数据处理方法、装置以及传感器组件与流程

数据处理方法、装置以及传感器组件
【技术领域】
1.本发明涉及传感器数据处理领域，尤其涉及一种数据处理方法、装置以及传感器组件。


背景技术：

2.在mems(micro-electro-mechanical system，微机电系统)陀螺仪领域，导频技术可以用来进行正交偏移的估算，而且导频数量越多，估算的越准确。现有技术都是由数据处理装置中的发送端发送一个或多个单载波导频给mems陀螺仪，mems陀螺仪根据单载波导频进行测量产生包括导频以及有效角速度感应信号的输出信号，数据处理装置中的接收端接收mems陀螺仪输出的包括导频以及有效角速度感应信号的输出信号，之后从输出信号到提取导频，估算导频响应等。
3.然而，单载波导频的方式有如下几个缺点。首先，单载波导频需要数据处理装置中的接收端采用窄带滤波器滤出导频，理想的窄带滤波器需要消耗很多硬件资源；其次，导频不能对正常数据链路产生影响，所以对于数据链路来说，需要窄带带阻滤波器把导频信号滤除，理想的窄带带阻滤波器实现成本较高；最后，单个导频容易受到干扰，如果多个导频的话，就需要多组带通滤波器和带阻滤波器，实现的困难加倍。
4.因此，亟需提出一种新的技术方案来解决上述问题。


