CN116208050A - 信号处理方法、装置、存储介质和车辆 - Google Patents

信号处理方法、装置、存储介质和车辆 Download PDF

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CN116208050A CN202310187661.9A CN202310187661A CN116208050A CN 116208050 A CN116208050 A CN 116208050A CN 202310187661 A CN202310187661 A CN 202310187661A CN 116208050 A CN116208050 A CN 116208050A
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Abstract

本发明公开了一种信号处理方法、装置、存储介质和车辆。其中，该方法包括：获取永磁同步电机的正弦信号和余弦信号；基于正弦信号生成第一脉冲信号，以及基于余弦信号生成第二脉冲信号；对第一脉冲信号和第二脉冲信号进行采样，生成励磁数据；利用第一脉冲信号和第二脉冲信号，对正弦信号和余弦信号进行修正，得到目标修正结果；对目标修正结果和励磁数据进行解调处理，得到目标信号，其中，目标信号用于解算永磁同步电机的转子位置信息。本发明解决了相关技术提供的信号处理方法其信号误差较大、信号精度低、解算结果准确度差的技术问题。

Description

信号处理方法、装置、存储介质和车辆
技术领域
本发明涉及电机技术领域，具体而言，涉及一种信号处理方法、装置、存储介质和车辆。
背景技术
目前，车用永磁同步电机一般采用磁场定向控制(Field Oriented Control，FOC)方法，通常，利用旋转变压器获取永磁同步电机的转子位置，进而根据电机的转子位置进行控制。为了获取电机的转子位置，旋转变压器通常需要对电机返回正弦信号与余弦信号进行解算，解算方法包括：一、采用旋变解码芯片(如AD2S1200、AD2S1210)进行硬解码；二、使用软件解算旋变位置进行软解码。
由于旋转变压器在制造和安装过程中会产生一定的误差，包括绕组谐波、磁路饱和、材料、制造工艺、交轴磁场，导致旋转变压器具有函数误差、零位误差、线性误差、电气误差、输出相位移等误差。然而，现有技术提供的信号处理方法中并未消除或部分消除上述误差，而是花费较高的成本控制旋转变压器的制作与安装工艺，从而导致旋变精度差、产品成本高。
针对上述现有技术提供的信号处理方法其信号误差较大、信号精度低、解算结果准确度差的问题，目前尚未提出有效的解决方案。
发明内容
本发明实施例提供了一种信号处理方法、装置、存储介质和车辆，以至少解决相关技术提供的信号处理方法其信号误差较大、信号精度低、解算结果准确度差的技术问题。
根据本发明实施例的一个方面，提供了一种信号处理方法，包括：
获取永磁同步电机的正弦信号和余弦信号；基于正弦信号生成第一脉冲信号，以及基于余弦信号生成第二脉冲信号；对第一脉冲信号和第二脉冲信号进行采样，生成励磁数据；利用第一脉冲信号和第二脉冲信号，对正弦信号和余弦信号进行修正，得到目标修正结果；对目标修正结果和励磁数据进行解调处理，得到目标信号，其中，目标信号用于解算永磁同步电机的转子位置信息。
可选地，基于正弦信号生成第一脉冲信号，以及基于余弦信号生成第二脉冲信号包括：对正弦信号进行调制，得到正弦包络线信号；基于正弦包络线信号的正向信号电压和反向信号电压，生成第一脉冲信号；对余弦信号进行调制，得到余弦包络线信号；基于余弦包络线信号的正向信号电压和反向信号电压，生成第二脉冲信号。
可选地，对第一脉冲信号和第二脉冲信号进行采样，生成励磁数据包括：对第一脉冲信号和第二脉冲信号进行解析，确定采样参数；利用采样参数对第一脉冲信号和第二脉冲信号进行采样，生成励磁数据。
可选地，采样参数至少包括：采样起点、采样频率和采样周期，利用采样参数对第一脉冲信号和第二脉冲信号进行采样，生成励磁数据包括：将采样起点与预设励磁信号的其中一个周期的起点对齐，按照采样频率和采样周期对第一脉冲信号和第二脉冲信号分别进行采样，生成励磁数据。
可选地，利用第一脉冲信号和第二脉冲信号，对正弦信号和余弦信号进行修正，得到目标修正结果包括：对第一脉冲信号和第二脉冲信号进行相位比对，确定相移参数，其中，相移参数用于确定第一脉冲信号和第二脉冲信号之间的相位偏差；利用相移参数，对正弦信号和余弦信号进行相位修正，得到第一修正结果；基于预设时间范围对第一修正结果进行二次修正，得到目标修正结果。
可选地，目标修正结果包括第二修正结果和第三修正结果，基于预设时间范围对第一修正结果进行二次修正，得到目标修正结果包括：基于正弦信号和余弦信号在预设时间范围内的信号值进行计算，得到信号幅值和信号偏置值；采用信号幅值对第一修正结果进行幅值修正，得到第二修正结果；采用信号偏置值对第一修正结果进行偏置修正，得到第三修正结果。
可选地，对目标修正结果和励磁数据进行解调处理，得到目标信号包括：按照励磁数据对应的励磁周期，对目标修正结果进行解调处理，得到解调结果；对解调结果进行信号校验，确定目标信号。
根据本发明实施例的另一方面，还提供了一种信号处理装置，包括：
