专利名称：伪随机码位移传感器的环形寻址方法及其系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种环形寻址技术，尤其是指伪随机码位移传感器的环形寻 址方法及其系统。
背景技术：
现有的绝对式位移传感器，常用于工业领域中对精密仪器的定位或校准 等等。它通常包括检测头、物理码盘、读数头及芯片。该物理码盘上设有多 条码道，其中有一条码道上刻制有代表位置信息的伪随机码。该绝对式位移 传感器在工作时，由该检测头检测外部位置信息，该物理码盘根据该外部位 置信息发生转动；该读数头读取该物理码盘的码道上的伪随机码，并将读取 到的该伪随机码传输至该芯片，通过该芯片进一步处理来获得该物理码盘表 示的当前位置信息。
通常该芯片完成此步骤的方法是通过查表方式来完成。由于伪随机码与 二进制码之间没有直接的对应逻辑关系，因此传统的方法是先将所有伪随机 码数据与二进制表示的位置信息——对应的表格预先存入该芯片中，该芯片
接收到读数头传入的伪随机码后，根据该伪随机码执行查表动作，首先在预 先存入的表格中查找对应的伪随机码数据，再根据该伪随机码数据在表中查 找相对应的位置信息，所得位置信息即为该物理码盘所表示的当前位置信息。
使用这种方法的绝对式位移传感器，由于需要预先存入该伪随机码数据 与二进制表示的位置信息——对应的表格，占用了该芯片的大量内存，且该 表格的大小与该绝对式位移传感器的位数有关，位数越高，表格容量就会越 大，占该芯片的内存相应的就会越大。因此对于内存小的芯片有可能满足不 了存储如此大容量表格的需求，或者由于该表格占用芯片大量内存导致芯片 响应速度跟不上；若改用大内存的芯片，则只能使用外挂配置用的存储器件，这势必会增加绝对式位移传感器的体积，使得绝对式位移传感器不能满足现 代所需要的小体积化的要求。而该芯片获得该当前位置信息需通过查表的方 式获得的，这种查表方式根据位移传感器位数的不同而至少消耗1到3个时 钟周期或者更久，且这种查表行为在每次获得伪随机码之后都需要进行，意 P木着响应时间延长的更久，因此无法达到高速响应的目的。
发明内容
本发明的目的在于提供一种伪随机码位移传感器的环形寻址方法及其系 统，不需要外加存储器件，能实现伪随机码位移位移传感器小体积化及高速 响应的目的。
本发明提供的伪随机码位移传感器的环形寻址方法，包括
从物理码盘的第一码道获取伪随机码信号，并将所述伪随机码信号进行 模数转换；
从物理码盘的第二码道获取正余弦输入信号，并将所述正余弦输入信号 进行模数转换；
从所述模数转换后的正余弦信号中获取计数脉冲与方向信号；
根据所述方向信号对所述计数脉冲计数，生成增量信号；
根据所述方向信号存储所述模数转换后的伪随机码信号；
根据所存储的所述伪随机码信号确定物理码盘的初始位置信息；根据所 述方向信号及所述增量信号以及所述初始位置信息确定所述物理码盘的当前 位置信息。
本发明提供的相应的伪随机码位移传感器的环形寻址系统，包括 第一读数头，用于从物理码盘的第一码道获取伪随机码信号； 第一输入信号波形处理单元，用于将所述伪随机码信号进行模数转换；第二读数头，用于从物理码盘的第二码道获取正余弦输入信号； 第二输入信号波形处理单元，用于对正余弦输入信号进行模数转换；
移动方向判定模块，用于从所述模数转换后的正余弦信号中获取计数脉 沖与方向信号；
计数器，用于根据所述方向信号对所述计数脉冲计数，生成增量信号；
移位寄存器，用于根据所述方向信号存储所述模数转换后的伪随机码信
号；
伪随机码序列生成器，用于按次序计算出与所存储的所述伪随机码信号 相同的伪随机码，并根据计算次数确定物理码盘的初始位置信息；
自适应地址指针，用于根据所存储的所述伪随机码信号检验所述初始位 置信息是否正确；根据所述方向信号及所述增量信号以及所述正确的初始位 置信息确定所述物理码盘的当前位置信息。
