误差校准装置及方法
【专利摘要】本发明公开了一种误差校准装置，包括：数据初始化模块，用于接收原始数据，并根据原始数据和对应理论值建立二维基准坐标系，计算原始数据在所述二维基准坐标系上对应的区间，并根据所述区间计算多个基准点；校准模块，用于根据所述多个基准点计算偏移误差，以及根据所述原始数据和所述多个基准点计算增益误差；输出模块，用于根据所述偏移误差和所述增益误差对所述原始数据进行补偿，并输出补偿后的实际值。本发明还公开了一种误差校准方法。本发明利用测试得到的基准点将数据分成若干个区域，对落点内的数据进行校准，系统的结构改变很小且不会改变数据产生之前的任何电路，结构简单。并且，提高了数据的校准精度，且不会影响数据的实时性。
【专利说明】误差校准装置及方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及信号处理【技术领域】，特别设计一种误差校准装置及误差校准方法。
【背景技术】
[0002]在工程应用的过程中，数据误差是不能避免的。不同的系统中的数据误差的来源与大小均不相同。在获知系统输入数据的情况下，例如sigma_delta ADC通过CIC滤波器的输出数据作为某系统的输入数据，由于加在ADC之前的数据已知，CIC输出数据有一个标准值的存在。由于受环境，电路自身的影响，加在ADC之前的电压输出的并非是想得到的值。数据的精度不高，从而达不到设计要求的情况下，就要对数据做校准处理。
[0003]现有的误差处理方法对于此类误差的处理方法有两种:
[0004](I)在误差的源头处理，找到误差产生的原因，对系统进行调整。该种方法可以通过提高信号的分辨率实施。但是这种方法的缺点在于增加数据产生子系统或相关子系统的要求，改变系统的结构或提高系统的精度。在硬件电路设计上，会影响整个系统的电路面积和时间。具体而言，该种方法会导致电路的面积增加，处理时间加长。
[0005](2)对数据做校准，利用数据误差的规律，对数据做相应的校准处理。该种方法可以对校准数据从而消减误差，求取一段时间的平均值是最常用的方法。但是这种方法的缺点在于数据不能放映当前时刻的系统情况，仅是一段时间的均值体现。对于实时性要求高的系统，该种方法是不能采用的。此外，求平均值的另一个缺点在于数据的准确度不高且与实时数据的差距大。
【发明内容】
[0006]本发明旨在至少在一定程度上解决上述技术问题之一或至少提供一种有用的商业选择。为此，本发明一个目的在于提出一种校准精度高且结构简单的误差校准装置。本发明的另一个目的在于提出一种校准精度高的误差校准方法。
[0007]本发明第一方面的实施例提供一种误差校准装置，包括数据初始化模块，用于接收原始数据，并根据所述原始数据和所述原始数据对应的理论值建立二维基准坐标系，计算所述原始数据在所述二维基准坐标系上对应的区间，并根据所述区间计算多个基准点，其中，所述二维基准坐标系包括实际值曲线和理论值曲线，所述实际值曲线根据所述原始数据绘制，所述理论值曲线根据所述理论值绘制，所述理论值划分为多个区间；校准模块，所述校准模块与所述数据初始化模块相连，用于根据所述多个基准点计算偏移误差，以及根据所述原始数据和所述多个基准点计算增益误差；输出模块，所述输出模块与所述校准模块相连，用于根据所述偏移误差和所述增益误差对所述原始数据进行补偿，并输出补偿后的实际值。
[0008]根据本发明实施例的误差校准装置，利用计算得到的基准点将数据分成若干个区间，对区间落点内的数据进行校准，系统的结构改变很小且不会改变数据产生之前的任何电路，结构简单。[0009]本发明第二方面的实施例提供一种误差校准方法，包括如下步骤:
[0010]接收原始数据，根据所述原始数据和所述原始数据对应的理论值建立二维基准坐标系建立二维基准坐标系，其中，所述二维基准坐标系包括实际值曲线和理论值曲线，所述实际值曲线根据所述原始数据绘制，所述理论值曲线根据所述理论值绘制，所述理论值划分为多个区间；
[0011]计算所述原始数据在所述二维基准坐标系上对应的区间，以及根据所述区间计算多个基准点；
[0012]根据所述多个基准点计算偏移误差，以及根据所述原始数据和所述多个基准点计算增益误差；以及
[0013]根据所述偏移误差和所述增益误差对所述原始数据进行补偿，并输出补偿后的实际值。
[0014]根据本发明实施例的误差校准方法，利用测试得到的基准点将数据分成若干个区间，对区间落点内的数据进行校准，系统的结构改变很小且不会改变数据产生之前的任何电路，结构简单。
[0015]本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
【专利附图】
【附图说明】
[0016]本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中:
[0017]图1为根据本发明实施例的误差校准装置的示意图；
[0018]图2为实际值和理论值的坐标示意图；
[0019]图3为校准值曲线的示意图；
[0020]图4为二维基准坐标系的示意图；
[0021]图5为数据初始化模块的示意图；
[0022]图6 (a)至图6 Ce)为校准模块的示意图；
[0023]图7为输出模块的示意图；