获取模块，用于获取永磁同步电机的正弦信号和余弦信号；生成模块，用于基于正弦信号生成第一脉冲信号，基于余弦信号生成第二脉冲信号；采样模块，用于对第一脉冲信号和第二脉冲信号进行采样，生成励磁数据；修正模块，用于利用第一脉冲信号和第二脉冲信号，对正弦信号和余弦信号进行修正，得到目标修正结果；处理模块，用于对目标修正结果和励磁数据进行解调处理，得到目标信号，其中，目标信号用于解算永磁同步电机的转子位置和转子速度。
可选地，上述生成模块还包括：对正弦信号进行调制，得到正弦包络线信号；基于正弦包络线信号的正向信号电压和反向信号电压，生成第一脉冲信号；对余弦信号进行调制，得到余弦包络线信号；基于余弦包络线信号的正向信号电压和反向信号电压，生成第二脉冲信号。
可选地，上述采样模块还包括：对第一脉冲信号和第二脉冲信号进行采样，生成励磁数据包括：对第一脉冲信号和第二脉冲信号进行解析，确定采样参数；利用采样参数对第一脉冲信号和第二脉冲信号进行采样，生成励磁数据。
可选地，上述采样模块还包括：采样参数至少包括：采样起点、采样频率和采样周期，利用采样参数对第一脉冲信号和第二脉冲信号进行采样，生成励磁数据包括：将采样起点与预设励磁信号的其中一个周期的起点对齐，按照采样频率和采样周期对第一脉冲信号和第二脉冲信号分别进行采样，生成励磁数据。
可选地，上述修正模块还包括：利用第一脉冲信号和第二脉冲信号，对正弦信号和余弦信号进行修正，得到目标修正结果包括：对第一脉冲信号和第二脉冲信号进行相位比对，确定相移参数，其中，相移参数用于确定第一脉冲信号和第二脉冲信号之间的相位偏差；利用相移参数，对正弦信号和余弦信号进行相位修正，得到第一修正结果；基于预设时间范围对第一修正结果进行二次修正，得到目标修正结果。
可选地，上述修正模块还包括：目标修正结果包括第二修正结果和第三修正结果，基于预设时间范围对第一修正结果进行二次修正，得到目标修正结果包括：基于正弦信号和余弦信号在预设时间范围内的信号值进行计算，得到信号幅值和信号偏置值；采用信号幅值对第一修正结果进行幅值修正，得到第二修正结果；采用信号偏置值对第一修正结果进行偏置修正，得到第三修正结果。
可选地，上述处理模块还包括：对目标修正结果和励磁数据进行解调处理，得到目标信号包括：按照励磁数据对应的励磁周期，对目标修正结果进行解调处理，得到解调结果；对解调结果进行信号校验，确定目标信号。
根据本发明实施例的又一方面，还提供了一种存储介质，存储介质包括存储的程序，其中，在程序运行时控制存储介质所在设备执行前述任意一项的信号处理方法。
根据本发明实施例的又一方面，还提供了一种车辆，包括车载存储器和车载处理器，车载存储器中存储有计算机程序，车载处理器被设置为运行计算机程序以执行前述任意一项的信号处理方法。
在本发明实施例中，首先获取永磁同步电机的正弦信号和余弦信号，基于正弦信号生成第一脉冲信号，以及基于余弦信号生成第二脉冲信号，接着对第一脉冲信号和第二脉冲信号进行采样，生成励磁数据，利用第一脉冲信号和第二脉冲信号，对正弦信号和余弦信号进行修正，得到目标修正结果，最后，对目标修正结果和励磁数据进行解调处理，得到目标信号，其中，目标信号用于解算永磁同步电机的转子位置信息。
容易理解，本发明提供的上述方法通过所生成的第一脉冲信号和第二脉冲信号对对应的正弦信号和余弦信号进行修正，能够消除信号对应的部分误差，达到了对永磁同步电机的正弦信号和余弦信号进行修正以提高信号精度的目的，从而实现了提高正弦信号和余弦信号的信号精度、提升永磁同步电机的转子位置信息的解算精度的技术效果，进而解决了相关技术提供的信号处理方法其信号误差较大、信号精度低、解算结果准确度差的技术问题。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本发明的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
图1是根据本发明实施例的一种可选的用于实现信号处理方法的车辆终端的硬件结构框图；
图2是根据本发明实施例的一种信号处理方法的流程图；
图3是根据本发明实施例的一种可选的信号对应关系的示意图；
图4是根据本发明实施例的一种可选的信号处理方法的硬件电路的示意图；
图5是根据本发明实施例的一种可选的信号处理过程的示意图；
图6是根据本发明实施例的一种信号处理装置的结构框图。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明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发明一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，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，都应当属于本发明保护的范围。
需要说明的是，本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本发明的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、***、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