本发明的技术方案，首先通过确定物理码盘的初始位置信息，相当于确 定一个参考点，再由所述初始位置信息根据所述方向信号和所述增量信号发 生相应的改变，所述增量信号与所述方向信号相当于位移变化量，因此可以 直接在初始位置信息的基础上根据位移变化量进行增减，从而得到了当前位 置信息；而不需要存入伪随机码数据与实际位置信息——对应的表格，减少 占用芯片的内存；同时从物理码盘获取的正余弦输入信号能及时准确的表达 出物理码盘的位置变化，因此从正余弦信号中获取的增量信号与方向信号也 能及时准确表达出位置变化，故根据增量信号与方向信号发生改变的初始位 置信息也能及时进行改变，准确得到当前位置信息，而无须像现有技术中每 次获得伪随机码都需要进行查表，从而能够实现高速响应的目的。故本发明 中的技术方案可实现伪随机码位移传感器高速响应与小体积化的目的。
附图1是本发明伪随机码位移传感器的环形寻址方法的流程图； 附图2是本发明伪随机码位移传感器的环形寻址系统结构图。
具体实施例方式
传统的绝对式位移传感器，由于需要预先存入所有伪随机码数据与二进 制表示的位置信息——对应的的表格，因此占用了芯片的大量内存，使得绝 对式位移传感器为了拥有大内存而使用外挂式存储器件，增大了绝对式位移 传感器的体积，而且每次获得当前位置信息都需要进行查表动作，严重影响 绝对式位移传感器的响应速度。因此本发明的申请人通过多次实验，细心的 思索，找到了本发明中伪随机码位移传感器的环形寻址方法，所述环形寻址 方法不需要预先存入所有伪随机码数据与位置信息——对应的表才各，而只需 要先确定出初始位置信息，之后初始位置信息将根据方向信号和增量信号及 时发生改变，改变后的值为当前位置信息，而不再需要进行重复的查表动作； 且所述方向信号与增量信号能及时反映物理码盘的位置变化，由此确定的当 前位置信息也将是及时准确的，从而能够实现伪随机码位移传感器的高速响 应及小体积的目的。
请参照附图1,本发明提供的伪随机码位移传感器的环形寻址方法，包括 以下步骤从物理码盘的第一码道获取伪随机码信号，并对所述伪随才几码信 号进行模数转换(步骤1);从物理码盘的第二码道获取正余弦输入信号，并 将所述正余弦输入信号进行模数转换(步骤2);从所述^f莫数转换后的正余弦 信号中获取计数脉冲与方向信号(步骤3);根据所述方向信号对所述计数脉 沖计数，生成增量信号(步骤4);根据所述方向信号存储所述模数转换后的 伪随机码信号(步骤5);根据所存储的所述伪随机码信号确定物理码盘的初 始位置信息；根据所述方向信号及所迷增量信号以及所述初始位置信息确定 所述物理码盘的当前位置信息(步骤6 )。不排除可以通过其他方式实现每一步骤，但均属于本发明所公开的方案的范 畴。在执行步骤1时，从物理码盘的第一码道获取伪随机码信号，可通过常 用的读取方式，从物理码盘的第一码道上获取到模拟的伪随机码信号，并对 所述伪随机码信号进行模数转换，模数转换的过程包括比较、滤波、限幅以 及修改直流偏置等处理，处理成符合电气输入要求的信号，在本发明中步骤l 的目的是将模拟的伪随机码信号处理成数字化的伪随机码信号。
在执行步骤2时，从物理码盘的第二码道获取正余弦输入信号，也可以 通过常用的读取方式，从物理码盘的第二码道上获取模拟的正余弦输入信号， 正余弦信号是伪随机码原理所致，环形寻址方法可以利用正余弦信号进行方 向判断，优选的，正余弦信号缺一不可，且两信号要保证正切。将所述正余 弦输入信号进行模数转换，其处理过程也包括比较、滤波、限幅以及修改直 流偏置等，将模拟的正余弦信号处理成数字化的正余弦信号；步骤2可以与 步骤1同时进行。
在执行步骤3时，从所述模数转换后的正余弦信号中获取计数脉冲与方 向信号，主要是根据数字化的正余弦信号的相位获得计数脉冲与方向信号；
