载波快速对消方法、装置及存储介质与流程
本发明涉及射频识别技术领域，尤其涉及一种载波快速对消方法、装置及存储介质。
背景技术
超高频射频识别采用被动式的射频识别方式，由射频识别读写器发起命令，在交互过程中，射频识别读写器需要持续发送连续载波给射频识别电子标签，为射频识别电子标签提供能量，这就决定了需要通过收发同频的方式实现射频识别过程。既然射频识别读写器在接收信号时收发端需要始终保持同时工作，发射端的大功率载波就会不可避免地泄漏至接收端，对接收到的射频识别电子标签反馈的信号进行干扰，影响射频识别的性能。
因此，如何抑制上述泄漏载波带来的干扰成为提高射频识别性能的关键，较为可行的方式是通过内部电路产生一路与泄漏载波等幅、反相的对消信号与其抵消。但是，如何产生一路与泄漏载波等幅、反相的对消信号成为难点所在，尤其要求对消速度很快，需要提出一种简单快捷的计算方式确定到等幅、反相的对消信号，从而达到快速对消的效果。
技术实现要素：
本发明的目的在于提供一种载波快速对消方法、装置及存储介质，解决了现有技术中超高频射频识别抗干扰能力差，对泄漏载波抑制效率低的技术问题。
为了解决上述技术问题，本发明的一种载波快速对消方法，根据产生的对消信号与泄漏载波对消后的合成信号大小确定对消效果，所述方法具体包括如下步骤：
设置对消信号的初始幅度，在周期相位内按照第一步进值扫描调整对消信号的相位，确定对应合成信号最小的对消信号相位为初始相位；
根据确定的初始相位，在初始相位相邻的阈值范围内按照第二步进值扫描调整对消信号的相位，及按照第三步进值扫描调整对消信号的幅度，所述第二步进值比所述第一步进值小，确定对应合成信号最小的对消信号相位及幅度为最终相位及幅度。
作为本发明上述载波快速对消方法的进一步改进，所述对消信号的产生由i路控制分量及q路控制分量实现调整，根据扫描调整的对消信号幅度及相位通过以下公式计算对应的i路控制分量及q路控制分量：
vic=acosθ,vqc=asinθ
其中，vic为i路控制分量，vqc为q路控制分量，a为对应调整的对消信号幅度，θ为对应调整的对消信号相位。
作为本发明上述载波快速对消方法的进一步改进，所述对消信号的初始幅度根据以下公式计算：
其中，a为对消信号的初始幅度，vimax为在调整范围内控制产生对消信号对应最大的i路控制分量，vqmax为在调整范围内控制产生对消信号对应最大的q路控制分量。
作为本发明上述载波快速对消方法的进一步改进，所述第一步进值为周期相位对应等分确定的数值。
作为本发明上述载波快速对消方法的进一步改进，所述第一步进值具体为360度经过36等分后确定的10度，所述第二步进值为1度。
作为本发明上述载波快速对消方法的进一步改进，所述阈值范围为所述第一步进值限定的范围，具体在θi-θs到θi+θs范围内扫描调整对消信号的相位，其中，θi为确定的初始相位，θs为第一步进值。
作为本发明上述载波快速对消方法的进一步改进，所述第三步进值根据以下公式计算：
as=
其中，as为第三步进值，vimax为在调整范围内控制产生对消信号对应最大的i路控制分量，vqmax为在调整范围内控制产生对消信号对应最大的q路控制分量，n为等分的数量。
作为本发明上述载波快速对消方法的进一步改进，所述合成信号大小为合成信号正交解调后的i路电压值与q路电压值的平方和。
为了解决上述技术问题，本发明的一种载波快速对消装置，包括对消电路单元及对消控制单元，所述对消电路单元输出对消信号与泄漏载波对消后的合成信号，所述对消控制单元根据合成信号大小进行调整，具体执行上述任一项所述方法的步骤。
为了解决上述技术问题，本发明的一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现上述任一项所述方法的步骤。
与现有技术相比，本发明通过先粗调再细调的方式快速确定出与泄漏载波等幅、反相的对消信号，粗调主要采用定向调节相位的方式来确定调节的方向，然后在较小的扫描范围内确定合适的对消信号。本发明可以优化射频识别中噪声抑制的效果，提高载波对消的速度。