根据本发明实施例，提供了一种信号处理方法的实施例，需要说明的是，在附图的流程图示出的步骤可以在诸如一组计算机可执行指令的计算机***中执行，并且，虽然在流程图中示出了逻辑顺序，但是在某些情况下，可以以不同于此处的顺序执行所示出或描述的步骤。
图1是根据本发明实施例的一种可选的用于实现信号处理方法的车辆终端的硬件结构框图，如图1所示，车辆终端10(或与车辆具有通信关联的移动设备10)可以包括一个或多个处理器102(处理器102可以包括但不限于微处理器MCU或可编程逻辑器件FPGA等的处理装置)、用于存储数据的存储器104、以及用于通信功能的传输设备106。除此以外，还可以包括：显示设备110、输入/输出设备108(即I/O设备)、通用串行总线(USB)端口(可以作为BUS总线的端口中的一个端口被包括，图中未示出)、网络接口(图中未示出)、电源(图中未示出)和/或相机(图中未示出)。本领域普通技术人员可以理解，图1所示的结构仅为示意，其并不对上述车辆终端1的结构造成限定。例如，车辆终端10还可包括比图1中所示更多或者更少的组件，或者具有与图1所示不同的配置。
应当注意到的是上述一个或多个处理器102和/或其他数据处理电路可以全部或部分的体现为软件、硬件、固件或其他任意组合。此外，数据处理电路可为单个独立的处理模块，或全部或部分的结合到车辆终端10(或移动设备)中的其他元件中的任意一个内。
存储器104可用于存储应用软件的软件程序以及模块，如本发明实施例中的信号处理方法对应的程序指令/数据存储装置，处理器102通过运行存储在存储器104内的软件程序以及模块，从而执行各种功能应用以及数据处理，即实现上述的信号处理方法。存储器104可包括高速随机存储器，还可包括非易失性存储器，如一个或者多个磁性存储装置、闪存、或者其他非易失性固态存储器。在一些实例中，存储器104可进一步包括相对于处理器102远程设置的存储器，这些远程存储器可以通过网络连接至车辆终端10。上述网络的实例包括但不限于互联网、企业内部网、局域网、移动通信网及其组合。
传输设备106用于经由一个网络接收或者发送数据。上述的网络具体实例可包括车辆终端10的通信供应商提供的无线网络。在一个实例中，传输设备106包括一个网络适配器(Network Interface Controller，NIC)，其可通过基站与其他网络设备相连从而可与互联网进行通讯。在一个实例中，传输设备106可以为射频(Radio Frequency，RF)模块，其用于通过无线方式与互联网进行通讯。
在上述运行环境下，本发明实施例提供了如图2所示的信号处理方法，图2是根据本发明实施例的一种信号处理方法的流程图，如图2所示，上述图2所示的实施例可以至少包括如下实施步骤，即可以是步骤S21至步骤S25所实现的技术方案。
步骤S21，获取永磁同步电机的正弦信号和余弦信号；
上述步骤S21提供的一种可选方案中，上述永磁同步电机可以是利用永磁体建立励磁磁场的同步电机，可以将电能转化为电磁能，进而转化为机械能。该永磁同步电机可以包括：定子、转子，其中，该定子为线圈，可以用于产生旋转磁场，该转子可以由永磁材料制成，也可以被提供直流电后成为永磁体。
本发明提供的方案中，上述永磁同步电机可以通过转子与旋转变压器连接，例如，永磁同步电机的转子可以与旋转变压器的转子同轴。此处还需要说明的是，该旋转变压器是一种电磁式传感器，可以用于测量角度位置和角速度，以及，该旋转变压器可以由安装时固定不动的定子与安装在轴上的转子组成，定子可以接受外部的励磁电压，转子可以通过电磁耦合产生感生电动势。
还可以了解到的是，上述正弦信号和上述余弦信号可以是上述永磁同步电机在工作过程中产生的周期性信号。
图3是根据本发明实施例的一种可选的信号对应关系的示意图，如图3所示，励磁信号可以是外界给予旋转变压器的励磁电压，该励磁电压可以如下述公式(1)所示：
Ua＝Esin(ωt) 公式(1)
其中，Ua为励磁电压，E为励磁输入峰值电压，ω为励磁载波频率。
依然如图3所示，当外界给予旋转变压器的定子以一定频率的励磁电压时，转动的转子输出幅值与转子轴角分别成正弦、余弦函数关系的调幅信号，其中，正弦信号、余弦信号分别可以如下述公式(2)、(3)所示：
Us＝Eksin(ωt)sin(ωrt) 公式(2)
Uc＝Eksin(ωt)cos(ωrt) 公式(3)
其中，Us为正弦信号对应的输出电压，k为旋变转换比例，ωrt为旋变转子角度，Uc为余弦信号对应的输出电压。
步骤S22，基于正弦信号生成第一脉冲信号，以及基于余弦信号生成第二脉冲信号；
上述步骤S22提供的一种可选方案中，上述第一脉冲信号可以是比较器输出的与上述正弦信号对应的信号，以及，上述第二脉冲信号可以是比较器输出的与上述余弦信号对应的信号。此处还需要说明的是，本发明提供的方案中，在正弦信号与余弦信号的差分信号中各加入了一个上述比较器电路，该比较器电路的正向输入端连接正弦(或余弦)信号的正向信号，反向输入端连接正弦(或余弦)信号的反向信号，比较器电路的输出端接入单片机的比较捕获端口。
本发明提供的方案中，上述正弦信号和上述余弦信号可以由上述比较器电路捕获，在旋转变压器开始工作后，比较器可以根据上述正弦信号与上述余弦信号，输出得到上述第一脉冲信号与上述第二脉冲信号。