在执行步骤4时，根据所述方向信号对所述计数脉冲计数，生成增量信 号；所述方向信号为一种标志性信号，可以用1和0两种状态表示，方向信 号为正向时可理解为方向信号所处为高电平1 (递增)，反向则可理解为方向 信号所处为低电平0 (递减)；此步骤包括两种情况，第一种情况是，当方向 信号为正向(递增)信号时，则对计数脉冲进行递增计数；若方向信号为反 向(递减)信号，则对计数脉冲进行递减计数，据此计数后可生成增量信号；
在执行步骤5时，根据所述方向信号存储所述模数转换后的伪随机码信号； 根据大家所熟知的，所述模数转换后的伪随机码信号是一位一位的传入，而N 位的伪随机码，则需要有N位的编码位构成一个完整的伪随机码，如ll位的 伪随机码，第1位编码位到第11位编码位构成一个完整的伪随机码，第2位编码位到第12位编码位构成另一个完整的伪随机码，如此依次类推下去，每 一个完整的伪随机码都将包括11位编码位。当N位的伪随^/L码在方向^f言号不 变时，传入了一个完整的伪随机码，所述完整的伪随机码信号被:视为是有效
的，则将此时的伪随机码信号存储；如ll位的伪随机码，在方向信号不变时，
传入了从第1位到第11位编码位，构成的完整的伪随机码可视为有效的，可
以被存储的；而如果已经在方向信号不变时移入了 5位编码位，在第6位编 码位传入时，方向信号发生了改变，则前面移入的编码位将被视为无效的， 需要从第6位开始确定，即第1位到第11位编码位构成的伪随机码是无效的， 第2位到第12位编码位构成的伪随机码也是无效的等等，直到第5位到第15 位编码位构成的伪随才几码都是无效的，确定从第6位到第16位编码位构成的 伪随机码是否有效则依然需要看是否是在方向信号不变时传入。
根据此方法执行直到确定出 一个有效的伪随机码，将这个有效的伪随机 码进行存储。步骤5是根据本发明的技术方案的要求，由于本发明所使用的 技术方案利用的是，确定一个物理码盘的起始参考信息，当物理码盘发生位 移变化后，只需要得到位移变化量，再由起始参考信息根据位移变化量进行 加减，从而得到物理码盘的位置信息；在这个方案中位移变化量是相对值， 相对的是上述的起始参考信息；因此确定一个起始参考信息是必须的，执行 步骤5的目的是为了确定一个起始参考信息，而需要在方向信号不变才能确 定则是由于伪随机码的编码原理所致。
在执行步骤6时， 一旦确定出所存储所述伪随机码，就可以根据伪随机码 的编码原理，开始按照次序进行计算第一次计算出伪随机码为0，第二次计 算出伪随机码为1,如此依次计算直至第N次计算算出与所存储的所述伪随 机码相同的伪随机码，而此时计算的次数N将作为物理码盘初始位置，在此
检验两者是否相同。而且这个计算过程总是在伪随机码等于0时开始计算， 即计算1次伪随机码为0。如确定所存储的伪随机码为113, —旦确定了这个 存储的伪随机码，就可以根据编码原理从0开始计算，第1次计算出的伪随机码为O,与113进行比较，不同；进行第2次计算，算出的伪随机码为l， 与113进行比较，不同；进行第3次计算出的伪随机码为1024,与113进行 比较；第4次.....第579次计算出的伪随机码为113，与113进行比较；此时 计算出的113与存储的伪随机码相同，这个值对应的579就是物理码盘的初 始位置；在此需要说明的是，579即计算的次数是用普通的二进制表示的二进 制码；虽然伪随机码也是2进制的，但是它不同于普通的2进制编码，伪随 机码的步进不是l，而且是随机的；而我们所需要当前位置信息是普通的二进 制码，因此需要建立一种伪随机码与普通的二进制码的对应关系。
在计算出与所存储的所述伪随机码信号相同的伪随机码后，同时确定了计 算的次数，即物理码盘的初始位置后，将根据所存储的所述伪随机码信号检 验所述初始位置信息是否正确，其可根据伪随机码的编码原理比较初始位置 信息与所存储的所述伪随机码是否对应，若对应，说明确定初始位置信息是 正确的，存储所述初始位置信息；若不对应，则说明确定的初始位置是错误 的，此时将丟弃这个错误的初始位置，返回执行步骤5，即根据所述方向信号 存储所述模数转换后的伪随机码信号，再接着执行步骤6，直到确定出与所存 储的所述伪随^L码对应的正确的初始位置。
