CN116137532B - 一种模数转换器采样值精度提高方法、装置、设备及介质 - Google Patents
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Abstract
本申请属于模数转换技术领域，公开了一种模数转换器采样值精度提高方法、装置、设备及介质，该方法包括：获取模数转换器的当前采样值位数和目标采样值位数，目标采样值位数大于当前采样值位数，根据当前采样值位数和目标采样值位数得到位差值；获取模数转换器的历史采样值变化时刻点和当前采样值位数对应的低精度采样值，基于当前时间点和历史采样值变化时刻点得到增量值；根据位差值、增量值和低精度采样值计算得到高精度采样值。本申请可以大大降低提高模数转换器采样值精度的成本。
Description
技术领域
本申请涉及模数转换技术领域，尤其涉及一种模数转换器采样值精度提高方法、装置、设备及介质。
背景技术
现有技术中的获取高精度ADC(Analog-to-Digital Converter，模数转换器)采样值都是基于固定位数的ADC采样值加滤波法，一般使用均值滤波、中值滤波或卡曼滤波，但这些滤波的数据来源仍是原始的ADC采样数据，ADC的位数并没有改变；而若想通过提高ADC采样值的位数获得高位数下的高精度采样值，最有效的方法仍是在设计ADC芯片时采用高精度的IP核，但这会使芯片集成困难，同时提高了成本。因此，现有技术中存在通过提高模数转换器采样值的位数来获得高精度采样值的方法成本高。
发明内容
本申请提供了一种模数转换器采样值精度提高方法、装置、设备及介质，能够降低获得高位数下的高精度采样值的成本。
第一方面，本申请实施例提供了一种模数转换器采样值精度提高方法，该方法应用于模数转换器，该方法包括：
获取模数转换器的当前采样值位数和目标采样值位数，目标采样值位数大于当前采样值位数，根据当前采样值位数和目标采样值位数得到位差值；
获取模数转换器的历史采样值变化时刻点和当前采样值位数对应的低精度采样值，基于当前时间点和历史采样值变化时刻点得到增量值；
根据位差值、增量值和低精度采样值计算得到高精度采样值。
进一步的，该方法还包括：根据位差值确定增量值的增量上限值；
根据增量上限值确定增量值的取值范围。
进一步的，上述基于当前时间点和历史采样值变化时刻点得到增量值，包括：
根据当前时间点和历史采样值变化时刻点中的上一次采样值变化时刻点得到间隔时间，根据历史采样值变化时刻点得到上一次采样值变化时刻点的特征时间；
基于间隔时间和特征时间得到增量值。
进一步的，上述根据历史采样值变化时刻点得到上一次采样值变化时刻点的特征时间，包括：根据历史采样值变化时刻点和预设加权系数进行加权映射计算，得到上一次采样值变化时刻点的特征时间。
进一步的，上述基于间隔时间和特征时间得到增量值，包括：
判断间隔时间与特征时间的比值是否小于1；
若小于1，则根据位差值、间隔时间与特征时间计算得到增量值；
若大于等于1，则根据位差值计算得到增量值。
第二方面，本申请实施例提供了一种模数转换器采样值精度提高装置，该装置应用于模数转换器，该装置包括：
位差计算模块，用于获取模数转换器的当前采样值位数和目标采样值位数，根据当前采样值位数和目标采样值位数得到位差值，目标采样值位数大于当前采样值位数；
增量值获取模块，用于获取模数转换器的历史采样值变化时刻点和当前采样值位数对应的低精度采样值，基于当前时间点和历史采样值变化时刻点得到增量值；
采样值计算模块，用于根据位差值、增量值和低精度采样值计算得到高精度采样值。
进一步的，该装置还包括增量值范围确定模块，用于根据位差值确定增量值的增量上限值；根据增量上限值确定增量值的取值范围。
进一步的，增量值获取模块用于根据当前时间点和历史采样值变化时刻点中的上一次采样值变化时刻点得到间隔时间，根据历史采样值变化时刻点得到上一次采样值变化时刻点的特征时间；增量值获取模块还用于基于间隔时间和特征时间得到增量值。
第三方面，本申请实施例提供了一种计算机设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，处理器执行计算机程序时执行如上述任一实施例的一种模数转换器采样值精度提高方法的步骤。
第四方面，本申请实施例提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，计算机程序被处理器执行时实现如上述任一实施例的一种模数转换器采样值精度提高方法的步骤。
综上，与现有技术相比，本申请实施例提供的技术方案带来的有益效果至少包括：
本申请实施例提供的一种模数转换器采样值精度提高方法，通过设计软件程序对模数转换器当前的采样值位数、想要达到的目标采样值位数、当前时间点和模数转换器历史采样值变化时刻点的计算，得到目标采样值位数下的高精度的采样值。本申请通过软件实现采样值精度的提高，无需在设计芯片时进行改进，大大降低了提高ADC精度的成本。