步骤S23，对第一脉冲信号和第二脉冲信号进行采样，生成励磁数据；
上述步骤S23提供的一种可选方案中，上述励磁数据可以是上述第一脉冲信号和上述第二脉冲信号的采样数据。
本发明提供的方案中，对比较器捕获的第一脉冲信号和第二脉冲信号进行采样，生成励磁数据，具体方法可以是：在旋转变压器开始工作后，利用比较器对正弦信号和余弦信号进行比较捕获，以得到脉冲信号，基于该脉冲信号确定载波信号的周期、起始点、过零点信息，从而确定脉冲信号的采样参数，进而利用该采样参数对捕获的脉冲信号进行采样，以生成励磁数据。
步骤S24，利用第一脉冲信号和第二脉冲信号，对正弦信号和余弦信号进行修正，得到目标修正结果；
上述步骤S24提供的一种可选方案中，对上述正弦信号和上述余弦信号进行修正可以包括相位修正、偏置修正和幅值修正，上述目标修正结果可以为上述正弦信号和上述余弦信号进行修正后得到的正弦数据和余弦数据，该目标修正结果可以用于计算旋转变压器的位置和转速。
本发明提供的方案中，基于比较器比较捕获的第一脉冲信号和第二脉冲信号，可以确定正弦信号和余弦信号的相位差，并利用该相位差对正弦信号和余弦信号进行相位修正。此外，还可以计算得到正弦信号和余弦信号的幅值与偏置值，进一步地，分别利用该幅值与该偏置值，对正弦信号和余弦信号进行幅值修正与偏置修正，以消除旋转变压器的部分安装误差对旋转变压器的精度带来的偏差影响。
步骤S25，对目标修正结果和励磁数据进行解调处理，得到目标信号，其中，目标信号用于解算永磁同步电机的转子位置信息。
上述步骤S25提供的一种可选方案中，上述目标信号可以包括正弦包络线数据和余弦包络线数据，该正弦包络线数据可以为对正弦信号解调制后得到的数据，同样地，该余弦包络线数据可以为对余弦信号解调制后得到的数据。
本发明提供的方案中，对上述目标修正结果和上述励磁数据进行解调制处理，得到正弦包络线数据和余弦包络线数据。具体地，例如，获取一个励磁周期内的数据，分别利用相位、偏置值与幅值对该数据进行修正，得到修正后的正弦信号和余弦信号，进一步地，利用该修正后的正弦信号和余弦信号分别确定本励磁周期的正弦信号包络线数据点、余弦信号包络线数据点，再采用逐个数据点向下计算的方法，得到正弦包络线数据和余弦包络线数据。
此外，对上述目标修正结果和上述励磁数据进行解调制处理，得到正弦包络线数据和余弦包络线数据还包括，对该正弦包络线数据和余弦包络线数据进行信号校验，具体地，计算该正弦包络线数据和余弦包络线数据的数据(如平方和数据)误差是否处于预设范围内，以确定上述相位、偏置值与幅值补偿参数是否计算正确。
在本发明实施例中，首先获取永磁同步电机的正弦信号和余弦信号，基于正弦信号生成第一脉冲信号，以及基于余弦信号生成第二脉冲信号，接着对第一脉冲信号和第二脉冲信号进行采样，生成励磁数据，利用第一脉冲信号和第二脉冲信号，对正弦信号和余弦信号进行修正，得到目标修正结果，最后，对目标修正结果和励磁数据进行解调处理，得到目标信号，其中，目标信号用于解算永磁同步电机的转子位置信息。
容易理解，本发明提供的上述方法通过所生成的第一脉冲信号和第二脉冲信号对对应的正弦信号和余弦信号进行修正，能够消除信号对应的部分误差，达到了对永磁同步电机的正弦信号和余弦信号进行修正以提高信号精度的目的，从而实现了提高正弦信号和余弦信号的信号精度、提升永磁同步电机的转子位置信息的解算精度的技术效果，进而解决了相关技术提供的信号处理方法其信号误差较大、信号精度低、解算结果准确度差的技术问题。
下面对本发明上述实施例的上述方法进行进一步介绍。
在一种可选的实施例中，在步骤S22中，基于正弦信号生成第一脉冲信号，以及基于余弦信号生成第二脉冲信号包括：
步骤S221，对正弦信号进行调制，得到正弦包络线信号；
步骤S222，基于正弦包络线信号的正向信号电压和反向信号电压，生成第一脉冲信号；
步骤S223，对余弦信号进行调制，得到余弦包络线信号；
步骤S224，基于余弦包络线信号的正向信号电压和反向信号电压，生成第二脉冲信号。
在上述步骤S221至步骤S224提供的可选方案中，上述正弦包络线信号可以用于反映正弦信号幅度的变化，同样地，上述余弦包络线信号可以用于反映余弦信号幅度的变化。
以下结合图4对上述方法进行说明。图4是根据本发明实施例的一种可选的信号处理方法的硬件电路的示意图，如图4所示，励磁生成端口401用于生成励磁电压，该励磁电压经励磁放大器405放大，并通过转子R1-R2输入至旋转变压器；当旋转变压器接收外界给予的励磁电压后，定子S1-S3可以感应输出正弦信号，同样地，定子S2-S4经感应可以输出余弦信号。
依然如图4所示，单片机402可以用于采集旋转变压器输入的励磁信号以及输出的正弦信号、余弦信号；模拟数字转换器(Analog to Digital Converter，ADC)403可以用于将单片机402采集的模拟信号转换为数字信号，该模拟数字转换器403可以是SAR-ADC(Successive Approximation Register，逐次逼近型模拟数字转换器)，也可以是DS-ADC(Delta-Sigma--Analog to Digital Converter)；比较捕获端口404可以通过比较电路407捕获正弦信号和余弦信号；滤波电路406可以对旋转变压器的旋变信号进行滤波处理，以过滤掉旋变信号中的干扰信号；比较电路407的正向输入端连接正弦(或者余弦)信号的正向信号，反向输入端连接正弦(或者余弦)信号的反向信号，输出端连接单片机402的比较捕获端口404；正弦电路408和余弦电路409分别用于处理旋转变压器输出的正弦信号、余弦信号。