在此需要说明的是，所述初始位置信息与上述的起始参考信息都是指的 物理码盘上的同一个起点位置信息，但是两者所用的编码不同，初始位置信 息用的是普通的二进制码，而起始参考信息则是伪随机码；需要使用普通的 二进制码是根据伪随机码位移传感器的实际需求，因此将伪随机码转换成了 普通的二进制码。
在确定出正确的初始位置后，存储正确的初始位置信息，之后初始位置 信息将根据所述方向信号及所述增量信号发生改变，其中所述方向信号^定 初始位置信息递增或递减，所述增量信号确定初始位置信息的递增量或递减 量，改变后的初始位置信息为所述物理码盘的当前位置信息；这个当前位置 信息是跟随增量信号与方向信号的变化而不断更新的，增量信号和方向信号确定的相当于是物理码盘的位移变化量，而这个位移变化量都是以前一时刻 的位置信息作为参考，因此可理解为当前位置信息是在前一时刻的位置信息 的基础上线性做加法或者减法获得，增加的量或递减的量则由增量信号和方 向信号共同决定，而初始位置相当于确定的是物理码盘的第一个位置信息。
本发明所使用的技术方案，由于在确定好初始位置后，初始位置将根据
方向信号与增量信号发生相应的改变，得到实际位置信息；因此不需要进行
重复的查表动作，且不需要存入所有伪随机码数据与二进制表示的位置信息 —对应的表格，因此可以减少占用芯片，达到高速响应，且小体积的目的。
由于伪随机码位移传感器一般是用于精密仪器领域，对数据的准确性要 求很高，因此为了保证获得的实际位置信息的准确性，优选的，该方法还包
括，建立虚拟物理码盘；4艮据所述初始位置信息确定所述虚拟物理码盘上的 首位置信息；根据所述首位置及所述方向信号以及所述增量信号确定虚拟物 理码盘上当前的伪随机码信息；比较所述当前位置信息与所述当前的伪随机 码信息是否对应，如果不对应，通过预先设定的修正系数修正所述当前位置 信息的步骤。
所述虚拟物理码盘是用来模拟真实的物理码盘。虚拟物理码盘中存储的 伪随机码信息与物理码盘上的伪随机码信息一一对应；建立虚拟物理码盘后， 为了真实的模拟物理码盘上的位置信息，获得当前的伪随机码信息，同样需
要确定一个首位置信息作为参考点。
所述首位置将由初始位置信息来定，根据初始位置信息找到在虚拟物理 码盘上对应的伪随机码，并将此伪随机码作为首位置信息。
再由这个首位置及接收的方向信号及增量信号，确定出虚拟物理码盘上 当前的伪随机码信息，其过程包括，以首位置作为参考点，根据方向信号确 定绕虛拟物理码盘转动的方向，当方向信号为正向时，则顺时针旋转，若方 向信号为反向时，则逆时针旋转，同时根据增量信号确定旋转量；转动后虚 拟物理码盘上对应的伪随机码为当前的伪随机码信息；所述当前的伪随机码信息为一个理想状态值，在所有步骤不发生偏差时，用以模拟物理码盘转动 后应该表示的伪随机码信息。
将获得的当前的伪随机码与当前的位置信息进行比较，检验两者是否对
应，当两者对应则说明给出的当前位置信息是准确的；若两者不对应，则说 明给出的当前位置信息有误，此时可通过用户预先设定的修正系数来确定当 前错误的类别，此时用户可以知道有错误发生，如错误的次数发生到一定的 数量，可以通过其预设值将此当前位置信息修正为基本上接近准确或者准确 的值。检验当前位置信息与当前的伪随机码信息是否对应的操作可随时进行， 但是为了方便操作，用户可通过设定时间间隔执行。