[0024]图8为本发明实施例的误差校准装置的电路时序图；以及
[0025]图9为本发明实施例的误差校准方法的流程图。
【具体实施方式】
[0026]下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
[0027]此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
[0028]在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。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。
[0029]在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
[0030]下面参考图1至图8对本发明实施例的误差校准装置进行描述。
[0031]如图1所示，本发明实施例的误差校准装置100包括数据初始化模块110、校准模块120和输出模块130。
[0032]数据初始化模块110用于接收原始数据，并根据所述原始数据和所述原始数据对应的理论值建立二维基准坐标系，其中二维基准坐标系包括实际值曲线和理论值曲线。
[0033]实际值曲线可以根据原始数据绘制，即以原始数据为基准绘制的曲线。理论值曲线可以根据理论值绘制，即以理论值为基准绘制的曲线，并且将理论值划分为多个区间。
[0034]图2示出了理论值和实际值曲线。由于在线性系统y=ax+b中，误差包括偏移误差(offset error)和增益误差(gain error)。图2中的理论值曲线为系统在理想状态下的曲线。但是在实际应用中，受环境，自身电路等因素的影响，系统都会产生或大或小的误差，实际值曲线为带有偏移误差和增益误差的输出值曲线。
`[0035]如图3所示，为了校准数据的误差，将系统等分成为K个区间(interzone)，其中K 个区间分别为 interzonel、interzone2......1nterzoneN......1nterzoneK。
[0036]在理论值曲线上每个等分点所对应的值为理论值点，在实际曲线上，相同的理论值点所对应的实际数据值就是基准点的值，连接相邻的基准点组成校准值曲线。通过理论值曲线和实际值曲线可以得到等分点对应的K-1个理论值和K-1个校准点的坐标，其中K-1个理论值对于固定的系统而言是不变的。而K-1个校准点的坐标会受环境和自身电路的影响，因此校准点的坐标是不定的，需要更新。
[0037]图4为二维基准坐标系的示意图。如图4所示，二维基准坐标系的变量包括实际值和与实际值对应的理论值。
[0038]数据初始化模块110接收原始数据(X，y)，并计算原始数据在二维基准坐标系上对应的区间。其中，原始数据的分辨率可以为12bit (比特)。
[0039]原始数据总能在实际值曲线上找到自己的位置，然后确定本区域的两个理论值和校准点的纵坐标值。
[0040]如图4所示，将理论值X轴等分成为K-1等分，形成K个区间。等分点为xl，x2,…xk-Ι，每个等分点所对应的实际数据值就是基准点的值。区间间距Xn-Xm为固定值。将相邻的基准点近似成为线段，形成校准值曲线。
[0041]如图5所示，数据初始化模块110利用比较器(COMP)根据输入的原始数据in判断此数据落点位置，得到区间信息interzoneX, interzoneX拉高表示原始数据in落在区间interzoneX内。其中，如图4所示，interzoneX为(xn, xm)，即二维基准坐标系的理论值。区间端点的理论值所对应的坐标依次为(xm，ym’)，(xn, yn');区间端点的实际值即为基准点所对应的坐标为(xm，ym)，(xn，yn)。
[0042]数据初始化模块110利用多路选择器(MUX)根据区间计算多个基准点，其中多个基准点包括第一基准点ym (基准点1)，第二基准点In (基准点2)，第三基准点y' m (理论的I)和第四基准点太n(理论点2)。如图4所示，第一基准点ymSxn对应的实际值，第三基准点太m为χη对应的理论值，第二基准点yn为xm对应的实际值，第四基准点太n为Xm对应的理论值。
[0043]原始数据in与ym得差值为S2，即y-ym的值，将yn与ym通过减法器(SUB)计算得到差值作为SI，yn-ym的值。
[0044]校准模块120与数据初始化模块110相连，根据多个基准点计算偏移误差(offseterror),以及根据所述原始数据和所述多个基准点计算增益误差(gain error)。
[0045]如图4所示，在原始数据y的第η个区域中，该区域所在的区域基准
点的坐标为(xm，ym)，(χη, yn)，由直线方程
【权利要求】
1.一种误差校准装置，其特征在于，包括: 数据初始化模块，用于接收原始数据，并根据所述原始数据和所述原始数据对应的理论值建立二维基准坐标系，计算所述原始数据在所述二维基准坐标系上对应的区间，并根据所述区间计算多个基准点，其中，所述二维基准坐标系包括实际值曲线和理论值曲线，所述实际值曲线根据所述原始数据绘制，所述理论值曲线根据所述理论值绘制，所述理论值划分为多个区间； 校准模块，所述校准模块与所述数据初始化模块相连，用于根据所述多个基准点计算偏移误差，以及根据所述原始数据和所述多个基准点计算增益误差；以及 输出模块，所述输出模块与所述校准模块相连，用于根据所述偏移误差和所述增益误差对所述原始数据进行补偿，并输出补偿后的实际值。