依然如图4，当旋转变压器开始工作后，定子S1-S3和S2-S4分别输出正弦信号、余弦信号，该正弦信号和余弦信号反馈经过调制的正弦包络线信号、余弦包络线信号。进一步地，当正弦包络线信号的正向信号电压高于反向信号时，比较器(位于比较电路407中)输出高电平信号，而当正弦包络线信号的正向信号电压低于反向信号时，比较器输出低电平信号，从而可以得到50％占空比的第一脉冲信号；以及，当余弦包络线信号的正向信号电压高于反向信号时，比较器(位于比较电路407中)输出高电平信号，而当余弦包络线信号的正向信号电压低于反向信号时，比较器输出低电平信号，从而可以得到50％占空比的第二脉冲信号。基于该第一脉冲信号和第二脉冲信号，可以得到载波信号的周期、起始点、过零点信息。
在一种可选的实施例中，例如，旋转变压器的励磁信号频率是10kHz，那么正弦信号与余弦信号的比较器会输出频率为10kHz、占空比为50％的正弦脉冲信号与余弦脉冲信号。
在上述可选的实施例中，可以达到的技术效果是：通过在正弦信号与余弦信号的差分信号中各加入一个比较电路，可以比较捕获正弦脉冲信号和余弦脉冲信号，进而可以确定载波信号的相关参数(如周期、起始点、过零点信息)，进一步地，可以确定正弦脉冲信号和余弦脉冲信号的采样参数，以用于采样生成励磁数据。
在一种可选的实施例中，在步骤S23中，对第一脉冲信号和第二脉冲信号进行采样，生成励磁数据包括：
步骤S231，对第一脉冲信号和第二脉冲信号进行解析，确定采样参数；
步骤S232，利用采样参数对第一脉冲信号和第二脉冲信号进行采样，生成励磁数据。
在上述步骤S231至步骤S232提供的可选方案中，上述采样参数可以包括一个或多个参数，该采样参数可以用于对比较器比较捕获的第一脉冲信号和第二脉冲信号进行采样。
以下结合图4、图5对上述方法进行说明。图5是根据本发明实施例的一种可选的信号处理过程的示意图，如图4、图5所示，比较捕获端口404通过比较电路407捕获正弦脉冲信号和余弦脉冲信号，并将其采集至软件中，通过软件解析模块，解析该正弦脉冲信号和余弦脉冲信号。进一步地，利用软件解析信号的起始点位置确定正弦脉冲信号和余弦脉冲信号的采样起点，利用解析频率确定正弦脉冲信号和余弦脉冲信号的采样频率。从而，根据采样起点、采样频率等采样参数对正弦脉冲信号和余弦脉冲信号进行采样。
在一种可选的实施例中，例如，旋转变压器输入的励磁信号的频率为10kHz，根据采样定理，可以确定正弦信号和余弦信号的采样频率为100kHz。
在一种可选的实施例中，在步骤S23中，采样参数至少包括：采样起点、采样频率和采样周期，在步骤S231中，利用采样参数对第一脉冲信号和第二脉冲信号进行采样，生成励磁数据包括：
步骤S2311，将采样起点与预设励磁信号的其中一个周期的起点对齐，按照采样频率和采样周期对第一脉冲信号和第二脉冲信号分别进行采样，生成励磁数据。
在上述步骤S2311提供的可选方案中，上述预设励磁信号可以是图4所示的励磁生成端口401生成的励磁信号，该励磁信号可以经图4所示的励磁放大器405进行放大，再由图4所示的旋转变压器的转子R1-R2输入至旋转变压器。
本发明提供的方案中，在采样过程中，将正弦脉冲信号(或者余弦脉冲信号)的第一个采样点与励磁信号任一周期的起点对齐，以确定采样起点，从而在每个采样周期内，可以确定10个均匀分布的采样点，并且每个采样周期内采样点的位置相同，进而，根据采样频率与采样周期，对正弦脉冲信号(或者余弦脉冲信号)进行采样，以得到励磁数据。
在上述步骤S23提供的可选实施例中，可以达到的技术效果是：基于比较捕获的脉冲信号，确定采样参数，利用该采样参数对脉冲信号进行采样，能够得到完整的描绘正弦脉冲信号和余弦脉冲信号的波形(即励磁数据)，从而有利于利用该励磁数据进行解算，以提高旋变精度。
在一种可选的实施例中，在步骤S24中，利用第一脉冲信号和第二脉冲信号，对正弦信号和余弦信号进行修正，得到目标修正结果包括：
步骤S241，对第一脉冲信号和第二脉冲信号进行相位比对，确定相移参数，其中，相移参数用于确定第一脉冲信号和第二脉冲信号之间的相位偏差；
步骤S242，利用相移参数，对正弦信号和余弦信号进行相位修正，得到第一修正结果；
步骤S243，基于预设时间范围对第一修正结果进行二次修正，得到目标修正结果。
在上述步骤S241至步骤S243提供的可选方案中，上述相移参数可以代表正弦信号与余弦信号线路上引入的相位延迟，上述相位偏差可以由单片机402进行相位调整，从而减小正弦信号与余弦信号的相位误差，并且，该相位偏差还可以用于还原载波的波形数据。此处还需要说明的是，上述第一修正结果为进行相位修正后得到的正弦信号数据和余弦信号数据。
以下结合图4、图5对上述方法进行说明。如图4、图5所示，旋转变压器输出正弦信号和余弦信号，模拟数字转换器403将该正弦信号和余弦信号转换为数字信号，比较器第一脉冲信号和第二脉冲信号的相位差，得到二者的相移参数，利用该相移参数对正弦信号和余弦信号进行相位修正，得到第一修正结果。