值得说明的是，本发明所使用的方法，在保证伪随机码位移传感器不断 电的情况下，在确定了初始位置后，还包括步骤验证所述有效的伪随机码 是否正确。此验证过程包括由于确定初始位置后，从物理码盘的第一码道 获取伪随机码信号的操作还在一直进行，因此根据所述方向信号存储所述模 数转换后的伪随机码信号的操作也将继续执行，但是在确定初始位置后，这 个操作的执行将分为两种情况，第一种情况是，当下一刻传入一个模数转换 后的完整的伪随机码信号，且所述完整的伪随机码信号是在方向信号不变时 传入，则比较下一时刻传入的所述完整的伪随机码信号与已经存储的所述模 数转换后的伪随机码信号是否一致；若两者一致，则说明存储的所述^t数转 换后的伪随机码信号是正确的，因此对下一时刻传入的所述完整的伪随机码 信号不予理会，再继续等待下一个完整的伪随机码信号传入并进行检验；若 两者不一致，则丢弃掉之前存储的所述模数转换后的伪随机码，移入新的模 数转换后伪随机码，再接着执行检验的操作。这个操作在确定初始位置后将 一直进行，直到系统断电，保证了存储的所述模数转换后的伪随机码与当前 位置信息是对应的。
为了更加直观、深入的了解本发明，本发明还提供了与上述方法相对应 的伪随机码位移传感器的环形寻址系统，请参照附图2，所述伪随机码位移传
13感器的环形寻址系统包括第一读数头、第二读数头、第一输入信号波形处
理单元、第二输入信号波形处理单元、移动方向判定模块、计数器、移位寄 存器、伪随机码序列生成器、自适应地址指针。
第 一读数头，可用于执行上述方法中从物理码盘的第一码道获取伪随机
码信号的步骤；
第二读数头，可用于执行上述方法中从物理码盘的第二码道获取正余弦 输入信号的步骤；
所述第一读数头与所述第二读数头都是用于读取物理码盘上的信息，读 取的信息都是模拟信号，不过读取的是物理码盘上不同码道上的信息，，但是 读取信息的操作都是同步的，而且读取到的伪随机码信号以及正余弦输入信 号都可以准确及时的反映物理码盘的位置变化。
所述第一输入信号波形处理单元，可用于执行上述方法中用于对所述伪 随机码信号进行;f莫数转换的步骤。
所述第二输入信号波形处理单元，可用于执行上述方法中用于对正余弦 输入信号进行模数转换的步骤。
所述第一输入信号波形处理单元与所述第二输入信号波形处理单元的原 理相同，但是两者所设置的参数不同，它们进行模数转换处理的过程都包括 比较、滤波、限幅以及修改直流偏置等，目的是将模拟信号转换为数字信号。
所述移动方向判定模块，可用于执行上述方法中用于从所述模数转换后 的正余弦信号中获取计数脉沖与方向信号的步骤，所述移动方向判定模块可 以从数字化的正余弦信号的相位获取计数脉冲与方向信号。
所述计数器，可用于执行上述方法中根据所述方向信号对所述计数脉冲 计数，生成增量信号的步骤，当方向信号为正向(递增)信号时，计数器对 计数脉冲进行递增计数；若方向信号为反向(递减)信号，计数器对计数脉 冲进行递減计数；计数器根据方向信号进行计数后生成增量信号。移位寄存器，可用于执行上述方法中根据所述方向信号存储所述模数转 换后的伪随机码信号的步骤，其具体实现方法可参考上述方法步骤5。在此需 要特别说明的是所述移位寄存器最优的选择是选用双向移位寄存器，用以节 省内部资源。由于本发明的技术方案中，优选的，移位寄存器当中只暂存一 个完整的伪随机码，而方向信号可能是正向也可能是反向，使得存入的伪随 机码也对应的分成了正向的伪随机码或者反向的伪随机码，若使用单方向的 移位寄存器，则需要使用两个移位寄存器， 一个用来存入正向的伪随机码，
一个用来存入反向的伪随机码；而如果使用双向的移位寄存器，则不需要， 因为可以将正向的伪随机码从左边移入，反向的伪随机码从右边移入，比如， 当移位寄存器当中存入了一个正向的伪随机码，而后方向信号发生改变，确 定出一个反向的有效的伪随机码，由于这两个伪随机码不同，因此移位寄存 器将存入新的伪随机码，此时正向的伪随机码将从移位寄存器的左边逐位移 出，而反向的伪随机码将从移位寄存器的右边逐位移入。因此使用双向的移 位寄存器可以节省内部资源。
伪随机码序列生成器，可用于执行上述方法步骤6中按次序计算出与所存
储的所述伪随机码信号相同的伪随机码，并根据计算次数确定物理码盘的初