技术实现要素：

5.本发明的目的之一在于提供一种数据处理方法、数据处理装置以及传感器组件，其可以通过ifft和fft变换来实现导频的发送、提取和导频响应估计，避免了复杂的窄带滤波器设计且导频滤除更加干净，对正常数据链路没有负面影响。
6.根据本发明的一个方面，本发明提供一种数据处理方法，其包括：准备一个或多个导频信号；将n点ifft变换的n个端口中的一个或多个端口作为导频端口，将所述导频信号映射到n点ifft变换的导频端口上，将映射到所述导频端口上的导频信号进行n点ifft变换得到时域的导频信号，其中n为大于等于2的整数；将时域的导频信号发送给mems传感器；接收来自所述mems传感器的输出信号，所述输出信号是由mems传感器基于接收到的时域的导频信号进行测量产生的包括导频信号以及有效传感信号的信号；对所述mems传感器的输出信号进行与n点ifft变换对应的fft变换；提取fft变换后的输出信号中导频端口中的信号得到导频信号；根据从fft变换后的输出信号中提取的导频信号进行导频响应估计；将fft变换后的输出信号中除导频端口外的其他端口的信号进行ifft变换得到有效传感信号。
7.在一个进一步的实施例中，所述的数据处理方法还包括:根据估计得到的导频响应对所述mems传感器的参数进行估算；根据估算的所述mems传感器的参数对得到的有效传感信号进行处理。
8.在一个进一步的实施例中，所述mems传感器的参数包括偏移、正交泄露、灵敏度偏差中的一个或多个。
9.在一个进一步的实施例中，所述将fft变换后的输出信号中除导频端口外的其他端口的信号进行ifft变换得到有效传感信号包括：将fft变换后的输出信号中的导频端口置零后，进行ifft变换得到有效传感信号。
10.在一个进一步的实施例中，在将映射到所述导频端口上的导频信号进行n点ifft变换得到时域的导频信号时，将导频端口置1，其他端口置0。
11.在一个进一步的实施例中，所述mems传感器为mems陀螺仪、mems加速度计中的一个，所述有效传感信号为角速度感应信号、加速度感应信号中的一个。准备的导频信号的个数小于n。
12.在一个进一步的实施例中，所述mems加速度计基于接收到的时域的导频信号进行测量产生包括导频信号以及加速度感应信号的输出信号，或者，所述mems陀螺仪基于接收到的时域的导频信号进行测量产生包括导频信号以及角速度感应信号的输出信号。
13.根据本发明的另一个方面，本发明提供一种传感器组件，其包括：mems传感器，数据处理装置，用于执行上文所述的数据处理方法。
14.根据本发明的另一个方面，本发明提供一种数据处理装置，其包括处理单元和存储单元，所述存储单元中存储有程序指令，该程序指令由处理单元执行以实现上文所述的数据处理方法。
15.根据本发明的另一个方面，本发明提供一种数据处理装置，其包括：导频生成模块，其被配置的准备一个或多个导频信号；ifft变换模块，其被配置的将n点ifft变换的n个端口中的一个或多个端口作为导频端口，将所述导频信号映射到n点ifft变换的所述导频端口上，将映射到所述导频端口上的导频信号进行n点ifft变换得到时域的导频信号，其中n为大于等于2的整数；发送模块，被配置的将时域的导频信号发送给mems传感器；接收模块，被配置的接收来自所述mems传感器的输出信号，所述输出信号是由mems传感器基于接收到的时域的导频信号进行测量产生的包括导频信号以及有效传感信号的信号；fft变换模块，被配置的对所述mems传感器的输出信号进行与n点ifft变换对应的fft变换；导频提取模块，其被配置的提取fft变换后的输出信号中导频端口中的信号得到导频信号；导频响应估计模块，其被配置的根据从fft变换后的输出信号中提取的导频信号进行导频响应估计；传感信号提取模块，其被配置的将fft变换后的输出信号中除导频端口外的其他端口的信号进行ifft变换得到有效传感信号。
16.在一个进一步的实施例中，所述的数据处理装置还包括:参数估算模块，其被配置的根据估计得到的导频响应对所述mems传感器的参数进行估算；数据处理模块，其被配置的根据估算的所述mems传感器的参数对得到的有效传感信号进行处理。
17.与现有技术相比，本发明提供通过ifft和fft变换来实现导频的发送、提取和导频响应估计，避免了复杂的窄带滤波器设计且导频滤除更加干净，对正常数据链路没有负面影响。另一方面，提取的导频信号幅度更大，导频估计更加准确。
【附图说明】
18.为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其它
的附图。其中：
19.图1是本发明中的数据处理方法在一个实施例中的流程示意图；
20.图2是本发明中的传感器组件在一个实施例中的结构示意图。
【具体实施方式】
21.为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
22.此处所称的“一个实施例”或“实施例”是指可包含于本发明至少一个实现方式中的特定特征、结构或特性。在本说明书中不同地方出现的“在一个实施例中”并非均指同一个实施例，也不是单独的或选择性的与其他实施例互相排斥的实施例。除非特别说明，本文中的连接、相连、相接的表示电性连接的词均表示直接或间接电性相连。
23.在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”、“耦接”等术语应做广义理解；例如，可以是直接连接，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
24.本发明提供通过ifft(inverse fast fourier transform)和fft(fast fourier transform)变换来实现导频的发送、提取和导频响应估计，避免了复杂的窄带滤波器设计且导频滤除更加干净，对正常数据链路没有负面影响。
25.图1是本发明中的数据处理方法100在一个实施例中的流程示意图；图2是本发明中的传感器组件200在一个实施例中的流程示意图。如图2所示的，所述传感器组件200包括mems传感器230和数据处理装置210。所述数据处理装置210可以用于执行所述数据处理方法100。