在上述可选的实施例中，可以达到的技术效果是：基于比较捕获的第一脉冲信号和第二脉冲信号的相位差，对旋转变压器的正弦信号和余弦信号进行相位修正，以消除正弦信号和余弦信号的相移偏差，从而减少了旋转变压器的零点漂移。
在一种可选的实施例中，在步骤S24中，目标修正结果包括第二修正结果和第三修正结果，基于预设时间范围对第一修正结果进行二次修正，得到目标修正结果包括：
步骤S2431，基于正弦信号和余弦信号在预设时间范围内的信号值进行计算，得到信号幅值和信号偏置值；
步骤S2432，采用信号幅值对第一修正结果进行幅值修正，得到第二修正结果；
步骤S2433，采用信号偏置值对第一修正结果进行偏置修正，得到第三修正结果。
依然如图4、图5所示，利用相位修正后得到的正弦信号和余弦信号(即第一修正结果)，分别计算二者的信号幅值与信号偏置值，具体地，例如，假设一段时间t内正弦信号(或者余弦信号)的最大值与最小值分别为Offsetmax、Offsetmin，计算得到该正弦信号(或者余弦信号)的幅值Amplitude可以如下述公式(4)所示：
Figure BDA0004104540150000121
分别利用正弦信号和余弦信号除以上述幅值，以将正弦信号和余弦信号转换为标准的正弦曲线数据和余弦曲线数据(即第二修正结果)。
同样地，取相同时间t内的正弦信号(或者余弦信号)的最大值与最小值，计算得到该正弦信号(或者余弦信号)的偏置值Offset可以如下述公式(5)所示：
Figure BDA0004104540150000122
消除正弦信号和余弦信号的上述偏置值，得到以0为偏置的正弦信号和余弦信号(即上述第三修正结果)。
在上述可选的实施例中，可以达到的技术效果是：分别计算正弦信号和余弦信号的幅值与偏置值，根据该幅值与偏置值，分别对正弦信号和余弦信号进行幅值修正与偏置修正，从而消除了旋转变压器的幅值误差与偏置误差，提高了正弦信号和余弦信号的信号精度、减轻了旋转变压器的制造与安装误差对于旋变精度的影响。
在一种可选的实施例中，在步骤S25中，对目标修正结果和励磁数据进行解调处理，得到目标信号包括：
S251，按照励磁数据对应的励磁周期，对目标修正结果进行解调处理，得到解调结果；
S252，对解调结果进行信号校验，确定目标信号。
依然如图4、图5所示，在本发明提供的方案中，按照励磁周期，对目标修正结果进行解调处理，具体方法可以是：获取一个励磁周期内的数据，利用上述偏置值以及上述幅值对正弦信号和余弦信号进行修正，得到目标修正结果，再将正弦信号(或者余弦信号)与还原的载波信号进行相乘积分，得到本周期的正弦信号包络线数据点(或者余弦信号包络线数据点)，进而，采用逐个数据点向下计算的方法，得到正弦信号包络线数据(或者余弦信号包络线数据)，该正弦信号包络线数据(或者余弦信号包络线数据)为上述解调结果。
具体地，例如，假设正弦信号和余弦信号的采样频率为100kHz，在一个励磁周期内，有10个正弦信号采样数据点(或者余弦信号采样数据点)，根据该采样数据点计算出第1个包络线数据点，再向下移动1个采样数据点，即，基于第2个采样数据点至第11个采样数据点，计算出第2个包络线数据点，依次向下计算，可以得到正弦信号采样数据点(或者余弦信号采样数据点)。
进一步地，对上述解调结果进行信号校验，以确定目标信号，具体方法可以是：获取一个励磁周期内的正弦信号包络线数据点和余弦信号包络线数据点，计算该正弦信号包络线数据点和余弦信号包络线数据点的平方和数据。进而，判断该平方和数据是否处于预设误差范围内，当该平方和数据在预设误差范围内时，表明正弦信号和余弦信号的上述相位、偏置值与幅值参数计算正确，从而得到用于解码运算的正弦信号和余弦信号(即目标信号)；当该平方和数据在预设误差范围内时，表明正弦信号和余弦信号的上述相位、偏置值与幅值补偿参数计算错误，需要重新计算上述补偿参数参数。
依然如图4、图5所示，在本发明提供的方案中，在对修正后的正弦信号和余弦信号进行信号解调与信号校验成功后，基于位置跟踪算法(如二型跟踪算法、三型跟踪算法)，对校验成功的正弦信号包络线数据和余弦信号包络线数据进行计算，得到旋转变压器的位置和转速，再利用上述相移参数和旋转变压器的转速，对旋转变压器的位置信息进行补偿，以完成解码计算。
在上述可选的实施例中，可以达到的技术效果是：通过对修正后的正弦信号和余弦信号进行信号解调与信号校验，确定准确的补偿参数，再根据该补偿参数，对旋转变压器的位置信息进行准确补偿，从而实现了在信号处理过程中，对正弦信号和余弦信号进行修正以减小信号误差、提升信号精度，进而提升了永磁同步电机的转子位置信息的解算精度、降低了旋转变压器的制作与安装工艺开发成本、降低了产品成本。
在本实施例中，还提供了一种信号处理装置，该装置用于实现上述实施例及优选实施方式，已经进行过说明的不再赘述。如以下所使用的，属于“模块”可以实现预定功能的软件和/或硬件的组合。尽管以下实施例所描述的装置较佳地以软件来实现，但是硬件，或者软件和硬件的组合的实现也是可能并被构想的。
图6是根据本发明实施例的一种信号处理装置的结构框图，如图6所示，该装置包括：
获取模块601，用于获取永磁同步电机的正弦信号和余弦信号；
生成模块602，用于基于正弦信号生成第一脉冲信号，基于余弦信号生成第二脉冲信号；
采样模块603，用于对第一脉冲信号和第二脉冲信号进行采样，生成励磁数据；
