方波复合信号重叠时间分配方法、系统、装置和介质

技术领域

本发明涉及空间制导技术领域，具体涉及一种方波复合信号重叠时间分配方法、系统、装置和介质。

背景技术

空间制导技术是一种应用于飞行器（包括卫星、导弹、无人驾驶飞机等）的技术，旨在提高空间探索的安全性和准确性，是现代空间探索和飞行器控制的重要组成部分。该技术的机理是：利用激光发射器发射激光来引导飞行器的运动，在该过程中，飞行器会利用自身的坐标解析模块，依据激光中不同频率信号的占用时间来得到空间位置，为自身的飞行位置提供参数依据。因此，飞行器运动的精准度极大程度上取决于激光中解析出的信号占用时间的准确性，解析出的实际值与真实值之间存在的误差会让飞行器运动产生偏移。

激光信号中的一个重要信号类型为方波信号，不同频率的方波信号在激光中可能存在重叠，且在重叠时会出现四种对接情况：高电平与低电平、低电平与高电平、高电平与高电平、低电平与低电平。其中低电平与高电平、高电平与低电平这两种信号在对接时，存在可以捕获的边沿信号（包括上升沿或下降沿），因此可以使用定时器的输入捕获功能来准确的识别边沿，进而准确计算出重叠时间中各频率信号的占用时间。

然而，高电平与高电平、低电平与低电平这两种信号对接，没有可以捕获的边沿信号，很难将重叠时间中各频率信号的占用时间准确计算出来。目前，对于这种没有可以捕获边沿的方波复合信号，其重叠时间的分配主要是依据经验将重叠时间平均分配，这种方法误差太大，导致飞行器运动的精准度较低。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种方波复合信号重叠时间分配方法、系统、装置和介质，以解决现有方波复合信号在没有可以捕获边沿的情况下，重叠时间通过平均分配所带来的误差太大，导致飞行器运动的精准度较低的问题。