附图说明
图1为本申请一个示例性实施例提供的一种模数转换器采样值精度提高方法的流程图。
图2为本申请一个示例性实施例提供的增量值计算步骤的流程图。
图3为本申请一个示例性实施例提供的一种模数转换器采样值精度提高装置的结构图。
图4为本申请又一个示例性实施例提供的一种模数转换器采样值精度提高装置的结构图。
具体实施方式
下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
请参见图1，本申请实施例提供了一种模数转换器采样值精度提高方法，该方法应用于模数转换器，以执行主体是模数转换器为例进行说明，该方法具体包括以下步骤：
步骤S1，获取模数转换器的当前采样值位数和目标采样值位数，目标采样值位数大于当前采样值位数，根据当前采样值位数和目标采样值位数得到位差值。
具体地，目标采样值位数减去当前采样值位数的差值，即为位差值。
步骤S2，获取模数转换器的历史采样值变化时刻点和当前采样值位数对应的低精度采样值，基于当前时间点和历史采样值变化时刻点得到增量值。
步骤S3，根据位差值、增量值和低精度采样值计算得到高精度采样值。
具体地，假设位差值为a，增量值为delta，低精度采样值为adc1，高精度采样值为adc2，则adc2＝adc1*(2^a)+delta；高精度采样值adc2的位数即为目标采样值位数。
在具体实施过程中，假设当前采样值位数为10bit，目标采样值位数为12bit，adc1为500，则a＝12-10＝2，adc2＝500*2^2+delta＝2000+delta。
上述实施例中提供的一种模数转换器采样值精度提高方法，通过设计软件程序对模数转换器当前的采样值位数、想要达到的目标采样值位数、当前时间点和模数转换器历史采样值变化时刻点的计算，得到目标采样值位数下的高精度的采样值。本申请通过软件实现采样值精度的提高，无需在设计芯片时进行改进，大大降低了提高ADC精度的成本。
在一些实施例中，该方法具体还可以包括以下步骤：
根据位差值确定增量值的增量上限值，根据增量上限值确定增量值的取值范围。
具体地，增量上限值为2的位差次方减1，下限值为0，即取值范围为(0，2^a-1)。
在具体实施过程中，可以在基于当前时间点和历史采样值变化时刻点得到增量值之后，即步骤S2执行结束后，执行上述步骤来确定增量值的取值范围，然后判断该增量值是否在确定的取值范围内，若在，则根据位差值、增量值和低精度采样值计算得到高精度采样值，若不在，说明增量值的计算出错，需返回步骤S2重新计算。
上述实施方式可以确定增量值的取值范围，从而能够判断步骤S2中得到的增量值是否正确，保证了高精度采样值计算的准确性。
在一些实施例中，上述基于当前时间点和历史采样值变化时刻点得到增量值，包括：
根据当前时间点和历史采样值变化时刻点中的上一次采样值变化时刻点得到间隔时间，根据历史采样值变化时刻点得到上一次采样值变化时刻点的特征时间。
基于间隔时间和特征时间得到增量值。
其中，当前时间点为实时值，此时可能发生采样值变化也可能没有发生，假设历史采样值变化时刻点为T1、T2、……Tn-1，Tn-1为相对于当前时间点来说的上一次采样值变化时刻点，假设当前时间点为TS，若当前时间点采样值发生变化，则TS＝Tn。
具体地，令当前时间点减去上一次采样值变化时刻点，得到间隔时间；设间隔时间为Terror，则有Terror＝TS-Tn-1。
在一些实施例中，上述根据历史采样值变化时刻点得到上一次采样值变化时刻点的特征时间，包括：根据历史采样值变化时刻点和预设加权系数进行加权映射计算，得到上一次采样值变化时刻点的特征时间。
具体地，假设预设加权系数为c，上一次采样值变化时刻点的特征时间为Tn-1’，T2’为时刻点T2对应的特征时间，则有T2’＝T1*c+T2*(1-c)，T3’＝T2’*c+T3*(1-c)，……，Tn-1’＝Tn-2’*c+Tn-1*(1-c)，即上一次采样值变化时刻点的特征时间需要蕴含所有的历史采样值变化时刻点。
在具体实施过程中，预设加权系数c可以为0.8。
上述实施例给出了特征时间和间隔时间的具体计算方法，对于上一次采样值变化时刻点的特征时间的计算用到了所有的历史采样值变化时刻点，从而保证了高精度采样值计算的准确性。
请参见图2，在一些实施例中，上述基于间隔时间和特征时间得到增量值，包括：
步骤S21，判断间隔时间与特征时间的比值是否小于1。
步骤S22，若小于1，则根据位差值、间隔时间与特征时间计算得到增量值。
步骤S23，若大于等于1，则根据位差值计算得到增量值。
具体地，当比值小于1时，增量值delta＝(Terror/Tn-1’)*(2^a)，即增量值为比值和2的位差次方相乘；当比值大于等于1时，delta＝0.5*(2^a)，即增量值为2的位差次方的中值。