26.如图1所示的，所述数据处理方法100包括如下步骤。
27.步骤111、准备一个或多个导频信号。在一个实施例中，所述导频信号可以是一个，也可以是多个，可以根据需要来选择导频信号的个数。
28.步骤112，将n点ifft变换的n个端口中的一个或多个端口作为导频端口，将所述导频信号映射到n点ifft变换的导频端口上。
29.步骤113，将映射到所述导频端口上的导频信号进行n点ifft变换得到时域的导频信号。具体的，将所述导频端口置1，将其他端口置0，随后将映射到所述导频端口上的导频信号进行n点ifft变换，变换后的数据就是时域的导频信号。
30.在一个例子中，n为16，假设ifft变换的带宽为25khz，对于16点ifft变换，其16个端口分别对应(0～15)*25/16khz，如果要发送的导频信号为2个，分别为4.6875khz和7.8125khz，那么可以将端口3和端口5作为导频端口。可以将端口3和端口5置1，其他端口置0，随后将映射到所述导频端口上的导频信号进行16点ifft变换，变换后的数据就是时域的导频信号。在其他例子中，n也可以是其他数值，比如8、32等，发送的导频信号的频率也可以是其他频率值，这些都可以事先设定。
31.步骤114，将时域的导频信号发送给mems传感器230。
32.步骤111-114均在所述数据处理装置210的发送端执行。
33.步骤130，mems传感器230基于接收到的时域的导频信号进行测量产生的包括导频信号以及有效传感信号的信号。
34.在一个实施例中，所述mems传感器230为mems陀螺仪、mems加速度计中的一个，所述有效传感信号为角速度感应信号、加速度感应信号中的一个。所述mems加速度计基于接收到的时域的导频信号进行测量产生包括导频信号以及加速度感应信号的输出信号。所述mems陀螺仪基于接收到的时域的导频信号进行测量产生包括导频信号以及角速度感应信号的输出信号。如背景技术所述的，mems传感器如何基于接收到的时域的导频信号进行测量产生的包括导频信号以及有效传感信号的信号可以参考现有技术，此处不再详细描述。
35.步骤115，接收来自所述mems传感器230的输出信号。所述输出信号是由mems传感器基于接收到的时域的导频信号进行测量产生的包括导频信号以及有效传感信号的信号。
36.步骤116，对所述mems传感器的输出信号进行与n点ifft变换对应的fft变换。
37.步骤117，提取fft变换后的输出信号中导频端口中的信号得到导频信号。
38.步骤118，根据从fft变换后的输出信号中提取的导频信号进行导频响应估计。
39.步骤120，将fft变换后的输出信号中除导频端口外的其他端口的信号进行ifft变换得到有效传感信号。具体的，将fft变换后的输出信号中的导频端口置零(保留其他端口的信号)后，进行ifft变换得到有效传感信号。
40.仍以上文中的例子为例，在步骤117中，可以将导频端口3和5中的信号提取出来，它们就是4.6875khz和7.8125khz的导频信号，在步骤120中，可以把导频端口3和5置零，保留其他端口的信号，然后再做一次ifft变换，之后就可以得到有效传感信号。
41.在一个优选的实施例中，所述数据处理方法100包括步骤：
42.步骤119，根据估计得到的导频响应对所述mems传感器的参数进行估算，所述mems传感器的参数包括偏移、正交泄露、灵敏度偏差中的一个或多个；
43.步骤121，根据估算的所述mems传感器的参数对得到的有效传感信号进行处理。
44.步骤115-121均在所述数据处理装置210的发送端执行。
45.本发明中通过ifft和fft变换来实现导频的发送、提取和导频响应估计，而且导频滤除和提取效果更好，避免引入了窄带滤波器。另外，本发明中导频信号的数量比较灵活，对于n点ifft和fft，最多可支持n-1个导频信号。
46.如图2所示的，所述数据处理装置210包括：
47.导频生成模块211，其被配置的准备一个或多个导频信号；
48.ifft变换模块213，其被配置的将n点ifft变换的n个端口中的一个或多个端口作为导频端口，将所述导频信号映射到n点ifft变换的所述导频端口上，将映射到所述导频端口上的导频信号进行n点ifft变换得到时域的导频信号，其中n为大于等于2的整数；
49.发送模块214，被配置的将时域的导频信号发送给mems传感器230；
50.接收模块215，被配置的接收来自所述mems传感器的输出信号，所述输出信号是由mems传感器基于接收到的时域的导频信号进行测量产生的包括导频信号以及有效传感信号的信号；
51.fft变换模块216，被配置的对所述mems传感器的输出信号进行与n点ifft变换对应的fft变换；
52.导频提取模块217，其被配置的提取fft变换后的输出信号中导频端口中的信号得到导频信号；
53.导频响应估计模块218，其被配置的根据从fft变换后的输出信号中提取的导频信
号进行导频响应估计；
54.传感信号提取模块220，其被配置的将fft变换后的输出信号中除导频端口外的其他端口的信号进行ifft变换得到有效传感信号。
55.如图2所示的，所述数据处理装置210还包括:
56.参数估算模块219，其被配置的根据估计得到的导频响应对所述mems传感器的参数进行估算；
57.数据处理模块221，其被配置的根据估算的所述mems传感器的参数对得到的有效传感信号进行处理。
58.根据本发明的另一个方面，本发明还提供一种数据处理装置，其包括处理单元和存储单元，所述存储单元中存储有程序指令，该程序指令由处理单元执行以实现上文所述的数据处理方法100。
59.在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，本领域人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例进行接合和组合。
60.尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改和变型。