2.如权利要求1所述的误差校准装置，其特征在于，设所述区间在所述二维基准坐标系的理论值对应为(?, xm)，则数据初始化模块计算得到多个基准点包括第一基准点ym，第二基准点yn，第三基准点I' m和第四基准点I' n，其中，所述第一基准点ym为χη对应的实际值，所述第三基准点I' m为Xn对应的理论值，所述第二基准点In为Xm对应的实际值，所述第四基准点y' n为Xm对应的理论值。
3.如权利要求2所述的误差校准装置，其特征在于，所述校准模块计算所述偏移误差为所述第一基准点ym和所述第三基准点I' m的差值。
4.如权利要求2所述的误差校准装置，其特征在于，所述校准模块计算单位增益误差的间距，并设置初始计数值为O， 如果所述计数值小于所述实际值与所述第一基准点ym的第一差值，则将所述单位增益误差的间距进行加I处理直至所述计数值等于或大于所述第一差值，则所述计数值为所述增益误差。
5.如权利要求4所述的误差校准装置，其特征在于，所述校准模块根据所述第一至第四基准点计算所述单位增益误差的间距，其中，
所述单位增益误差的间距为
6.如权利要求2所述的误差校准装置，其特征在于，所述输出模块根据述偏移误差和所述增益误差对所述原始数据进行补偿，计算所述补偿后的实际值为y’=ym±offseterror土counter,其中，y’为所述补偿后的实际值，offseterror为偏移误差，counter为增益误差。
7.如权利要求6所述的误差校准装置，其特征在于，如果所述第二基准点7?与所述第一基准Aym的第二差值大于所述第四基准点y, n和所述第三基准点y, m的第三差值，则所述输出模块通过将输入的所述原始数据减去所述偏移误差以进行偏移误差的补偿； 如果所述第二差值小于所述第三差值，则所述输出模块通过将输入的所述原始数据加上所述偏移误差以进行偏移误差的补偿。
8.如权利要求1-7中任一项所述的误差校准装置，其特征在于，所述原始数据和所述补偿后的实际值的分辨率相同。
9.一种误差校准方法，其特征在于，包括如下步骤:接收原始数据，根据所述原始数据和所述原始数据对应的理论值建立二维基准坐标系建立二维基准坐标系，其中，所述二维基准坐标系包括实际值曲线和理论值曲线，所述实际值曲线根据所述原始数据绘制，所述理论值曲线根据所述理论值绘制，所述理论值划分为多个区间； 计算所述原始数据在所述二维基准坐标系上对应的区间，以及根据所述区间计算多个基准点； 根据所述多个基准点计算偏移误差，以及根据所述原始数据和所述多个基准点计算增益误差；以及 根据所述偏移误差和所述增益误差对所述原始数据进行补偿，并输出补偿后的实际值。
10.如权利要求9所述的误差校准方法，其特征在于，所述根据区间计算多个基准点，包括如下步骤: 设所述区间在所述二维基准坐标系的理论值对应为(xn，xffl),则计算得到的所述多个基准点包括第一基准点ym，第二基准点yn，第三基准点y, m和第四基准点y, n，其中，所述第一基准点ym为Xn对应的实际值，所述第三基准点I' m为Xn对应的理论值，所述第二基准点In为Xm对应的实际值，所述第四基准点太n为Xm对应的理论值。
11.如权利要求10所述的误差校准方法，其特征在于，所述偏移误差为所述第一基准点ym和所述第二基准点Y' m的差值。
12.如权利要求10所述的误差校准方法，其特征在于，所述计算增益误差，包括如下步骤: 计算单位增益误差的间距，并设置初始计数值为0， 如果所述计数值小于所述实际值与所述第一基准点ym的第一差值，则将所述单位增益误差的间距进行加I处理直至所述计数值等于或大于所述第以差值，则所述计算值为所述增益误差。
13.如权利要求12所述的误差校准方法，其特征在于，所述单位增益误差的间距为
14.如权利要求10所述的误差校准方法，其特征在于，所述根据偏移误差和所述增益误差对所述原始数据进行补偿，包括如下步骤: 计算所述补偿后的实际值为y’=ym±offseterror土counter,其中，y’为所述补偿后的实际值，offseterror为偏移误差，counter为增益误差。
15.如权利要求14所述的误差校准方法，其特征在于，如果所述第二基准点yn与所述第一基准点ym的第二差值大于所述第四基准点y, n和所述第三基准点y, m的第三差值，则所述输出模块通过将输入的所述原始数据减去所述偏移误差以进行偏移误差的补偿； 如果所述第二差值小于所述第三差值，则所述输出模块通过将输入的所述原始数据加上所述偏移误差以进行偏移误差的补偿。
16.如权利要求9-15中任一项所述的误差校准方法，其特征在于，所述原始数据和所述补偿后的实际值的分辨率相同。
【文档编号】G06F11/07GK103455383SQ201210174086
【公开日】2013年12月18日 申请日期:2012年5月30日 优先权日:2012年5月30日
【发明者】魏伟, 李黎, 何志强, 杨云 申请人:比亚迪股份有限公司