修正模块604，用于利用第一脉冲信号和第二脉冲信号，对正弦信号和余弦信号进行修正，得到目标修正结果；
处理模块605，用于对目标修正结果和励磁数据进行解调处理，得到目标信号，其中，目标信号用于解算永磁同步电机的转子位置和转子速度。
可选地，上述生成模块602还包括：对正弦信号进行调制，得到正弦包络线信号；基于正弦包络线信号的正向信号电压和反向信号电压，生成第一脉冲信号；对余弦信号进行调制，得到余弦包络线信号；基于余弦包络线信号的正向信号电压和反向信号电压，生成第二脉冲信号。
可选地，上述采样模块603还包括：对第一脉冲信号和第二脉冲信号进行采样，生成励磁数据包括：对第一脉冲信号和第二脉冲信号进行解析，确定采样参数；利用采样参数对第一脉冲信号和第二脉冲信号进行采样，生成励磁数据。
可选地，上述采样模块603还包括：采样参数至少包括：采样起点、采样频率和采样周期，利用采样参数对第一脉冲信号和第二脉冲信号进行采样，生成励磁数据包括：将采样起点与预设励磁信号的其中一个周期的起点对齐，按照采样频率和采样周期对第一脉冲信号和第二脉冲信号分别进行采样，生成励磁数据。
可选地，上述修正模块604还包括：利用第一脉冲信号和第二脉冲信号，对正弦信号和余弦信号进行修正，得到目标修正结果包括：对第一脉冲信号和第二脉冲信号进行相位比对，确定相移参数，其中，相移参数用于确定第一脉冲信号和第二脉冲信号之间的相位偏差；利用相移参数，对正弦信号和余弦信号进行相位修正，得到第一修正结果；基于预设时间范围对第一修正结果进行二次修正，得到目标修正结果。
可选地，上述修正模块604还包括：目标修正结果包括第二修正结果和第三修正结果，基于预设时间范围对第一修正结果进行二次修正，得到目标修正结果包括：基于正弦信号和余弦信号在预设时间范围内的信号值进行计算，得到信号幅值和信号偏置值；采用信号幅值对第一修正结果进行幅值修正，得到第二修正结果；采用信号偏置值对第一修正结果进行偏置修正，得到第三修正结果。
可选地，上述处理模块605还包括：对目标修正结果和励磁数据进行解调处理，得到目标信号包括：按照励磁数据对应的励磁周期，对目标修正结果进行解调处理，得到解调结果；对解调结果进行信号校验，确定目标信号。
需要说明的是，上述各个模块是可以通过软件或硬件来实现的，对于后者，可以通过以下方式实现，但不限于此：上述模块均位于同一处理器中；或者，上述各个模块以任意组合的形式分别位于不同的处理器中。
在本实施例中，还提供了一种存储介质，存储介质包括存储的程序，其中，在程序运行时控制存储介质所在设备执行前述任意一项信号处理方法。
可选地，在本实施例中，上述存储介质可以被设置为用于执行以下步骤的程序：
步骤S1，获取永磁同步电机的正弦信号和余弦信号；
步骤S2，基于正弦信号生成第一脉冲信号，以及基于余弦信号生成第二脉冲信号；
步骤S3，对第一脉冲信号和第二脉冲信号进行采样，生成励磁数据；
步骤S4，利用第一脉冲信号和第二脉冲信号，对正弦信号和余弦信号进行修正，得到目标修正结果；
步骤S5，对目标修正结果和励磁数据进行解调处理，得到目标信号，其中，目标信号用于解算永磁同步电机的转子位置信息。
可选地，在本实施例中，上述存储介质可以包括但不限于：U盘、只读存储器(Read-Only Memory，ROM)、随机存取存储器(Random Access Memory，RAM)、移动硬盘、磁碟或者光盘等各种可以存储计算机程序的介质。
根据本发明实施例的另一方面，还提供了一种车辆，包括车载存储器和车载处理器，车载存储器中存储有计算机程序，车载处理器被设置为运行计算机程序以执行前述任意一项的信号处理方法。
可选地，在本实施例中，上述车载处理器可以被设置为通过计算机程序执行以下步骤：
步骤S1，获取永磁同步电机的正弦信号和余弦信号；
步骤S2，基于正弦信号生成第一脉冲信号，以及基于余弦信号生成第二脉冲信号；
步骤S3，对第一脉冲信号和第二脉冲信号进行采样，生成励磁数据；
步骤S4，利用第一脉冲信号和第二脉冲信号，对正弦信号和余弦信号进行修正，得到目标修正结果；
步骤S5，对目标修正结果和励磁数据进行解调处理，得到目标信号，其中，目标信号用于解算永磁同步电机的转子位置信息。
可选地，在本实施例中的具体示例可以参考上述实施例及其可选实施方式中所描述的示例，本实施例在此不再赘述。
上述本发明实施例序号仅仅为了描述，不代表实施例的优劣。
在本发明的上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详述的部分，可以参见其他实施例的相关描述。
在本发明所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的技术内容，可通过其它的方式实现。其中，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如所述单元的划分，可以为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个***，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，单元或模块的间接耦合或通信连接，可以是电性或其它的形式。
