处理测量多元组的方法和装置与流程

本发明涉及用于对所测量的高频信号进行处理的方法和装置。

背景技术：

存在多种不同的用于测量高频信号的测量设备。测向设备使用无线定位技术来定位对象。通过测量接收的无线电波的特性来定位相应对象。该接收的无线电波可以包括待定位的对象发射的无线电波或后向散射无线电波。可绘制电信号曲线图的数字示波器是适于处理高频信号的测量设备的另一个示例。数字示波器使用模数转换器将所测量的信号转换成数字信息。数字示波器采集输入信号的波形作为一系列采样，并存储这些采样直到累积足够多的采样以描绘波形。

大多数测量设备包括输出单元，特别是输出测量结果的显示器。常规测量装置的显示单元包括二维屏幕。所采用的显示单元通常是包括多个图片元素或像素的数字显示单元。像素构成最小的可寻址单元，其中最小的可寻址单元的地址对应其在相应屏幕上的物理坐标。屏幕的像素可以按可使用点或方格表示的二维网格来制造。包括多个像素的屏幕是二维的。然而，在许多测量应用中，所测量的信号包含超过两个参数，从而不能被全部显示在二维屏幕上。例如，在无线定位中，定向设备显示的输出信号可以包括位于二维空间坐标x、y或三维空间坐标x、y、z处的对象反射或发射的高频信号的幅值。此外，示波器显示的高频信号可以包括在不同时间点信号幅值频谱的变化。

因此，有必要提供一种方法和装置用于处理更多维测量多元组(tuple)以便它们可以被二维显示单元输出。

技术实现要素：

根据第一方案，本发明提供了一种测量装置，包括：配置为提供测量多元组的检测单元，每个测量多元组包括高频信号的高频信号幅值；以及配置为对每个提供的测量多元组的高频信号幅值进行编码的编码单元。

在根据本发明第一方案的测量装置的一个可能的实施例中，该测量装置还包括适于输出具有已编码高频信号幅值的测量多元组的输出单元。

在根据本发明第一方案的测量装置的另一个可能的实施例中，编码单元被配置为通过相应的图像点密度来编码每个提供的测量多元组的高频信号幅值。

在根据本发明第一方案的测量装置的另一个可能的实施例中，输出单元包括配置为在包括多个图像像素的高分辨率屏幕上显示具有已编码高频信号幅值的测量多元组的显示器，其中，所述高分辨率屏幕的有源照明图像像素之间的距离由显示控制单元响应由所述编码单元提供的已编码图像点密度来控制。

在根据本发明第一方案的测量装置的另一个可能的实施例中，由检测单元提供的每个测量多元组由测量三元组构成，测量三元组包括高频信号在某一时间点在所述高频信号的某一频率处的高频信号幅值。

在根据本发明第一方案的测量装置的另一个可能的实施例中，由检测单元提供的每个测量多元组由测量三元组构成，测量三元组包括高频信号在二维空间坐标处的高频信号幅值。

在根据本发明第一方案的测量装置的另一个可能的实施例中，编码单元被配置为将高频信号的高频信号幅值编码为高分辨率屏幕的每个显示区域上有源照明图像像素的数目。

在根据本发明第一方案的测量装置的另一个可能的实施例中，在正常显示操作模式中，编码单元被配置为通过随高频信号幅值的值增加按比例或对数地增加所述高分辨率屏幕的每个显示区域上有源照明图像像素的数目来编码高频信号的高频信号幅值。

在根据本发明第一方案的测量装置的另一个可能的实施例中，在反转显示操作模式中，编码单元被配置为通过随高频信号幅值的值增加按比例或对数地减少所述高分辨率屏幕的每个显示区域上有源照明图像像素的数目来编码高频信号的信号幅值。

在根据本发明第一方案的测量装置的另一个可能的实施例中，测量装置还包括适于选择高分辨率屏幕中包括相同编码图像点密度的显示区域和/或显示行的选择单元。

在根据本发明第一方案的测量装置的另一个可能的实施例中，编码单元还被配置为执行由检测单元提供的测量多元组的彩色编码。

在根据本发明第一方案的测量装置的另一个可能的实施例中，显示器被配置为输出包括相同图像点密度的显示行作为轮廓线。

在根据本发明第一方案的测量装置的另一个可能的实施例中，在正常显示操作模式下，包括最大图像点密度的显示区域被标记为最大高频信号幅值，且在反转显示操作模式下，包括最大图像点密度的显示区域被标记为最小高频信号幅值。

