偿时的调整量。所以，预测模型训练一定是参考时钟存在的条件下才能进行。只有在参考时钟丢失的情况下才会用预测模型去补偿。
如图3所示，在本实施例中，有参考时钟的情况下，可以训练预测模型，当设备有故障的时候，例如，参考时钟突然丢失了，或者可以作为参考时钟的GPS信号受到干扰，导致参考时钟丢失或严重恶化，就需要利用前面训练的模型来及两类预测变量来补偿频率器件的波动，基于此，所述步骤S30包括：
S301、频率器件发送时钟信号至数字频率合成单元，再经分频器传送至鉴相鉴频单元，与参考时钟进行鉴相鉴频；
S302、把鉴相鉴频结果发送至锁相环算法单元进行滤波，把滤波结果发送至频率调整单元；
S303、将所述第一预测变量和第二预测变量发送给预测模型单元；
S304、预测模型单元接收频率调整单元发来的调整变量，并根据所述第一预测变量、第二预测变量和调整变量完成模型参数训练；
S305、预测模型单元根据当前采集的第一预测变量和第二预测变量输出补偿变量至锁相环算法单元，再经过频率调整单元完成频率器件补偿。
在本实施例中，参考图2，在有参考时钟38的情况下，频率器件37输出时钟信号39给数字频率合成单元36，再经过分频器送给鉴频鉴相单元，与参考时钟38进行鉴频鉴相。鉴相结果送给锁相环算法单元，完成滤波功能。最后把数值送给频率调整单元35。频率调整单元35可以是DAC电路、DDS(Direct Digital Synthesizer，直接数字式频率合成器)、DCO/NCO(Digitally Controlled Oscillator/Numerically Controlled Oscillator，数控振荡器)。频率调整单元把要调整的变量送给数字频率合成单元36，完成频率调整，最终输出稳定的时钟信号40。频率器件37如果带有可调整频率功能，比如VC-OCXO(VoltageControlled-Oven Controlled Crystal Oscillators压控-恒温晶体振荡器)，可以和数字频率合成单元36合二为一。在跟踪参考时钟的过程中，预测变量单元33把汇总的预测变量何惧送给预测模型单元34，预测模型单元34同时接收频率调整单元的调整变量，并根据所述第一预测变量、第二预测变量和调整变量完成模型参数训练。当参考时钟丢失的时候，预测模型单元34根据预测变量单元最新采集的变量，输出补偿变量给锁相环算法单元，经过频率调整单元36完成频率器件37的频率补偿。
如图4所示，在本实施例中，当频率补偿传感器和频率器件封装在一起时，可以采用图3中的方法，在频率器件出厂前就将预测模型训练好，也可以不用图3中的方法，不用锁相环，在这种情况下，所述步骤S30包括：
S31、将所述第一预测变量和第二预测变量发送给预测模型单元；
S32、预测模型单元接收频率调整单元发来的调整变量，并根据所述第一预测变量、第二预测变量和调整变量完成模型参数训练；
S33、预测模型单元根据当前采集的第一预测变量和第二预测变量输出补偿变量。
在本实施例中，没有参考时钟情况下，则需要每只样品预先采集预测变量，训练模型，把模型参数写入内部存储器。使用时直接调出参数，不需要锁相环。
在本实施例中，当参考时钟丢失后，频率调整单元根据预测模型单元和锁相环算法单元提供的频率调整量，调整数字频率合成单元，输出补偿后的时钟信号，完成补偿功能。频率调整单元也把调整量送给预测模型单元，这是为了完成补偿模型训练。
在本实施例中，频率补偿传感器和预测变量传感器的组成方式可以是多种多样的，如图5所示，为一种频率器件补偿的具体结构图，包括电源电路41、OCXO42、数字锁相环43、MCU/CPU45和参考时钟44组成。
其中，OCXO42是被补偿频率器件，内部集成了一只普通晶振XO47。作为频率补偿传感器XO47输出25M时钟信号49提供了一个预测变量，送给数字锁相环内部的TDC模块。电源电路41的送出电压信号48给OCXO42供电。在OCXO42内部，电压信号48分别提供给OCXO内部的功率管、振荡及恒温电路，并给XO47做电源。这样电压信号48上的波动会同时影响OCXO42的输出10MHz时钟信号50和XO47的输出时钟信号49，即两个时钟信号由于电源波动影响导致频率偏移有很高的相关性。