所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。
另外，在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。
所述集成的单元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，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的全部或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中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可为个人计算机、服务器或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、移动硬盘、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种信号处理方法，其特征在于，包括：
获取永磁同步电机的正弦信号和余弦信号；
基于所述正弦信号生成第一脉冲信号，以及基于所述余弦信号生成第二脉冲信号；
对所述第一脉冲信号和所述第二脉冲信号进行采样，生成励磁数据；
利用所述第一脉冲信号和所述第二脉冲信号，对所述正弦信号和所述余弦信号进行修正，得到目标修正结果；
对所述目标修正结果和所述励磁数据进行解调处理，得到目标信号，其中，所述目标信号用于解算所述永磁同步电机的转子位置信息。
2.根据权利要求1所述的信号处理方法，其特征在于，基于所述正弦信号生成所述第一脉冲信号，以及基于所述余弦信号生成所述第二脉冲信号包括：
对所述正弦信号进行调制，得到正弦包络线信号；
基于所述正弦包络线信号的正向信号电压和反向信号电压，生成所述第一脉冲信号；
对所述余弦信号进行调制，得到余弦包络线信号；
基于所述余弦包络线信号的正向信号电压和反向信号电压，生成所述第二脉冲信号。
3.根据权利要求1所述的信号处理方法，其特征在于，对所述第一脉冲信号和所述第二脉冲信号进行采样，生成所述励磁数据包括：
对所述第一脉冲信号和所述第二脉冲信号进行解析，确定采样参数；
利用所述采样参数对所述第一脉冲信号和所述第二脉冲信号进行采样，生成所述励磁数据。
4.根据权利要求3所述的信号处理方法，其特征在于，所述采样参数至少包括：采样起点、采样频率和采样周期，利用所述采样参数对所述第一脉冲信号和所述第二脉冲信号进行采样，生成所述励磁数据包括：
将所述采样起点与预设励磁信号的其中一个周期的起点对齐，按照所述采样频率和所述采样周期对所述第一脉冲信号和所述第二脉冲信号分别进行采样，生成所述励磁数据。
5.根据权利要求1所述的信号处理方法，其特征在于，利用所述第一脉冲信号和所述第二脉冲信号，对所述正弦信号和所述余弦信号进行修正，得到所述目标修正结果包括：
对所述第一脉冲信号和所述第二脉冲信号进行相位比对，确定相移参数，其中，所述相移参数用于确定所述第一脉冲信号和所述第二脉冲信号之间的相位偏差；
利用所述相移参数，对所述正弦信号和所述余弦信号进行相位修正，得到第一修正结果；
基于预设时间范围对所述第一修正结果进行二次修正，得到所述目标修正结果。
6.根据权利要求5所述的信号处理方法，其特征在于，所述目标修正结果包括第二修正结果和第三修正结果，基于所述预设时间范围对所述第一修正结果进行二次修正，得到所述目标修正结果包括：
基于所述正弦信号和所述余弦信号在所述预设时间范围内的信号值进行计算，得到信号幅值和信号偏置值；
采用所述信号幅值对所述第一修正结果进行幅值修正，得到所述第二修正结果；
采用所述信号偏置值对所述第一修正结果进行偏置修正，得到所述第三修正结果。
7.根据权利要求1所述的信号处理方法，其特征在于，对所述目标修正结果和所述励磁数据进行解调处理，得到所述目标信号包括：
按照所述励磁数据对应的励磁周期，对所述目标修正结果进行解调处理，得到解调结果；
对所述解调结果进行信号校验，确定所述目标信号。
8.一种信号处理装置，其特征在于，包括：
获取模块，用于获取永磁同步电机的正弦信号和余弦信号；
生成模块，用于基于所述正弦信号生成第一脉冲信号，基于所述余弦信号生成第二脉冲信号；
采样模块，用于对所述第一脉冲信号和所述第二脉冲信号进行采样，生成励磁数据；
修正模块，用于利用所述第一脉冲信号和所述第二脉冲信号，对所述正弦信号和所述余弦信号进行修正，得到目标修正结果；
处理模块，用于对所述目标修正结果和所述励磁数据进行解调处理，得到目标信号，其中，所述目标信号用于解算所述永磁同步电机的转子位置和转子速度。
9.一种存储介质，其特征在于，所述存储介质包括存储的程序，其中，在所述程序运行时控制所述存储介质所在设备执行权利要求1至7中任意一项的所述信号处理方法。
10.一种车辆，其特征在于，包括车载存储器和车载处理器，所述车载存储器中存储有计算机程序，所述车载处理器被设置为运行所述计算机程序以执行所述权利要求1至7中任意一项的所述信号处理方法。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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