上述实施例通过比较间隔时间和特征时间的比值是否小于1来判断系统是否稳定，若比值大于等于1，说明当前时间点距离上一次ADC采样值变化时刻点的间隔时间较大，即系统处于较稳定状态，ADC的采样值值对系统的运行影响较小，则可直接取中值。若比值小于1,则认为当前时间点距离上次ADC采样值变化时刻点的间隔未时间没有达到历史采样值变化时刻点的加权结果Tn-1’，则按上述公式计算增量值。
请参见图3，本申请另一实施例提供了一种模数转换器采样值精度提高装置，该装置应用于模数转换器，该装置包括：
位差计算模块101，用于获取模数转换器的当前采样值位数和目标采样值位数，根据当前采样值位数和目标采样值位数得到位差值，目标采样值位数大于当前采样值位数；
增量值获取模块102，用于获取模数转换器的历史采样值变化时刻点和当前采样值位数对应的低精度采样值，基于当前时间点和历史采样值变化时刻点得到增量值；
采样值计算模块103，用于根据位差值、增量值和低精度采样值计算得到高精度采样值。
上述实施例提供的一种模数转换器采样值精度提高装置，通过在存储有计算机程序的虚拟模块对模数转换器当前的采样值位数、想要达到的目标采样值位数、当前时间点和模数转换器历史采样值变化时刻点的计算，得到目标采样值位数下的高精度的采样值。本申请通过程序实现采样值精度的提高，无需在设计芯片时进行改进，大大降低了提高ADC精度的成本。
请参见图4，在一些实施例中，该装置还包括增量值范围确定模块112，用于根据位差值确定增量值的增量上限值；根据增量上限值确定增量值的取值范围。
上述实施例可以确定增量值的取值范围，从而能够判断增量值获取模块102中得到的增量值是否正确，保证了高精度采样值计算的准确性。
在一些实施例中，增量值获取模块102用于根据当前时间点和历史采样值变化时刻点中的上一次采样值变化时刻点得到间隔时间，根据历史采样值变化时刻点得到上一次采样值变化时刻点的特征时间；增量值获取模块102还用于基于间隔时间和特征时间得到增量值。
上述实施例给出了增量值获取模块102中对特征时间和间隔时间的具体计算方法，增量值获取模块102对于上一次采样值变化时刻点的特征时间的计算用到了所有的历史采样值变化时刻点，从而保证了高精度采样值计算的准确性。
本实施例中提供的关于一种模数转换器采样值精度提高装置的具体限定，可以参见上文中关于一种模数转换器采样值精度提高方法的实施例，于此不再赘述。上述一种模数转换器采样值精度提高装置中的各个模块可全部或部分通过软件、硬件及其组合来实现。上述各模块可以硬件形式内嵌于或独立于计算机设备中的处理器中，也可以以软件形式存储于计算机设备中的存储器中，以便于处理器调用执行以上各个模块对应的操作。
本申请实施例提供了一种计算机设备，该计算机设备可以包括通过系统总线连接的处理器、存储器、网络接口和数据库。其中，该计算机设备的处理器用于提供计算和控制能力。该计算机设备的存储器包括非易失性存储介质、内存储器。该非易失性存储介质存储有操作系统、计算机程序和数据库。该内存储器为非易失性存储介质中的操作系统和计算机程序的运行提供环境。该计算机设备的网络接口用于与外部的终端通过网络连接通信。处计算机程序被处理器执行时，使得处理器执行如上述任一实施例的一种模数转换器采样值精度提高方法的步骤。
本实施例提供的计算机设备的工作过程、工作细节和技术效果，可以参见上文中关于一种模数转换器采样值精度提高方法的实施例，于此不再赘述。
本申请实施例提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，计算机程序被处理器执行时实现如上述任一实施例的一种模数转换器采样值精度提高方法的步骤。其中，所述计算机可读存储介质是指存储数据的载体，可以但不限于包括软盘、光盘、硬盘、闪存、优盘和/或记忆棒(Memory Stick)等，所述计算机可以是通用计算机、专用计算机、计算机网络、或者其他可编程装置。
本实施例提供的计算机可读存储介质的工作过程、工作细节和技术效果，可以参见上文中关于一种模数转换器采样值精度提高方法的实施例，于此不再赘述。
本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分流程，是可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的计算机程序可存储于一非易失性计算机可读取存储介质中，该计算机程序在执行时，可包括如上述各方法的实施例的流程。其中，本申请所提供的各实施例中所使用的对存储器、存储、数据库或其它介质的任何引用，均可包括非易失性和/或易失性存储器。非易失性存储器可包括只读存储器(ROM)、可编程ROM(PROM)、电可编程ROM(EPROM)、电可擦除可编程ROM(EEPROM)或闪存。易失性存储器可包括随机存取存储器(RAM)或者外部高速缓冲存储器。作为说明而非局限，RAM以多种形式可得，诸如静态RAM(SRAM)、动态RAM(DRAM)、同步DRAM(SDRAM)、双数据率SDRAM(DDRSDRAM)、增强型SDRAM(ESDRAM)、同步链路(Synchlink)DRAM(SLDRAM)、存储器总线(Rambus)直接RAM(RDRAM)、直接存储器总线动态RAM(DRDRAM)、以及存储器总线动态RAM(RDRAM)。