本发明提供了一种方波复合信号重叠时间分配方法，所述方波复合信号包括至少两个单频率方波，所述方法包括：

预先获取所述方波复合信号中每个所述单频率方波的频率，并根据所有所述单频率方波的频率，确定所述方波复合信号的重叠规则；

获取所述方波复合信号中重叠区的重叠时间总长；

根据所述重叠规则以及所述重叠区的所述重叠时间总长，计算出所述重叠区中每个所述单频率方波对应的占用时间和分配误差。

可选地，所述方波复合信号中所述重叠区的数量为至少一个，每个所述重叠区均包括两个所述单频率方波；

所述重叠规则包括所述方波复合信号中所述重叠区的数量以及每个所述重叠区所包含的两个所述单频率方波的频率。

可选地，任选一个所述重叠区，设选取的所述重叠区中所包含的两个所述单频率方波的频率分别为f

则对于选取的所述重叠区，根据所述重叠规则以及所述重叠区的所述重叠时间总长，计算出所述重叠区中每个所述单频率方波对应的占用时间，包括：

将两个所述单频率方波的频率，分别换算成两个所述单频率方波的周期；

根据两个所述单频率方波的周期，得到所述重叠区的最大重叠时间；

根据所述最大重叠时间和所述重叠时间总长，得到重叠比例系数；

根据两个所述单频率方波的周期和所述重叠比例系数，分别得到两个所述单频率方波的所述占用时间。

可选地，所述重叠比例系数的计算公式为：

k=

其中，k为所述重叠比例系数，T

可选地，两个所述单频率方波的所述占用时间的计算公式为：

；

其中，t

可选地，对于选取的所述重叠区，计算出所述重叠区中每个所述单频率方波对应的分配误差，包括：

根据两个所述单频率方波的周期，计算得到所述重叠比例系数对应的比例系数最大值；

所述比例系数最大值的计算公式具体为：

k

其中，k

根据两个所述单频率方波的周期中的最大值、所述比例系数最大值和所述重叠时间总长，计算得到所述重叠区中两个所述单频率方波对应的所述分配误差。

可选地，所述重叠区中两个所述单频率方波对应的所述分配误差的计算公式为：

；

其中，

此外，本发明还提供了一种方波复合信号重叠时间分配系统，应用于前述的方波复合信号重叠时间分配方法中，所述方波复合信号包括至少两个单频率方波，所述系统包括：

参数确定模块，用于预先获取所述方波复合信号中每个所述单频率方波的频率，并根据所有所述单频率方波的频率，确定所述方波复合信号的重叠规则；

重叠检测模块，用于获取所述方波复合信号中重叠区的重叠时间总长；

重叠分配模块，用于根据所述重叠规则以及所述重叠区的所述重叠时间总长，计算出所述重叠区中每个所述单频率方波对应的占用时间和分配误差。

此外，本发明还提供了一种方波复合信号重叠时间分配装置，包括处理器、存储器和存储在所述存储器中且可运行在所述处理器上的计算机程序，所述计算机程序运行时实现前述方波复合信号重叠时间分配方法中的方法步骤。

此外，本发明还提供了一种计算机存储介质，所述计算机存储介质包括：至少一个指令，在所述指令被执行时实现前述方波复合信号重叠时间分配方法中的方法步骤。

本发明的有益效果：方波复合信号中包含至少两个单频率方波，这些单频率方波在对接时，由于存在频率的差异，因此具有一定的重叠规则；在方波复合信号重叠时间分配之前，先获取该方波复合信号中所包含的所有单频率方波的频率，一方面便于后续确定出方波复合信号的重叠规则，另一方面便于结合确定出的重叠规则，为每个频率的单频率方波进行时间分配；在确定出每个单频率方波的频率和整个方波复合信号的重叠规则之后，通过检测可以获取方波复合信号中重叠区（即两个单频率信号的对接区域）的重叠时间总长；基于重叠规则和重叠时间总长，可以计算出重叠区的各单频率方波的占用时间，同时将各单频率方波所对应的分配误差也作为时间分配的最终结果，能进一步完善时间分配，提升时间分配的准确率，为飞行器的运动控制提供参数依据，便于飞行器更精准的运动控制；

本发明的方波复合信号重叠时间分配方法、系统、装置和介质，基于重叠规则和检测的重叠时间总长，实现了飞行器空间制导中在不同频率的高电平与高电平、低电平与低电平的方波信号对接时，对所产生的方波复合信号的重叠时间的精准分配，有效降低了分配误差，进而能有效提升飞行器运动控制的精准度。

附图说明

通过参考附图会更加清楚的理解本发明的特征和优点，附图是示意性的而不应理解为对本发明进行任何限制，在附图中：

图1示出了本发明实施例一中一种方波复合信号重叠时间分配方法的流程图；

图2示出了本发明实施例一中计算重叠区中两个单频率方波的占用时间的流程图；

图3示出了本发明实施例一中9kHz单频率方波与21kHz单频率方波具有最大重叠时间的示意图；

图4示出了本发明实施例一中计算重叠区中两个单频率方波的分配误差的流程图；

图5示出了本发明实施例一中9kHz单频率方波与21kHz单频率方波具有最大比例系数的示意图；

图6示出了本发明实施例二中一种方波复合信号重叠时间分配系统的结构示意图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例一