技术特征：
1.一种数据处理方法，其特征在于，其包括：准备一个或多个导频信号；将n点ifft变换的n个端口中的一个或多个端口作为导频端口，将所述导频信号映射到n点ifft变换的导频端口上，将映射到所述导频端口上的导频信号进行n点ifft变换得到时域的导频信号，其中n为大于等于2的整数；将时域的导频信号发送给mems传感器；接收来自所述mems传感器的输出信号，所述输出信号是由mems传感器基于接收到的时域的导频信号进行测量产生的包括导频信号以及有效传感信号的信号；对所述mems传感器的输出信号进行与n点ifft变换对应的fft变换；提取fft变换后的输出信号中导频端口中的信号得到导频信号；根据从fft变换后的输出信号中提取的导频信号进行导频响应估计；将fft变换后的输出信号中除导频端口外的其他端口的信号进行ifft变换得到有效传感信号。2.根据权利要求1所述的数据处理方法，其特征在于，其还包括:根据估计得到的导频响应对所述mems传感器的参数进行估算；根据估算的所述mems传感器的参数对得到的有效传感信号进行处理。3.根据权利要求2所述的数据处理方法，其特征在于，所述mems传感器的参数包括偏移、正交泄露、灵敏度偏差中的一个或多个。4.根据权利要求1所述的数据处理方法，其特征在于，所述将fft变换后的输出信号中除导频端口外的其他端口的信号进行ifft变换得到有效传感信号包括：将fft变换后的输出信号中的导频端口置零后，进行ifft变换得到有效传感信号。5.根据权利要求1所述的数据处理方法，其特征在于，在将映射到所述导频端口上的导频信号进行n点ifft变换得到时域的导频信号时，将导频端口置1，其他端口置0。6.根据权利要求1所述的数据处理方法，其特征在于，所述mems传感器为mems陀螺仪、mems加速度计中的一个，所述有效传感信号为角速度感应信号、加速度感应信号中的一个，准备的导频信号的个数小于n。7.根据权利要求6所述的数据处理方法，其特征在于，所述mems加速度计基于接收到的时域的导频信号进行测量产生包括导频信号以及加速度感应信号的输出信号，或者，所述mems陀螺仪基于接收到的时域的导频信号进行测量产生包括导频信号以及角速度感应信号的输出信号。8.一种传感器组件，其特征在于，其包括：mems传感器，数据处理装置，用于执行如权利要求1-7任一所述的数据处理方法。9.一种数据处理装置，其包括处理单元和存储单元，所述存储单元中存储有程序指令，该程序指令由处理单元执行以实现如权利要求1-7任一所述的数据处理方法。10.一种数据处理装置，其包括：导频生成模块，其被配置的准备一个或多个导频信号；ifft变换模块，其被配置的将n点ifft变换的n个端口中的一个或多个端口作为导频端
口，将所述导频信号映射到n点ifft变换的所述导频端口上，将映射到所述导频端口上的导频信号进行n点ifft变换得到时域的导频信号，其中n为大于等于2的整数；发送模块，被配置的将时域的导频信号发送给mems传感器；接收模块，被配置的接收来自所述mems传感器的输出信号，所述输出信号是由mems传感器基于接收到的时域的导频信号进行测量产生的包括导频信号以及有效传感信号的信号；fft变换模块，被配置的对所述mems传感器的输出信号进行与n点ifft变换对应的fft变换；导频提取模块，其被配置的提取fft变换后的输出信号中导频端口中的信号得到导频信号；导频响应估计模块，其被配置的根据从fft变换后的输出信号中提取的导频信号进行导频响应估计；传感信号提取模块，其被配置的将fft变换后的输出信号中除导频端口外的其他端口的信号进行ifft变换得到有效传感信号。11.根据权利要求10所述的数据处理装置，其特征在于，其还包括:参数估算模块，其被配置的根据估计得到的导频响应对所述mems传感器的参数进行估算；数据处理模块，其被配置的根据估算的所述mems传感器的参数对得到的有效传感信号进行处理。

技术总结
本发明提供一种数据处理方法、装置以及传感器组件。所述数据处理方法包括：将IFFT变换的N个端口中的一个或多个端口作为导频端口，将导频信号映射到IFFT变换的导频端口上，将映射到所述导频端口上的导频信号进行IFFT变换得到时域的导频信号；将时域的导频信号发送给MEMS传感器；接收来自MEMS传感器的输出信号；对所述MEMS传感器的输出信号进行FFT变换；提取FFT变换后的输出信号中导频端口中的信号得到导频信号；根据提取的导频信号进行导频响应估计；将FFT变换后的输出信号中除导频端口外的其他端口的信号进行IFFT变换得到有效传感信号。这样，避免了复杂的窄带滤波器设计且导频滤除更加干净。频滤除更加干净。频滤除更加干净。


技术研发人员：仲雅莉 李京 赵洪川 肖思龙
受保护的技术使用者：美新半导体（天津）有限公司
技术研发日：2023.06.19
技术公布日：2023/10/7