以上实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
以上所述实施例仅表达了本申请的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本申请的保护范围。因此，本申请专利的保护范围应以所附权利要求为准。
Claims (6)
1.一种模数转换器采样值精度提高方法，其特征在于，所述方法包括：
获取模数转换器的当前采样值位数和目标采样值位数，所述目标采样值位数大于所述当前采样值位数，根据所述当前采样值位数和所述目标采样值位数得到位差值；
获取所述模数转换器的历史采样值变化时刻点和所述当前采样值位数对应的低精度采样值，根据当前时间点和所述历史采样值变化时刻点中的上一次采样值变化时刻点得到间隔时间，根据所述历史采样值变化时刻点和预设加权系数进行加权映射计算，得到所述上一次采样值变化时刻点的特征时间；
判断所述间隔时间与所述特征时间的比值是否小于1；
若小于1，则根据公式delta＝(Terror/Tn-1’)*(2^a)得到增量值；
若大于等于1，则根据公式delta＝0.5*(2^a)得到所述增量值；
其中，delta为所述增量值，Terror为所述间隔时间，Tn-1’为所述上一次采样值变化时刻点的所述特征时间，a为所述位差值；
根据所述位差值、所述增量值和所述低精度采样值计算得到高精度采样值；
根据公式adc2＝adc1*(2^a)+delta，得到所述目标采样值位数下的所述高精度采样值；
其中，adc1为所述低精度采样值，adc2为所述高精度采样值。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：
根据所述位差值确定所述增量值的增量上限值；
根据所述增量上限值确定所述增量值的取值范围。
3.一种模数转换器采样值精度提高装置，其特征在于，应用于模数转换器中，所述装置包括：
位差计算模块，用于获取模数转换器的当前采样值位数和目标采样值位数，根据所述当前采样值位数和所述目标采样值位数得到位差值，所述目标采样值位数大于所述当前采样值位数；
增量值获取模块，用于获取所述模数转换器的历史采样值变化时刻点和所述当前采样值位数对应的低精度采样值，基于当前时间点和所述历史采样值变化时刻点得到增量值；
采样值计算模块，用于根据所述位差值、所述增量值和所述低精度采样值计算得到高精度采样值。
4.根据权利要求3所述的装置，其特征在于，所述装置还包括：
增量值范围确定模块，用于根据所述位差值确定所述增量值的增量上限值；根据所述增量上限值确定所述增量值的取值范围。
5.一种计算机设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在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至2中任一项所述方法的步骤。
6.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，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至2中任一项所述方法的步骤。
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Non-Patent Citations (1)
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| 基于UKF的变采样率多异质传感器异步数据融合;周样晶;江晶;赵岐诚;陈于平;;传感技术学报(第05期);全文 * |
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Denomination of invention: A method, device, equipment, and medium for improving the accuracy of sampling values in analog-to-digital converters Granted publication date: 20230908 Pledgee: Shanghai Pudong Development Bank Limited by Share Ltd. Guangzhou branch Pledgor: UNICMICRO (GUANGZHOU) Co.,Ltd. Registration number: Y2024980014756 |
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