结合附图阅读本发明实施方式的详细描述后，本发明的其他特点和优点将变得更加清楚。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施方式或现有技术的技术方案，下面将对实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见，下面描述中的附图仅仅是本发明中记载的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明一实施方式中载波快速对消方法流程图。
图2为本发明一实施方式中载波对消实现模块示意图。
图3为本发明一实施方式中相应信号在极坐标系对应示意图。
具体实施方式
以下将结合附图所示的各实施方式对本发明进行详细描述。但这些实施方式并不限制本发明，本领域的普通技术人员根据这些实施方式所做出的结构、方法、或功能上的变换均包含在本发明的保护范围内。
需要说明的是，在不同的实施方式中，可能使用相同的标号或标记，但这些并不代表结构或功能上的绝对联系关系。并且，各实施方式中所提到的“第一”、“第二”等也并不代表结构或功能上的绝对区分关系，这些仅仅是为了描述的方便。
如图1所示，本发明一实施方式中载波快速对消方法流程图。载波对消的目的是通过产生一路对消信号与泄漏载波进行合成，以把泄漏载波抵消掉。而如果需要把泄漏载波完全抵消掉，就需要产生的对消信号与泄漏载波等幅、反相，在本发明实施方式中，在不能直接检测到泄漏载波的幅度、相位时，通过对对消信号与泄漏载波对消后的结果，即输出的合成信号的大小来确定对消信号是否达到对应的幅度及相位，当合成信号为零，说明泄漏载波已经完全抵消掉了，此时对消信号必然是与泄漏载波等幅、反相的射频信号。对合成信号的分析可以通过正交解调后的i路电压值与q路电压值的平方和来判断。如图2所示，本发明一实施方式中载波对消实现模块示意图，采用闭环的方式包括有控制模块10、iq生成模块20、对消调制模块30、对消模块40、正交解调模块50，由于不需要直接确定完全抵消掉泄漏载波的对消信号，可以通过闭环的反馈来不断地调整对消信号的幅度及相位，因此实现更加稳定可靠。对消模块40用于接收对消信号和泄漏信号，将其合成并形成对消后的合成信号，输出给正交解调模块50，当对消信号恰好与泄漏载波等幅、反相，那么输出就为零。对消模块40在实际的电路中可以是定向耦合器，通过相应的耦合关系接收到对应的对消信号及泄漏载波。对消调制模块30是用于产生对消信号的模块，可以是通过相关电路实现的反射调整电路，至少包括两个控制输入端口，分别控制i路分量及q路分量，对消调制模块30接收的待调整信号源可以是耦合的载波信号，也可以是本振单元输出的对应频段的本振信号。正交解调模块50则是对合成信号进行正交解调分成iq两路，供控制模块10反馈分析，具体地，控制模块10通过模数转换器获得相应的电压值，通过计算i路电压值与q路电压值的平方和确定合成信号的大小，在控制模块10为fpga实现的实施方式中，可以通过相应的乘法器及加法器实现。控制模块10则连接在闭合电路中的正向电路与反向回路之间，用于控制分析，可以通过处理器等器件实现，但相较于指令集控制的器件，fpga运行速度更快，更加适合载波对消的调整。在本实施方式中，基于的调整算法是直接针对对消信号的相位及幅度，因此为了配合对消调制模块30的输入控制，还需要通过iq生成模块20转换输出对应的i路控制分量、q路控制分量，iq生成模块20可以为专用的芯片，也可以是集成在控制模块10中的计算模块等，在某些对应的控制程序中，可以是相应的数学运算函数。具体可以根据调整的对消信号幅度及相位通过以下公式计算对应的i路控制分量及q路控制分量：
vic=acosθ，vqc=asinθ
其中，vic为i路控制分量，vqc为q路控制分量，a为对应调整的对消信号幅度，θ为对应调整的对消信号相位，可以通过欲调整的对消信号幅度、相位来获得对应的i路控制分量、q路控制分量。在更具体的实施方式中，三角变换的过程可以对每个角度的正弦值与余弦值建立显示查找表，根据对应的相位角度查找对应的数值并结合乘法器等方式实现计算过程。
在本发明实施方式中，载波快速对消方法根据合成信号大小的反馈，不断地调整对消信号的幅度及相位，具体包括如下步骤：
步骤s10、设置对消信号的初始幅度，在周期相位内按照第一步进值扫描调整对消信号的相位，确定对应合成信号最小的对消信号相位为初始相位。通过固定对消信号的幅度，单独调整对消信号的相位，可以减少调整的复杂度，对消信号的相位从0-360度之间进行扫描调整。对消信号的初始幅度优选地根据以下公式计算：