在OCXO42内部，XO47靠近晶体和功率管放置，这样XO47可以准确、快速地检测到晶体上的温度变化，这种温度变化也会同时表现在10MHz时钟信号50和25M时钟信号49上，即两者之间温度变化导致的频率偏移有很高的相关性。在数字锁相环43内部，把10MHz时钟信号50和25M时钟信号49送到内部的TDC模块做鉴相处理。比如，可以把10MHz信号和25MHz分频成1Hz信号，用TDC把这两个1Hz信号的相位差转换成时间信号Δt(ns)，把Δt取倒数则可以获得这两个时钟的相对频偏Δf(ppb)。MCU/CPU45读取这个频偏Δf作为一个预测变量。目前已经有锁相环器件的TDC模块的时间分辨率为1ps，所以频偏Δf的分辨率可以达到0.001ppb。预测老化的时间数据可以由MCU/CPU45的工作时钟产生，也可以用10MHz时钟信号50产生。当参考时钟44存在时，数字锁相环43跟踪参考时钟，并收集频偏Δf和时间数据训练预测模型，计算出模型参数。当参考时钟44丢失后，用模型预测OCXO42的频偏，补偿频偏后输出时钟46。
作为预测变量的频率补偿传感器XO47可以用MEMS振荡器、LC振荡器、RC振荡器替代，只要对温度变化敏感，能输出时钟信号即可。作为频率补偿传感器，性能要比待补偿频率器件OCXO42差。频率补偿传感器XO47也可以独立于待补偿频率器件OCXO42，可以放置在OCXO42附近，但补偿效果会降低。
实施例二
如图6所示，为一种频率器件补偿的具体结构图，包括电源电路41、电流检测电阻51、MEMS振荡器52(微机电系统，Microelectromechanical System)、数字锁相环43、MCU/CPU45、TCXO34、电流检测芯片54、电压检测芯片55和参考时钟44组成。
在本实施例中，被补偿频率器件是TCXO53，频率补偿传感器是MEMS振荡器52。两者尽量靠近放置，尽可能共用电源，以增加输出时钟信号56和57频率偏移的相关性。电流检测电阻51和电流检测芯片54完成电流检测功能。电流检测芯片54内部集成了ADC电路，把检测到的电流大小转换成数字信号经过通信接口送给MCU/CPU45，作为另一个预测变量。电压检测芯片55完成TCXO34工作电压48波动检测，并把数字电压信号经过通信接口送给MCU/CPU45，作为第3个预测变量。预测TCXO53老化的时间数据产生方法和运行过程同实施例一。由于有电压检测电路，MEMS振荡器52可以不与TCXO53共用电源。同样，频率补偿传感器是MEMS振荡器52可以用普通XO、LC振荡器、RC振荡器替代。MEMS振荡器52可以选用不加温度补偿的MEMS，对温度更敏感，补偿效果会进一步提高。
实施例三
如图7所示，为一种频率器件补偿的具体结构图，包括器件封装60、频率器件XO61、频率补偿传感器VCO62(Voltage Controlled Oscillator，压控振荡器)、供电电压VCC63、接地GND64、频率器件输出时钟65、频率补偿传感器输出时钟66组成。所有部分组成一个新的频率器件，输出两路时钟信号。其中时钟65作为通常频率器件的时钟，时钟66作为一个预测变量。供电电压VCC63分别送给XO61和VCO62，共用电源使得电源波动可以传递到在XO61和VCO62输出时钟65和时钟66的时钟频率上，提升补偿效果。接地GND64连接XO61和VCO62的地。把频率补偿传感器VCO62和频率器件XO61放在一起，可以准确、快速地检测到晶体上的温度变化，从而导致VCO62输出时钟频率波动，增加VCO62和XO61输出频率波动的相关性，最终提升补偿性能。封装60就是一个外壳和底座，负责把频率器件和频率补偿传感器组装在一起，构成一个新的频率器件。
频率器件XO61是待补偿的器件，这里选用的是普通XO。也可以选用VCXO(VoltageControlled X'tal(crystal)Oscillator，压控晶体振荡器)，TCXO、OCXO、原子钟系列、MEMS振荡器、声表器件、陶瓷振荡器系列、VCO系列。频率补偿传感器VCO62是用作预测变量的频率器件，这里选用的是VCO。也可以选用其他频率器件，通常性能要比频率器件XO61低，对温度敏感，比如MEMS振荡器、声表器件、陶瓷振荡器系列、VCXO，TCXO、OCXO、原子钟系列。选用MEMS振荡器做频率补偿传感器，不加温度补偿的MEMS振荡器效果会更好，因为对温度更敏感。