始位置信息的步骤。其具体实现方法可参照上述方法步骤6， 一旦确定出所存 储所述伪随机码，就可以根据伪随机码的编码原理，开始按照次序计算第 一次计算伪随机码得为O,第二次计算得伪随机码为1,如此依次计算直至算 出与所存储的所述伪随机码相同的伪随机码，此时计算的次数为物理码盘初 始位置的步骤。在此过程中，伪随机码序列生成器每计算得到一个伪随机码 都将与所存储的所述伪随机码进行比较，当最后计算出的伪随机码与移位寄 存器中所存储的所迷伪随机码相同时，确定此时的计算次数为物理码盘的初 始位置，伪随机码序列生成器将把初始位置传输至自适应地址指针。
自适应地址指针，可用于执行上述方法步骤6中，根据所存储的所述伪 随机码信号检验所迷初始位置信息是否正确；根据所述方向信号及所述增量
15信号以及所述正确的初始位置信息确定所述物理码盘的当前位置信息。所述 自适应地址指针接收到伪随机码序列生成器传入的初始位置信息以及移位寄 存器传入的所存储的所述伪随机码后，将检验初始位置信息与所存储的所述 伪随机码是否对应，用来验证初始位置信息是否准确，若两者对应则说明初
始位置信息是正确的，自适应地址指针将存储所述正确的初始位置信息；若
两者不对应，则不保存这个错误的初始位置信息，而是由移位寄存器继续根 据所述方向信号存储所述模数转换后的伪随机码信号，再经由伪随机码序列 生成器的计算，直到确定出与所存储的所述伪随机码相对应的正确的初始位 置信息，此时自适应地址指针才存储所述正确的初始位置信息。此时所述自 适应地址指针可理解为寄存器，同时自适应地址指针还将接收方向信号与增 量信号，正确的初始位置信息将根据这两个信号发生相应的改变，改变后的 值为物理码盘的当前位置信息。自适应地址指针实现此步骤的方法可参照上
述方法步骤6。
同样的，为了保证给出的当前位置信息的准确性，与上述方法相对应， 本系统还提供了环形ROM ,用于构成虚拟物理码盘，所述环形ROM上存储
有与物理码盘上的伪随机码--对应的伪随机码信息，在初始位置确定后，
自适应地址指针将初始位置传输至环形ROM,其根据初始位置需必须确定其 上与所述初始位置信息相对应的伪随机码，并将此伪随机码作为首位置信息。
所述自适应地址指针还可用于执行根据所述首位置信息及所述方向信号 以及所述增量信号确定环形ROM上当前的伪随机码信息；并比较所述当前位 置信息与所述当前的伪随机码信息是否对应的步骤。
优选的，下面将对整个系统的工作过程作具体说明，以便于更加清楚的 了解本发明技术方案。但是完成本发明的技术方案的执行系统并非只有下述 一种，以下举例将以11位伪随机码作为最佳实施例。
第 一读数头，从物理码盘的第一码道获取伪随机码信号送入第 一波形处 理单元；第二读数头，从物理码盘的第二码道获取正余弦输入信号送入第二波形处理单元进行处理；所述第一输入信号波形处理单元，对所述伪随机码 信号进行模数转换获得数字化的伪随机码送入至移位寄存器。所述第二输入 信号波形处理单元，对正余弦输入信号进行模数转换，获得数字化的正余弦 信号。数字化的正余弦信号进入移动方向判定模块，并由移动方向判定模块 产生计数脉沖与方向信号；计数脉沖送入计数器，方向信号则送入移位寄存 器、计数器以及自适应地址指针。
计数器根据方向信号对计数脉冲计数并生成增量信号，此增量信号将传 入自适应地址指针。11位双向移位寄存器则在方向信号的作用下确定出有效 的伪随机码，并存储有效的伪随机码，所述有效的伪随机码是指方向信号不 变时，传入的ll位伪随机码。 一旦确定出存储的伪随机码，伪随机码序列生 成器将按次序开始从伪随机码为0时计算，计算到第N次时获得的伪随机码 与存储的伪随机码相同，则将这个N传给自适应地址指针，此时的N为物理 码盘的初始位置；同时存储的伪随机码也将由移位寄存器传输至自适应地址 指针。
自适应地址指针将根据传入的N与存储的伪随机码是否对应来确定物理 码盘的初始位置是否正确，若两者对应，则说明是正确的，因此存储初始位 置信息，；若两者不对应，则说明还初始位置信息有误，需要11位双向移位 寄存器继续确定有效的伪随机码， 一旦确定存储的有效的伪随机码后，伪随 机码序列生成器就进行计算，再将计算的次数N传给自适应地址指针，自适 应地址指针则据此再进行校验，此过程需不断的执行直至最终确定出正确的 初始位置信息。在确定出正确的初始位置信息后，自适应地址指针存储正确 的初始位置信息，并将根据接收的方向信号确定内部的初始位置信息是递增 还是递减，根据增量信号确定递增量或者递减量，初始位置信息根据这两个 信号发生改变，改变后的信息为当前位置信息。