其中，a为对消信号的初始幅度，vimax为在调整范围内控制产生对消信号对应最大的i路控制分量，vqmax为在调整范围内控制产生对消信号对应最大的q路控制分量。如上所述，图2中的对消调制模块30的输入控制是由控制模块10和iq生成模块20提供的，具体是由数模转换器输出相应的电压范围，但是由于数模转换器存在一定精度范围，所以决定了i路控制分量、q路控制分量也存在着调整范围，而对消调制模块30也是在调整范围内生成相应的对消信号，而上述确定的初始幅度是所有可产生的对消信号中幅度最为中间的，因此对应的对消信号与泄漏载波形成的合成信号也更加适宜后期的调整，不至于出现极端的对消情况。
如图3所示，通过极坐标系来表示相应的射频信号，从而更加容易阐述扫描调整的过程，射频信号的幅度由原点引出的连线长度a决定，而连线与x轴的夹角θ表示射频信号的相位，对于泄漏载波sl而言，理想的对消信号sf在与泄漏载波sl呈点对称的位置，由于在实际的调整过程中是不知道泄漏载波sl的幅度及相位，因此需要在0-360度之间进行扫描寻找，通过分析合成信号的大小来确定是否找到对应的理想对消信号。在本发明实施方式中，初次扫描的过程中，只需确定扫描的方向，所以按照特定的第一步进值对相应的对消信号进行相应的趋近分析，可以将360度等分为若干个相位扫描角度。如图3所示，对360度进行12等分，按照第一步进值为30度从零度开始扫描，分别对0、30、60度等进行扫描，确定每个调整相位对应的对消信号与泄漏载波对消的情况，但在优选的实施方式中，可以根据角度进行36等分，第一步进值相应地为10度，对应调整的对消信号相位，其中i表示扫描调整的次数。在图3的实施方式中，通过分析，在相位为210度时，对消后的合成信号最小，因此可以确定初始对消信号si，而210度则是初始对消信号si的初始相位，也可以判断出理想的对消信号sf必然在初始对消信号si的附近。在具体的实施方式中，如何判断合成信号最小，可以设置一个存储空间，通过更新始终存储扫描当前时间内合成信号最小的值及标记对应的对消信号相位，以从零度开始扫描为例，当确定零度相位对应的合成信号大小时，将对应的合成信号大小存储在存储空间里并标记对应的对消信号相位，每调整一个相位的对消信号，分析新的合成信号大小与存储空间里存储的大小，当合成信号大于存储空间里存储的大小，就保留存储空间里存储的内容，当合成信号小于存储空间里存储的大小，就把新的合成信号大小替换掉存储空间里存储的内容，并重新标记对应的对消信号新相位，当扫描完毕以后，可以将存储空间中标记的相位确定为初始相位，如下在步骤s20中确定对应合成信号最小也可以依次类推采用类似的方法。在更多的实施方式中，通常按照相位从零度依次递增扫描的过程中，可以发现对应合成信号的大小会经历从大到小，再从小到大的过程，因此，可以通过判断发现合成信号变化的极点即可以停止扫描，直接将最小点对应的对消信号相位作为初始相位，不必将剩余的相位扫描完成，这样可以进一步节省扫描时间。
步骤s20、根据确定的初始相位，在初始相位相邻的阈值范围内按照第二步进值扫描调整对消信号的相位，及按照第三步进值扫描调整对消信号的幅度，所述第二步进值比所述第一步进值小，确定对应合成信号最小的对消信号相位及幅度为最终相位及幅度。如上所述，在图3中也不难发现，确定了初始对消信号si的初始相位以后，就会发现理想的对消信号sf就在初始对消信号si的附近，可以通过调整很小的角度及幅度，就可以扫描到理想的对消信号sf的位置，因此步骤s20相对于步骤s10做进一步微调。由于在实际的扫描调整过程中，在确定了初始相位以后，为了趋近理想的对消信号sf，并不知道相位是沿着逆时针调整还是沿着顺时针调整可以达到，以及调整多少角度，因此需要在初始相位相邻的阈值范围内按照第二步进值扫描调整对消信号的相位，优选地，阈值范围为第一步进值限定的范围，具体在θi-θs到θi+θs范围内扫描调整对消信号的相位，其中，θi为确定的初始相位，θs为第一步进值。以图3为例，210度为初始相位，那么就在180度到240度之间进行更加细微的相位扫描，此时可以在其相位范围内进一步进行等分，优选地，实现20等分，即第二步进值为1度，因此第二步进值比第一步进值要小，这样可以扫描到在步骤s10中不能扫描到的点。同理，对消信号的幅度也进行微调，按照第三步进值扫描调整对消信号的幅度，由于对消信号的幅度