集成了一个频率补偿传感器的新的频率器件，配合外部锁相环、参考时钟和补偿算法，性能能够提升一个等级。比如普通XO集成一个VCO，有参考时钟时，训练预测模型。参考时钟丢失后，通过预测模型补偿，可以达到TCXO的水平。普通XO集成VCO成本不会超过5元人民币，TCXO成本在5美金左右。
实施例四
如图8所示，在本实施例中，一种频率器件补偿装置，包括：频率补偿传感器10、预测变量传感器20和补偿模块30，其中，
所述频率补偿传感器10，用于输出时钟信号，作为第一预测变量，并将所述第一预测变量发送至补偿模块；
所述预测变量传感器20，用于获取与频率波动相关的变量，作为第二预测变量，并将所述第一预测变量发送至补偿模块；
补偿模块30，用于根据所述第一预测变量和第二预测变量对频率器件进行补偿。
在本实施例中，通过采用频率传感器来代替温度传感器，并增加与频率波动相关的预测变量，提高了频率补偿的精度和稳定度。
在本实施例中，预测变量为与频率器件的频率波动相关的变量，预测变量的选择及预测变量的精度直接影响着频率器件的补偿效果，由于频率器件对温度比较敏感，且现有技术中的温度传感器分辨率不高，所以本实施例中采用另一种频率器件作为频率补偿传感器，以其输出的时钟信号作为第一预测变量；其中，所述频率补偿传感器是温度敏感器件，可以是晶振系列器件、原子钟系列、MEMS振荡器(Micro-Electro-Mechanical System，微机电系统)、压电陶瓷振荡器、压控振荡器系列等时钟源；除了跟温度有关的预测变量，本实施例还考虑到其他与频率波动相关的变量，这些变量无法用温度或时间数据来补偿，但也会影响频率器件的稳定性；本实施例中将这些与频率波动相关但与温度不相关的变量作为第二预测变量，主要包括电压、电流、功耗、负载波动、辐射、冲击、振动、加速度、速度、风扇转速、风速、气压和湿度。
在本实施例中，所述频率补偿传感器之后还包括时间数字转换器TDC，用于将频率补偿传感器输出的时钟信号转换成数字信号，作为第一预测变量；在本实施例中，如图2所示，为频率器件补偿原理示意图，包括频率补偿传感器10、预测变量传感器20和补偿模块30，频率补偿传感器10可以是任何一种温度敏感频率器件，输出时钟信号25送给TDC/PD22(Time-to-Digital Converter，时间数字转换器/PhaseDetector，鉴相器)。TDC/PD22由单独一个器件构成，或者是锁相环芯片的一个功能模块，或者是由逻辑器件实现的一个模块。TDC/PD22同时接收接收(待补偿)频率器件37送出的时钟信号39作参考时钟。在TDC/PD单元内，把时钟信号25转换成数字信号，数字信号可以是鉴相值，或者是频偏值、频率值，作为预测变量。之后，TDC/PD单元把转换后的数字信号经过通信接口26送给预测变量单元33。预测变量传感器20是除了温渡传感和频率补偿传感器10外所有与频率器件37输出频率波动相关的传感器，或者其它能够产生数字变量的装置。预测变量传感器20采集到模拟信号后经过放大、整形产生信号27，信号27经过ADC24(Analog-to-Digital Converter，模/数转换器)转换成数字信号，然后经过通信接口28送到预测变量单元33。多数情况下预测变量传感器20和ADC24集成在一起，是一个器件，例如数字加速度传感器。在实际应用汇总预测变量传感器20可能不止一个，比如可能同时需要电源电压和电流2个传感器。通信接口26和28可以使IIC接口、SPI接口、uart接口、usb接口等。由于时间数据31对老化补偿是必不可少的，本发明保留时间数据31。时间数据可以由待补偿的频率器件37产生，或者由CPU/MCU的tick产生。频率补偿传感器10需要靠近频率器件37放置，放置到频率器件37内部效果更好。或者频率补偿传感器10和频率器件37集成在一起，封装成一个新的频率器件，输出2个时钟频率。频率补偿传感器10和率器件37共用电源会获得更好的补偿效果，因为电源波动都会在这两个频率器件上体现。
参考图2，在本实施例中，在本实施例中，有参考时钟的情况下，可以训练预测模型，当设备有故障的时候，例如，参考时钟突然丢失了，或者可以作为参考时钟的GPS信号受到干扰，导致参考时钟丢失或严重恶化，就需要利用前面训练的模型来及两类预测变量来补偿频率器件的波动，基于此，所述补偿模块包括：