如图1所示，一种方波复合信号重叠时间分配方法，所述方波复合信号包括至少两个单频率方波，该方法包括：

S1：预先获取所述方波复合信号中每个所述单频率方波的频率，并根据所有所述单频率方波的频率，确定所述方波复合信号的重叠规则；

S2：获取所述方波复合信号中重叠区的重叠时间总长；

S3：根据所述重叠规则以及所述重叠区的所述重叠时间总长，计算出所述重叠区中每个所述单频率方波对应的占用时间和分配误差。

在本实施例中，方波复合信号中包含至少两个单频率方波，这些单频率方波在对接时，由于存在频率的差异，因此具有一定的重叠规则；在方波复合信号重叠时间分配之前，先获取该方波复合信号中所包含的所有单频率方波的频率，一方面便于后续确定出方波复合信号的重叠规则，另一方面便于结合确定出的重叠规则，为每个频率的单频率方波进行时间分配；在确定出每个单频率方波的频率和整个方波复合信号的重叠规则之后，通过检测可以获取方波复合信号中重叠区（即两个单频率信号的对接区域）的重叠时间总长；基于重叠规则和重叠时间总长，可以计算出重叠区的各单频率方波的占用时间，同时将各单频率方波所对应的分配误差也作为时间分配的最终结果，能进一步完善时间分配，提升时间分配的准确率，为飞行器的运动控制提供参数依据，便于飞行器更精准的运动控制。

本实施例的方波复合信号重叠时间分配方法，基于重叠规则和检测的重叠时间总长，实现了飞行器空间制导中在不同频率的高电平与高电平、低电平与低电平的方波信号对接时，对所产生的方波复合信号的重叠时间的精准分配，有效降低了分配误差，进而能有效提升飞行器运动控制的精准度。

下面对本实施例的方波复合信号重叠时间分配方法的每个步骤进行详细说明。

方波复合信号包括至少两个单频率方波，本实施例以9kHz、11kHz、15kHz、18kHz、21kHz这5个单频率方波为例。在飞行器的空间制导中，激光发射器在发出这些单频率方波之前，可分别确定出各自的频率。

这些信号存在高电平与高电平对接、低电平与低电平对接、高电平与低电平对接以及低电平与高电平对接的四种情况，其中后两种情况在重叠时可通过捕获边沿信号即可得到各自所占用的时间，不为本发明的内容，此处不再赘述。前两种情况在重叠时，计算方法相同，本实施例以低电平与低电平对接为例。

优选地，所述方波复合信号中所述重叠区的数量为至少一个，每个所述重叠区均包括两个所述单频率方波；

所述重叠规则包括所述方波复合信号中所述重叠区的数量以及每个所述重叠区所包含的两个所述单频率方波的频率。

通过上述确定的重叠规则，便于后续针对每个重叠区，均基于其中所包含的两个单频率方波的频率来进行时间分配，进而得到每个重叠区中两个单频率方波对应的占用时间和最大分配误差。其中，当重叠区的数量为多个时，每个重叠区中两个单频率方波对应的占用时间和最大分配误差均按照同样的方法计算出。

对于9kHz、11kHz、15kHz、18kHz、21kHz这5个单频率方波，在低电平与低电平对接时，包括9kHz与11kHz、9kHz与21kHz、21kHz与11kHz、15kHz与18kHz、15kHz与21kHz、21kHz与18kHz这6个重叠区，由于每个重叠区的计算方法均相同，后续选取9kHz与21kHz这个重叠区为例进行计算。

其中，根据所有单频率方波的频率来确定上述重叠区的具体数量以及每个重叠区所包含的两个单频率方波的频率的具体方法，为本领域的现有技术，一旦知晓所有单频率方波的频率，即可确定出对应的重叠区的具体数量以及每个重叠区所包含的两个单频率方波的频率，具体细节此处不再赘述。