在根据本发明第一方案的测量装置的另一个可能的实施例中，高分辨率屏幕整体的分辨率或者由所述测量装置的选择单元选择的显示区域的分辨率是可调整的。

根据第二方案，本发明还提供了一种信号分析仪，包括：配置为提供测量多元组的检测单元，每个测量多元组包括高频信号在某一时间点在所述高频信号的某一频率处的高频信号幅值；以及配置为对每个提供的测量多元组的高频信号幅值进行编码的编码单元。

根据第三方案，本发明还提供了一种对象检测设备，包括：配置为提供对象的测量多元组的检测单元，每个测量三元组包括由所述对象反射或发射的高频信号的信号幅值；以及配置为对每个测量多元组的高频信号幅值进行比编码的编码单元。

根据第四方案，本发明还提供一种数字示波器，包括：配置为提供测量多元组的检测单元，每个测量多元组包括高频信号在某一时间点在所述高频信号的某一频率处的高频信号幅值；以及配置为对每个提供的测量多元组的高频信号幅值进行编码的编码单元。

根据第五方案，本发明还提供了一种用于处理测量多元组的方法，包括以下步骤：提供测量多元组，每个测量多元组包括高频信号在某一时间点在所述高频信号的某一频率处的高频信号幅值；以及编码每个测量多元组的高频信号幅值。

在根据本发明第五方案的用于处理测量多元组的方法的可能的实施例中，每个多元组的高频信号幅值通过相应的图像点密度进行编码。

在根据本发明第五方案的用于处理测量多元组的方法的可能的实施例中，每个测量多元组包括高频信号在某一时间点在所述高频信号的某一频率处的高频信号幅值，其中，所述高频信号的频率至少是1mhz。

根据第六方案，本发明还提供了一种用于检测对象的方法，包括以下步骤：提供测量多元组，每个测量多元组包括由对象反射或发射的高频信号的信号幅值；以及编码每个测量多元组的高频信号幅值。

在根据本发明第六方案的用于检测对象的方法的可能的实施例中，高频信号包括至少1mhz的频率。

在根据本发明第六方案的用于检测对象的方法的可能的实施例中，每个多元组的高频信号幅值通过相应的图像点密度进行编码。

附图说明

以下，参考以下附图并以说明性且非限制性的方式描述本发明的不同方案的可能实施例：

图1示出了根据本发明第一方案的测量装置的可能的示例性实施例的框图；

图2示出了根据本发明另一方案的用于分析测量多元组的方法的可能的示例性实施例的流程图；

图3、4示出了根据本发明的不同方案的用于说明测量装置和分析方法的操作的信号图。

具体实施方式

图1示出了根据本发明第一方案的测量装置1的可能的示例性实施例的框图。测量装置1包括配置为提供测量多元组t的检测单元2。每个测量多元组t包括高频信号s的高频信号幅值。在可能的实施例中，高频信号s包括大于3mhz的频率。测量装置1还包括配置为对每个所提供的测量多元组中的高频信号幅值进行编码的编码单元3。测量多元组t可以包括测量值的有限有序列表。在可能的实施例中，测量多元组t为n元组，其中，n是大于或等于3的非负整数(n≥3)。在可能的实施例中，测量多元组t可以由包括高频信号s的三个测量参数在内的测量三元组构成。在可能的实施例中，测量多元组可以由测量三元组a、f、t构成，包括高频信号s在某一时间点t在该高频信号s的某一频率f处的高频信号幅值a。在备选实施例中，测量多元组t可以由测量三元组a、x、y，包括高频信号s在二维空间坐标x、y处的高频信号幅值a。编码单元3被配置为编码由测量装置1的检测单元2提供的每个测量多元组t中的高频幅值a。

如图1所示的测量装置1可以集成在移动测量设备中。

在图1所示的实施例中，测量装置1还包括适于输出具有已编码的高频信号幅值a的测量多元组t的输出单元4。在图1所示的实施例中，输出单元4包括显示控制单元4a和显示器4b。显示器4可以包括多个图像像素。显示器4被配置为在包括多个图像像素的高分辨率屏幕上显示具有已编码的高频信号幅值的测量多元组t。显示器4b的高分辨率屏幕的有源照明图像像素之间的距离由显示控制单元4a响应由测量装置1的编码单元3提供的已编码的图像点密度来控制。在可能的实施例中，由检测单元2提供的测量多元组t由测量三元组a、f、t构成，包括高频信号s在给定时间点t在该高频信号的特定信号频率f处的高频信号幅值。备选地，测量多元组t还可以由测量三元组a、x、v构成，包括高频信号s在反射或发射该高频信号s的对象的二维空间坐标x、y处的高频信号幅值。在可能的实施例中，测量装置1的编码单元3被配置为将高频信号s的高频信号幅值编码为显示器4b的高分辨率屏幕的每个显示区域上有源照明图像像素的数目。