数字频率合成单元，用于接收频率器件发送的时钟信号，并将所述时钟信号发送至分频器；
分频器，用于将所述时钟信号传送至鉴相鉴频单元；
鉴相鉴频单元，用于接收所述时钟信号，并与参考时钟进行鉴相鉴频；
第一预测变量单元，用于接收所述第一预测变量和第二预测变量，并将所述第一预测变量和第二预测变量发送给第一预测模型单元；
锁相环算法单元，用于接收鉴相鉴频结果进行滤波，把滤波结果发送至频率调整单元；
第一频率调整单元，用于向第一预测模型单元发送调整变量，还用于接收锁相环算法单元发来的滤波结果；
第一预测模型单元，用于接收预测变量单元发来的第一预测变量和第二预测变量；接收频率调整单元发来的调整变量，并根据所述第一预测变量、第二预测变量和调整变量完成模型参数训练，还用于根据当前采集的第一预测变量和第二预测变量输出补偿变量至锁相环算法单元，再经过第一频率调整单元完成频率器件补偿。
在有参考时钟38的情况下，频率器件37输出时钟信号39给数字频率合成单元36，再经过分频器送给鉴频鉴相单元，与参考时钟38进行鉴频鉴相。鉴相结果送给锁相环算法单元，完成滤波功能。最后把数值送给频率调整单元35。频率调整单元35可以是DAC电路、DDS(Direct Digital Synthesizer，直接数字式频率合成器)、DCO/NCO(DigitallyControlled Oscillator/Numerically Controlled Oscillator，数控振荡器)。频率调整单元把要调整的变量送给数字频率合成单元36，完成频率调整，最终输出稳定的时钟信号40。频率器件37如果带有可调整频率功能，比如VC-OCXO(Voltage Controlled-OvenControlled Crystal Oscillators压控-恒温晶体振荡器)，可以和数字频率合成单元36合二为一。在跟踪参考时钟的过程中，预测变量单元33把汇总的预测变量何惧送给预测模型单元34，预测模型单元34同时接收频率调整单元的调整变量，并根据所述第一预测变量、第二预测变量和调整变量完成模型参数训练。当参考时钟丢失的时候，预测模型单元34根据预测变量单元最新采集的变量，输出补偿变量给锁相环算法单元，经过频率调整单元36完成频率器件37的频率补偿。
在本实施例中，当频率补偿传感器和频率器件封装在一起时，可以采用上述补偿模块，在频率器件出厂前就将预测模型训练好，也可以不用上述补偿模块，不用锁相环，在这种情况下，补偿模块包括：
第二预测变量单元，用于接收所述第一预测变量和第二预测变量，并将所述第一预测变量和第二预测变量发送给第二预测模型单元；
第二预测模型单元，用于接收第二预测变量单元发来的第一预测变量和第二预测变量；接收频率调整单元发来的调整变量，并根据所述第一预测变量、第二预测变量和调整变量完成模型参数训练；还用于根据当前采集的第一预测变量和第二预测变量输出补偿变量；
第二频率调整单元，用于向第二预测模型单元发送调整变量。
在本实施例中，没有参考时钟情况下，则需要每只样品预先采集预测变量，训练模型，把模型参数写入内部存储器。使用时直接调出参数，不需要锁相环。
在本实施例中，当参考时钟丢失后，频率调整单元根据预测模型单元和锁相环算法单元提供的频率调整量，调整数字频率合成单元，输出补偿后的时钟信号，完成补偿功能。频率调整单元也把调整量送给预测模型单元，这是为了完成补偿模型训练。
实施例五
在本实施例中，一种频率器件补偿系统，包括存储器、处理器和至少一个被存储在所述存储器中并被配置为由所述处理器执行的应用程序，所述应用程序被配置为用于执行实施例一所述的频率器件补偿方法。
实施例六
本发明实施例提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现如上述频率器件补偿方法实施例中任一所述的方法实施例。
需要说明的是，上述装置、系统实和计算机可读存储介质实施例与方法实施例属于同一构思，其具体实现过程详见方法实施例，且方法实施例中的技术特征在装置实施例中均对应适用，这里不再赘述。
本发明实施例的一种频率器件补偿方法、装置、系统及计算机可读存储介质，该方法包括：获取频率补偿传感器输出的时钟信号，作为第一预测变量；获取预测变量传感器输出的与频率波动相关的变量，作为第二预测变量；根据所述第一预测变量和第二预测变量对频率器件进行补偿，通过采用频率传感器来代替温度传感器，并增加与频率波动相关的预测变量，提高了频率补偿的精度和稳定度。