在步骤s20中，在初始相位相邻的阈值范围内调整对消信号相应的相位及幅度，可以通过先扫描相位再扫描幅度的方式，即先保持对消信号幅度不变，直接微调相位，根据合成信号的大小确定最优的相位，再在最优的相位不变的情况下，按照第三步进值扫描调整对消信号的幅度，根据合成信号的大小确定最优的幅度，此时最优的相位及最优的幅度即为理想的对消信号sf的相位及幅度。而在更多的实施方式中，结合上述的相位及幅度的等分方式进行二维扫描方式，根据合成信号的大小一次性确定最优的相位及最优的幅度。通过上述方式确定对应合成信号最小的对消信号相位及幅度为最终相位及幅度，合成信号的最小值确定可以参照上述设置存储空间的方式，利用上述确定的最终相位及幅度产生对消信号与泄漏载波对消，就可以很好地将泄漏载波抑制掉，同时上述算法由于简单快捷，整个对消过程的实现会非常的快。
在本发明一实施方式中，载波快速对消装置包括对消电路单元及对消控制单元，对消电路单元输出对消信号与泄漏载波对消后的合成信号，所述对消控制单元根据合成信号大小进行调整。如图2所示，在具体的电路组成中，对消电路单元可以包括对消调制模块30、对消模块40、正交解调模块50，对消电路单元接收i路、q路控制分量产生相应的对消信号与泄漏载波进行对消，从而把形成的合成信号通过正交解调模块50进行相应解调获得对应的i路、q路电压，从而可以分析合成信号的大小，而对消控制单元可以包括控制模块10及iq生成模块20，它可以是实现一定运算控制的芯片，进一步可以是fpga等硬件可编程器件，在对消控制单元中，执行上述载波快速对消方法的过程，具体可以参照载波快速对消方法的实施方式。
在更多的实施方式中，对消控制单元还可以采用指令集编程的器件，具体可以包括存储器和处理器形成基本的计算机组成结构，存储器即为计算机可读存储介质，存储有上述载波快速对消方法相关流程的计算机程序，处理器可以通过调用存储器中相关计算机程序执行相关操作。
结合本申请所公开的方法技术方案，可以直接体现为硬件、由控制单元执行的软件模块或二者组合，即一个或多个步骤和/或一个或多个步骤组合，既可以对应于计算机程序流程的各个软件模块，亦可以对应于各个硬件模块，例如asic（applicationspecificintegratedcircuit，专用集成电路）、fpga（field－programmablegatearray，现场可编程门阵列）或其他可编程逻辑器件、分立门或晶体管逻辑器件、分立硬件组件或者其任意适当组合。为了描述的方便，描述上述装置时以功能分为各种模块分别描述，当然，在实施本申请时可以把各模块的功能在同一个或多个软件和/或硬件中实现。
通过以上的实施方式的描述可知，本领域的技术人员可以清楚地了解到本申请可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现。基于这样的理解，本申请的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来。该软件由微控制单元执行，依赖于所需要的配置，可以包括任何类型的一个或多个微控制单元，包括但不限于微控制单元、微控制器、dsp（digitalsignalprocessor，数字信号控制单元）或其任意组合。该软件存储在存储器，例如，易失性存储器（例如随机读取存储器等）、非易失性存储器（例如，只读存储器、闪存等）或其任意组合。
综上所述，本发明通过先粗调再细调的方式快速确定出与泄漏载波等幅、反相的对消信号，粗调主要采用定向调节相位的方式来确定调节的方向，然后在较小的扫描范围内确定合适的对消信号。本发明可以优化射频识别中噪声抑制的效果，提高载波对消的速度。
应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施方式中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。
上文所列出的一系列的详细说明仅仅是针对本发明的可行性实施方式的具体说明，它们并非用以限制本发明的保护范围，凡未脱离本发明技艺精神所作的等效实施方式或变更均应包含在本发明的保护范围之内。
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