在可能的实施例中，测量装置1的编码单元3可以在两种不同的操作模式下操作。在第一正常显示模式下，编码单元3被配置为通过随着高频信号幅值的值增加按比例或对数地增加显示器4b的高分辨率屏幕的每个显示区域上有源照明图像像素的数目，来编码高频信号s的高频信号幅值。

在第二反转显示操作模式下，编码单元3被配置为通过随高频信号幅值的值增加按比例或对数地减少显示器4b的高分辨率屏幕的每个显示区域上有源照明图像像素的数目，来编码高频信号s的信号幅值。在可能的实施例中，测量装置1包括具有键盘的用户接口。在测量装置1的可能的实施例中，提供了用于在正常显示操作模式和反转显示操作模式之间切换的按键。

在另一个可能的实施例中，测量装置1包括适于选择高分辨率屏幕中包括相同编码图像点密度的显示区域的选择单元。在另一个可能的实施例中，选择单元还适于选择包括相同编码图像点密度的显示行。

在根据本发明第一方案的测量装置1的另一个可能的实施例中，编码单元3还被配置为执行由检测单元2提供的已接收的测量多元组t的彩色编码。在可能的实施例中，在正常显示模式下，可以由用户通过测量装置1的用户接口将包括最大图像点密度的显示区域标记为最大高频信号幅值。此外，在反转显示操作模式下，可以由用户将包括最大图像点密度的显示区域标记为最小高频信号幅值。

显示器4b的高分辨率屏幕整体的分辨率或由选择单元选择的显示区域的分辨率可以由用户或由控制单元调整。设定的操作模式m或标记和调整后的分辨率可被存储用于下次测量。所选择的显示区域可以被放大进行更详细的分析。此外，所选择的显示区域的数值信号值可以显示在显示器4b的屏幕上。

图1所示的测量装置1可以是配置为分析频率大于3mhz的高频信号的信号分析仪。

图1所示的测量装置1还可以由配置为检测对象位置的对象检测设备构成。包括图1所示的测量装置1的对象检测设备包括适于提供对象的测量多元组t的检测单元2和配置为对每个测量多元组t的高频信号幅值进行编码的编码单元3，其中，每个测量三元组包括由对象反射或发射的高频信号s的信号幅值。

根据本发明的进一步方案，图1所示的测量装置1还可以在数字示波器中实现。数字示波器包括提供测量多元组t的检测单元2，其中，每个测量多元组包括高频信号在给定时间点t在该高频信号s的某一频率f处的信号幅值。示波器的编码单元3适于编码每个提供的测量多元组的高频信号幅值。示波器还包括具有显示器4b的输出单元，显示器4b具有高分辨率屏幕，适于输出具有已编码的高频信号幅值的测量多元组。示波器的显示器4b适于在其包括多个图像像素的高分辨率屏幕上显示具有已编码的高频信号幅值的测量多元组，其中，高分辨率屏幕的有源照明图像像素之间的距离由示波器的控制单元4a响应由示波器的编码单元3提供的已编码的图像点密度来控制。

在另一个可能的实施例中，测量装置1可在对象检测设备或测向设备中实现。包括测量装置1的测向设备能够用于确定发送的移动设备的位置。测向设备的检测单元2可以接收由待定位的对象反射或发射的高频信号。测向设备的检测单元2被配置为提供相应对象的测量多元组t，其中，每个测量多元组包括所反射的或所发射的高频信号s的信号幅值和相应对象的至少二维坐标x、y。在可能的实施例中，测量装置1和对象之间的距离基于接收信号的信号功率相比于始发信号强度或由相应对象反射的发射信号的差异来测得。备选地，如果传输时间和信号传播速度已知，可以利用到达时间toa。通过结合来自位于不同的已知位置处的多个测量装置1的到达时间toa数据，即使在不知道传输时间的情况下也能提供对象的位置估计。在另一个实施例中，利用定向天线或基于已知位置的天线阵列处的差分到达时间，可以确定测量装置1处的到达角度aoa。此外，到达角度aoa数据可以由测量装置1的处理单元与所显示的距离估计相结合以确定对象的位置。