同时，在正确的初始位置信息确定后，自适应地址指针还将正确的初始 位置信息传输至环形ROM,环形ROM接收正确的初始位置信息，并确定其上与正确的初始位置信息相对应的伪随机码，并将此伪随机码的位置作为首 位置。
自适应地址指针首先指向该环形ROM的首位置，同时自适应地址指针还 将以此首位置作为参考点，根据方向信号，确定其绕环形ROM的转动方向， 方向信号为正向(递增)时，为顺时针旋转，方向信号为反向(递减)时逆 时针旋转，并根据增量信号确定绕环形ROM的旋转量，转动后指向所述环形 ROM上对应的伪随才几码为当前的伪随才几码。
获得当前的伪随机码后，自适应地址指针可根据伪随机码的编码原理比 较当前位置信息与当前理想的伪随机码是否对应，如果一致，则实际位置信 息是正确的。如果不一致，则说明给出的实际位置信息有误，此时可通过用 户设定的修正系数确定当前的错误类别。
在此系统中，得到当前位置信息与当前的伪随机码是同步的，自适应地 址指针在确定好初始位置后，将根据方向信号及增量信号改变保存在其内部 的初始位置，并生成实际位置信息。同时环形ROM将^4居自适应地址指针传 入的初始位置信息确定出首位置(确定首位置这个过程非常短暂，可以忽略 时间上的延时，因此确定初始位置与确定首位置可看成是同步)，自适应地址 指针将指向环形ROM的首位置后，还将根据方向信号及增量信号绕环形 ROM旋转，得到当前的伪随机码；因此比较当前位置信息与当前的伪随机码 可以随时进行，不需要时间上的延时。但为了操作上的方便，用户可也可以 通过设定时间间隔来执行此操作。
同样的，为了 使整个系统的准确性更优，本系统还增加一个自动校验功 能模块。所述自动校验功能模块可用于执行上述方法中验证所述有效的伪随 机码是否正确的步骤。所述自动校验功能模块可通过使用比较器来进行验证。 此操作可参考上述方法中的说明实现，再此将不再叙述。
本发明的有益效果是，可以减小伪随机码位移传感器尤其是高位数伪随机 码位移传感器的体积，同时可以高速准确的得到伪随机码所代表的绝对位置，避免传统查表和运算方式所要花费的大量机器时间，大大提高了伪随机码位 移传感器的响应速度，从而满足更高速、更小体积的要求。
以上所述的本发明实施方式，并不构成对本发明保护范围的限定。任何 在本发明的精神和原则之内所作的修改、等同替换和改进等，均应包含在本 发明的权利要求保护范围之内。
权利要求
1、一种伪随机码位移传感器的环形寻址方法，其特征在于，包括从物理码盘的第一码道获取伪随机码信号，并将所述伪随机码信号进行模数转换；从物理码盘的第二码道获取正余弦输入信号，并将所述正余弦输入信号进行模数转换；从所述模数转换后的正余弦信号中获取计数脉冲与方向信号；根据所述方向信号对所述计数脉冲计数，生成增量信号；根据所述方向信号存储所述模数转换后的伪随机码信号；根据所存储的所述伪随机码信号确定物理码盘的初始位置信息；根据所述方向信号及所述增量信号以及所述初始位置信息确定所述物理码盘的当前位置信息。
2、 如权利要求1所述的伪随机码位移传感器的环形寻址方法，其特征在于， 此方法还包括步骤建立虚拟物理码盘；根据所述初始位置信息确定所述虚 拟物理码盘上的首位置信息。
3、 如权利要求2所述的伪随机码位移传感器的环形寻址方法，其特征在于，在执行根据所述方向信号及所述增量信号以及所述初始位置信息确定所迷物 理码盘的当前位置信息的步骤的同时，还包括根据所述首位置及所述方向 信号以及所述增量信号确定虚拟物理码盘上当前的伪随机码信息；比较所述 当前位置信息与所述当前的伪随机码信息是否对应，如果不对应，通过预先 设定的修正系数来确定当前的错误类别。