优选地，任选一个所述重叠区，设选取的所述重叠区中所包含的两个所述单频率方波的频率分别为f

如图2所示，对于选取的所述重叠区，在S3中，根据所述重叠规则以及所述重叠区的所述重叠时间总长，计算出所述重叠区中每个所述单频率方波对应的占用时间，包括：

S31：将两个所述单频率方波的频率，分别换算成两个所述单频率方波的周期；

S32：根据两个所述单频率方波的周期，得到所述重叠区的最大重叠时间；

S33：根据所述最大重叠时间和所述重叠时间总长，得到重叠比例系数；

S34：根据两个所述单频率方波的周期和所述重叠比例系数，分别得到两个所述单频率方波的所述占用时间。

当选取9kHz与21kHz这个重叠区时，f

具体地，在本实施例S33中，所述重叠比例系数的计算公式为：

k=

其中，k为所述重叠比例系数，T

具体地，在本实施例S34中，两个所述单频率方波的所述占用时间的计算公式为：

；

其中，t

在上述计算占用时间的过程中，依据不同频率的方波信号的最大重叠时间和实际检测的重叠时间总长，可得到对应不同频率的方波信号在重叠时的重叠比例系数，进而依据重叠比例系数和各方波信号自身的周期，即可得到准确的占用时间，计算简单，时间分配的准确率高。

应理解，在上述计算两个单频率方波的占用时间时，也可以只按照公式计算出频率较小的单频率方波的占用时间（如

优选地，对于选取的所述重叠区，如图4所示，在S3中，计算出所述重叠区中每个所述单频率方波对应的最大分配误差，包括：

S35：根据两个所述单频率方波的周期，计算得到所述重叠比例系数对应的比例系数最大值；

所述比例系数最大值的计算公式具体为：

k

其中，k

S36：根据两个所述单频率方波的周期中的最大值、所述比例系数最大值和所述重叠时间总长，计算得到所述重叠区中两个所述单频率方波对应的所述分配误差。

对于任意两个单频率方波的重叠，当周期较大的单频率方波的低电平的结束时刻与周期较小的单频率方波的低电平的结束时刻重叠时，由于二者处于完全重叠的情况，因此此时的误差最大，通过计算可得到对应的比例系数最大值；基于该比例系数最大值来计算分配误差，可得到两个单频率方波对应的更为准确的分配误差。

具体地，当选取9kHz与21kHz这个重叠区时，9kHz单频率方波为周期较大的单频率方波，21kHz单频率方波为周期较小的单频率方波，如图5所示，重叠无限小（即9kHz单频率方波的低电平的结束时刻与21kHz单频率方波的低电平的结束时刻重叠）时的误差最大，此时的重叠时间总长为T

具体地，所述重叠区中两个所述单频率方波对应的所述分配误差的计算公式为：

；

其中，

对于任意两个单频率方波的重叠，周期较大的单频率方波（即频率较小的单频率方波）在重叠区中所分割的时间最大，因此其对应的分配误差也最大，将其对应的占用时间与实际检测的重叠时间总长之间的比值均作为两个单频率方波最终的分配误差，可准确评估出任意两个单频率方波在重叠时间分配过程中的最大误差情况，结合前述过程中实际计算而得的占用时间，更能准确评估出重叠时间的分配，有效降低分配误差，进而有效提升飞行器运动控制的精准度。

对于9kHz与21kHz这个重叠区，9kHz单频率方波的周期较大，将该周期代入（即T

实施例二

如图6所示，一种方波复合信号重叠时间分配系统，应用于实施例一的方波复合信号重叠时间分配方法中，所述方波复合信号包括至少两个单频率方波，该系统包括：

参数确定模块，用于预先获取所述方波复合信号中每个所述单频率方波的频率，并根据所有所述单频率方波的频率，确定所述方波复合信号的重叠规则；

重叠检测模块，用于获取所述方波复合信号中重叠区的重叠时间总长；

重叠分配模块，用于根据所述重叠规则以及所述重叠区的所述重叠时间总长，计算出所述重叠区中每个所述单频率方波对应的占用时间和分配误差。

在本实施例中，方波复合信号中包含至少两个单频率方波，这些单频率方波在对接时，由于存在频率的差异，因此具有一定的重叠规则；在方波复合信号重叠时间分配之前，先获取该方波复合信号中所包含的所有单频率方波的频率，一方面便于后续确定出方波复合信号的重叠规则，另一方面便于结合确定出的重叠规则，为每个频率的单频率方波进行时间分配；在确定出每个单频率方波的频率和整个方波复合信号的重叠规则之后，通过检测可以获取方波复合信号中重叠区（即两个单频率信号的对接区域）的重叠时间总长；基于重叠规则和重叠时间总长，可以计算出重叠区的各单频率方波的占用时间，同时将各单频率方波所对应的分配误差也作为时间分配的最终结果，能进一步完善时间分配，提升时间分配的准确率，为飞行器的运动控制提供参数依据，便于飞行器更精准的运动控制。