图2示出了根据本发明另一方案的用于处理测量多元组的可能的示例性方法的流程图。在第一步骤s1中，提供被测量的高频信号s的测量多元组t。在优选的实施例中，高频信号s包括大于1mhz的频率f，且更优选地大于3mhz的频率f。每个测量多元组t可以包括高频信号s在某一时间点t在该高频信号的某一频率f处的高频信号幅值。备选地，测量多元组t还可以包括高频信号s的高频信号幅值以及所检测物理对象的至少二维坐标x、y。例如，该对象可以是发射机或移动通信设备。

在另一步骤s2中，对每个测量多元组t的高频信号幅值编码。在可能的实施例中，测量多元组t是包括三个信号参数的测量三元组。在备选实施例中，每个多元组t可以包括多于三个信号参数，例如，包括高频信号s的信号幅值和被检测对象的三维坐标x、y、z。在可能的实施例中，在步骤s2每个多元组t的高频信号幅值通过对应的图像点密度来编码。然后，已编码的高频信号s可以显示在显示器的高分辨率屏幕上。在包括多个图像像素的高分辨率屏幕上显示具有已编码的高频信号幅值的测量多元组t，其中，高分辨率屏幕的有源照明图像像素之间的距离响应已编码的图像点密度来控制。

图3示出了在给定的时间点t信号幅值为a且频率为f的被测量高频信号的图。如图3所示，在不同的时间点t0、t1、t2，高频信号的频谱发生了变化。在给定的示例中，对于不同的测量时间t0、t1、t2，信号幅值的峰值分别出现在的不同的频率f0、f1、f2处。如图3所示，包括峰值在内的高幅值范围随时间漂移。如图4所示，根据本发明的方法和装置检测包括在给定的时间点t和对应的频率f处高频信号s的高频信号幅值a在内的测量三元组，并执行变换以允许在显示器的二维高分辨率屏幕上可视化三维测量多元组。高幅值范围r对应图像点密度显示在显示器的高分辨率屏幕上。如图4所示，在可能的实施例中，所有超过可调整阈值的信号幅值用高图像点密度显示。在另一优选的实施例中，图像点密度与相应高频信号s在特定频率f和特定时间点t处的高频信号幅值的幅度值成正比。高分辨率屏幕的有源照明图像像素之间的距离响应已编码的图像点密度来控制。在正常显示操作模式nm下，随着幅度值增加，图像点密度按比例或对数地增加。如果用户切换到反转显示操作模式im，则随着高频信号幅值a的值增加，高分辨率屏幕的每个显示区域上有源照明图像像素的数目按比例或对数地减少。图4示出了频率范围r处的高幅值a带随着时间推移漂移到更高频率。在可能的实施例中，用户可以从高分辨率屏幕中选择包括相同编码图像点密度或包括比所选择的图像点密度高的编码图像点密度的显示区域。例如，用户可以选择如图4所示的显示区域r，即，随着时间t漂移的频率范围带。用户也可以选择包括相同编码图像点密度的显示行，然后输出该显示行作为轮廓线。此外，在正常操作模式下，用户可以将包括最大图像点密度的显示区域r标记为最大高频信号幅值。此外，在显示器的反转显示操作模式im下，用户可以将包括最大图像点密度的显示区域标记为最小高频信号幅值区域。图4所示的图可以被显示在数字示波器的高分辨率屏幕上。

图4所示的图构成所谓的瀑布图，它可以在不同应用中用于分析宽范围的不同类型高频信号。瀑布图可以用于优化测量装置的测量参数和/或被测量的高频信号s的信号参数。在可能的实施例中，由编码单元3提供的已编码的高频信号可以存储在数据存储器中用于进一步处理或通过测量装置1的接口输出到外部处理单元。在可能的实施例中，图4所示的瀑布图可以存储在测量装置1的数据存储器中用于进一步处理或通过数据接口输出。图4所示的瀑布图允许输出高频信号的多于两个的信号参数到显示器的二维高分辨率屏幕上或到图像数据存储器中。在可能的实施例中，输出已编码的测量多元组t到显示单元。在备选实施例中，已编码的测量多元组被存储在数据存储器或数据载体中。