4、 如权利要求1所述的伪随机码位移传感器的环形寻址方法，其特征在于， 根据所述方向信号对所述计数脉沖计数，生成增量信号的具体过程包括所 述方向信号为正向信号时，所述计数脉冲递增计数生成增量信号；所述方向 信号为反向信号时，所述计数脉冲递减计数生成增量信号。
5、 如权利要求1所述的伪随机码位移传感器的环形寻址方法，其特征在于，根据所述方向信号存储所述模数转换后的伪随机码信号具体方法包括方向 信号不变时，存储所述模数转换后的伪随机码信号。
6、 如权利要求1所述的伪随机码位移传感器的环形寻址方法，其特征在于， 根据所存储的所述伪随机码信号与所迷二进制码是否对应确定物理码盘的初 始位置信息；根据所述方向信号及所述增量信号以及所述初始位置信息确定 所述物理码盘的当前位置信息的具体过程包括当所存储的所述伪随机码信号与所述二进制码对应时，确定所述二进制 码为物理码盘的初始位置信息，所述初始位置信息根据所述方向信号及所述 增量信号发生改变，其中所述方向信号确定所述初始位置信息递增或递减， 所述增量信号确定所述初始位置信息的递增量或递减量，改变后的初始位置 信息为所述物理码盘的当前位置信息；当所存储的所述伪随机码信号与所述 二进制码不对应时，返回从根据所述方向信号存储所述模数转换后的伪随机 码信号的步骤开始执行。
7、 一种伪随机码位移传感器的环形寻址系统，其特征在于，包括第一读数头，用于从物理码盘的第一码道获取伪随机码信号； 第一输入信号波形处理单元，用于对所述伪随机码信号进行模数转换； 第二读数头，用于从物理码盘的第二码道获取正余弦输入信号； 第二输入信号波形处理单元，用于对正余弦输入信号进行模数转换；移动方向判定模块，用于从所述模数转换后的正余弦号中获取计数脉冲 与方向信号；计数器，用于根据所述方向信号对所述计数脉冲计数，生成增量信号； 移位寄存器，用于根据所述方向信号存储所述模数转换后的伪随机码信;一 伪随机码序列生成器，用于按次序计算出与所存储的所述伪随机码信号相同的伪随机码，并根据计算次数确定物理码盘的初始位置信息；自适应地址指针，用于根据所存储的所述伪随机码信号检验所述初始位置信息是否正确；根据所述方向信号及所述增量信号以及所述正确的初始位 置信息确定所述物理码盘的当前位置信息。
8、 如权利要求7所述的伪随机码位移传感器的环形寻址系统，其特征在于， 该系统还包括环形ROM,用于构成虚拟物理码盘，根据所述初始位置信息 确定环形ROM上的首位置信息。
9、 如权利要求8所述的伪随机码位移传感器的环形寻址系统，其特征在于， 所述自适应地址指针还用于根据所述首位置及所述方向信号以及所述增量 信号确定环形ROM上当前的伪随机码信息；比较所述当前位置信息与所述当 前的伪随机码信息是否对应。
10、 如权利要求7所述的伪随机码位移传感器的环形寻址系统，其特征在于 所述移位寄存器为双向移位寄存器。
全文摘要
本发明提供的伪随机码位移传感器的环形寻址方法，包括从物理码盘的第一码道获取伪随机码信号，并将所述伪随机码信号进行模数转换；从物理码盘的第二码道获取正余弦输入信号，并将所述正余弦输入信号进行模数转换；从所述模数转换后的正余弦信号中获取计数脉冲与方向信号；根据所述方向信号对所述计数脉冲计数，生成增量信号；根据所述方向信号存储所述模数转换后的伪随机码信号；根据所存储的所述伪随机码信号确定物理码盘的初始位置信息；根据所述方向信号及所述增量信号以及所述初始位置信息确定所述物理码盘的当前位置信息。本发明能实现小体积化及高速响应的目的。
文档编号G01B7/02GK101592468SQ20091004056
公开日2009年12月2日 申请日期2009年6月25日 优先权日2009年6月25日
发明者涌 汪, 沈大刚, 刚 王, 谢元元, 邬纪泽, 魏慧林, 勇 黄 申请人:广州中国科学院工业技术研究院;中国科学院光电技术研究所