通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到上述实施例方法可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现，当然也可以通过硬件来实现，但很多情况下前者是更佳的实施方式。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质(如ROM/RAM、磁碟、光盘)中，包括若干指令用以使得一台终端设备(可以是手机，计算机，服务器，空调器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述的方法。
以上参照附图说明了本发明的优选实施例，并非因此局限本发明的权利范围。本领域技术人员不脱离本发明的范围和实质内所作的任何修改、等同替换和改进，均应在本发明的权利范围之内。
Claims (6)
1.一种频率器件补偿方法，其特征在于，包括：
获取频率补偿传感器输出的时钟信号，作为第一预测变量；
获取预测变量传感器输出的与频率波动相关的变量，作为第二预测变量；
频率器件发送时钟信号至数字频率合成单元，再经分频器传送至鉴相鉴频单元，与参考时钟进行鉴相鉴频；
把鉴相鉴频结果发送至锁相环算法单元进行滤波，把滤波结果发送至频率调整单元；
将所述第一预测变量和第二预测变量发送给预测模型单元；
预测模型单元接收频率调整单元发来的调整变量，并根据所述第一预测变量、第二预测变量和调整变量完成模型参数训练；
预测模型单元根据当前采集的第一预测变量和第二预测变量输出补偿变量至锁相环算法单元，再经过频率调整单元完成频率器件补偿。
2.根据权利要求1所述的一种频率器件补偿方法，其特征在于，所述获取频率补偿传感器输出的时钟信号，作为第一预测变量包括：
获取频率补偿传感器输出的时钟信号，并通过时间数字转换器TDC将所述时钟信号转换成数字信号，将所述数字信号作为第一预测变量；其中，所述频率补偿传感器为温度敏感器件。
3.一种频率器件补偿装置，其特征在于，包括：频率补偿传感器、预测变量传感器和补偿模块，其中，
所述频率补偿传感器，用于输出时钟信号，作为第一预测变量，并将所述第一预测变量发送至补偿模块；
所述预测变量传感器，用于获取与频率波动相关的变量，作为第二预测变量，并将所述第一预测变量发送至补偿模块；
补偿模块包括：
数字频率合成单元，用于接收频率器件发送的时钟信号，并将所述时钟信号发送至分频器；
分频器，用于将所述时钟信号传送至鉴相鉴频单元；
鉴相鉴频单元，用于接收所述时钟信号，并与参考时钟进行鉴相鉴频；
第一预测变量单元，用于接收所述第一预测变量和第二预测变量，并将所述第一预测变量和第二预测变量发送给第一预测模型单元；
锁相环算法单元，用于接收鉴相鉴频结果进行滤波，把滤波结果发送至频率调整单元；
第一频率调整单元，用于向第一预测模型单元发送调整变量，还用于接收锁相环算法单元发来的滤波结果；
第一预测模型单元，用于接收预测变量单元发来的第一预测变量和第二预测变量；接收频率调整单元发来的调整变量，并根据所述第一预测变量、第二预测变量和调整变量完成模型参数训练，还用于根据当前采集的第一预测变量和第二预测变量输出补偿变量至锁相环算法单元，再经过第一频率调整单元完成频率器件补偿。
4.根据权利要求3所述的一种频率器件补偿装置，其特征在于，所述频率补偿传感器之后还包括时间数字转换器TDC，用于将频率补偿传感器输出的时钟信号转换成数字信号，作为第一预测变量；其中，所述频率补偿传感器为温度敏感器件。
5.一种频率器件补偿系统，包括存储器、处理器和至少一个被存储在所述存储器中并被配置为由所述处理器执行的应用程序，其特征在于，所述应用程序被配置为用于执行权利要求1或2所述的频率器件补偿方法。
6.一种计算机可读存储介质，其特征在于，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现如权利要求1或2所述的频率器件补偿方法。
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