本实施例的方波复合信号重叠时间分配系统，基于重叠规则和检测的重叠时间总长，实现了飞行器空间制导中在不同频率的高电平与高电平、低电平与低电平的方波信号对接时，对所产生的方波复合信号的重叠时间的精准分配，有效降低了分配误差，进而能有效提升飞行器运动控制的精准度。

本实施例所述的方波复合信号重叠时间分配系统的功能与实施例一的方波复合信号重叠时间分配方法的步骤相互对应，本实施例中的未尽细节，详见实施例一及图1至图5的具体描述，此处不再赘述。

实施例三

一种方波复合信号重叠时间分配装置，包括处理器、存储器和存储在所述存储器中且可运行在所述处理器上的计算机程序，所述计算机程序运行时实现实施例一的方波复合信号重叠时间分配方法中的方法步骤。

通过存储在存储器上的计算机程序，并运行在处理器上，基于重叠规则和检测的重叠时间总长，实现了飞行器空间制导中在不同频率的高电平与高电平、低电平与低电平的方波信号对接时，对所产生的方波复合信号的重叠时间的精准分配，有效降低了分配误差，进而能有效提升飞行器运动控制的精准度。

所称处理器可以是中央处理单元（Central Processing Unit，CPU），还可以是其他通用处理器、数字信号处理器（Digital Signal Processor，DSP）、专用集成电路（Application Specific Integrated Circuit，ASIC）、现成可编程门阵列（Field-Programmable Gate Array，FPGA）或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件等。通用处理器可以是微处理器或者该处理器也可以是任何常规的处理器等，处理器是计算机装置的控制中心，利用各种接口和线路连接整个计算机装置的各个部分。

存储器可用于存储计算机程序和/或模型，处理器通过运行或执行存储在存储器内的计算机程序和/或模型，以及调用存储在存储器内的数据，实现计算机装置的各种功能。存储器可主要包括存储程序区和存储数据区，其中，存储程序区可存储操作系统、至少一个功能所需的应用程序（例如声音播放功能、图像播放功能等）；存储数据区可存储根据手机的使用所创建的数据（例如音频数据、视频数据等）。此外，存储器可以包括高速随机存取存储器，还可以包括非易失性存储器，例如硬盘、内存、插接式硬盘，智能存储卡（SmartMedia Card，SMC），安全数字（Secure Digital，SD）卡，闪存卡（Flash Card）、至少一个磁盘存储器件、闪存器件、或其他易失性固态存储器件。

应理解可由计算机程序实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。

这些计算机程序也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。

这些计算机程序也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。

本实施例还提供一种计算机存储介质，所述计算机存储介质包括：至少一个指令，在所述指令被执行时实现实施例一的方波复合信号重叠时间分配方法中的方法步骤。

通过执行包含至少一个指令的计算机存储介质，基于重叠规则和检测的重叠时间总长，实现了飞行器空间制导中在不同频率的高电平与高电平、低电平与低电平的方波信号对接时，对所产生的方波复合信号的重叠时间的精准分配，有效降低了分配误差，进而能有效提升飞行器运动控制的精准度。

同理，实施例三的未尽细节，详见实施例一、实施例二及图1至图6的具体描述，此处不再赘述。

虽然结合附图描述了本发明的实施例，但是本领域技术人员可以在不脱离本发明的精神和范围的情况下作出各种修改和变型，这样的修改和变型均落入由所附权利要求所限定的范围之内。