基于Chirp信号的特征电流的产生和检测的方法和装置与流程

基于chirp信号的特征电流的产生和检测的方法和装置
技术领域
1.本技术涉及电力线通信技术领域，特别涉及一种基于chirp信号的特征电流的产生和检测的方法和装置。


背景技术：

2.本部分旨在为权利要求书中陈述的本技术的实施方式提供背景或上下文。此处的描述不因为包括在本部分中就承认是已被公开的现有技术。
3.早期的电力线工频通信是在电网电压或电流上叠加微小畸变以传输信息的一种通信技术，如twacs(two-way automatic communications systems，双向工频通信技术)，该技术可以通过将畸变信号发送端和接收端安装在电网不同位置完成设备间通信识别，在配电自动化等领域有着巨大效益，但由于电力线并非是专门的通信线路，而且低压台区的复杂结构和各种用电负荷产生的谐波等噪声都会对工频通信产生巨大干扰，尤其是在工频通信的同步部分。
4.国网浙江省电力有限公司在2021年1月推出了《基于特征电流的户变关系识别技术规范，第1部分：电流信号发送》，提供一种通过特征电流通信技术下发至少两轮拓扑识别参数，能源控制器根据主站下发的拓扑识别参数分别创建至少两轮拓扑识别执行结果表。同时通过至少两轮次拓扑识别任务执行，使得主站能够准确获取各个台区的识别结果，进而能够精准的梳理出台区拓扑识别结构图，快速、精确的完成台区的拓扑识别，方案简单、实用，易于实现的基于特征信号的低压台区拓扑识别方法及装置。
5.通信同步是接收端能够准确接收信息的基础，目前特征电流主要是在工频电流中投切一个特定频率的信号(如833.33hz)，通过ook(on-off keying，通断键控)调制方式传输数据，在接收端通过对该单频信号进行比对完成同步、解调，恢复数据。但频域同步受干扰影响大，发送电流功率相对较高。另外，由于投切的特征电流是单频正弦波，通过工频信号频率(如：50hz)调制后形成783.33/883.33hz主频成分，外加其丰富的奇次谐波分量，对电网造成了很强的谐波污染，降低了电网的电能质量。由于用单频投切的特征电流的检测成功率完全依赖于783.33hz和883.33hz频点的信号质量，即：信噪比。理想的工频频率是50hz,而实际的工频频率可以在48hz到52hz之间浮动，而当工频频率为49hz时，其16和18次谐波刚好分别落在783.33hz和883.33hz频点附近；同样，当工频频率为52hz时，其15和17次谐波也刚好分别落在783.33hz和883.33hz频点附近，从而影响特征电流的检测成功率。


技术实现要素：

6.本技术的目的在于提供一种基于chirp信号的特征电流的产生和检测的方法和装置，由于chirp信号的自相关性能非常特出，特征电流检测能力很强，尤其是抗单频干扰能力，从而可以在同等接收性能的条件下，比现有方案采用更低的发送电流，或更短的符号长度。
7.本技术公开了一种基于chirp信号的特征电流产生方法，包括：
8.采用两个正交的、调频方向相反的给定比特符号时长、中心频率和扩频带宽的chirp信号表示二进制的不同比特信号，其中信号频率从低到高变化的chirp信号称为上升chirp信号且信号频率从高到低变化的chirp信号称为下降chirp信号，基于所述chirp信号将待发送的信息编码序列生成特征电流时序；以及
9.以所述特征电流序列的基于所述chirp信号的正向过零点的时间戳作为投切定时点以及有效投切时长作为投切持续时间对低压供电台区进行电流投切到电力线上的工频电流中。
10.在一个优选例中，所述投切的电流信号的占空比为恒定值，或所述投切的电流信号的有效投切时长与所述chirp信号的瞬时频率成反比。
11.在一个优选例中，所述投切的电流信号的有效投切时长为恒定值。
12.在一个优选例中，所述特征电流序列中每个比特的投切周期为工频电流的周期的整数倍，并且所述投切的起始点为工频电流正向过零点或负向过零点。
13.在一个优选例中，所述上升chirp信号中频率从低到高变化的chirp信号表示二进制的比特1，所述下降chirp信号中频率从高到低变化的chirp信号表示二进制的比特0。
14.在一个优选例中，所述上升chirp信号中频率从低到高变化的chirp信号表示二进制的比特0，所述下降chirp信号中频率从高到低变化的chirp信号表示二进制的比特1。
15.在一个优选例中，所述上升chirp信号或所述下降chirp信号表示二进制的比特1，投切电流值为0表示二进制的比特0。
16.在一个优选例中，所述chirp信号的扩频带宽和信息带宽的乘积远大于1，其中所述信息带宽为比特符号时长的倒数。
17.本技术还公开了一种基于chirp信号的特征电流产生装置，包括：
18.时序生成模块，用于采用两个正交的、调频方向相反的给定比特符号时长、中心频率和扩频带宽的chirp信号表示二进制的不同比特信号，并基于所述chirp信号将待发送的信息编码序列生成特征电流时序，其中信号频率从低到高变化的chirp信号称为上升chirp信号且信号频率从高到低变化的chirp信号称为下降chirp信号；以及
19.投切模块，用于以所述特征电流序列的基于所述chirp信号的正向过零点的时间戳作为投切定时点以及有效投切时长作为投切持续时间对低压供电台区进行电流投切到电力线上的工频电流中。
20.本技术还公开了一种基于chirp信号的特征电流检测方法，包括：
21.对电力线上的电流信号进行模数转换；
22.对模数转换后的电流信号分别与本地上升chirp信号和下降chirp信号进行互相关计算得到相关参考信号并各自进行低通滤波；
23.将低通滤波后的相关参考信号相减；
24.检测相减后的相关参考信号的峰值；以及
25.根据所述峰值的极性来判断当前发送比特为“0”或“1”。
26.在一个优选例中，根据所述峰值的极性判断当前发送比特的步骤，进一步包括：根据所述峰值的正负符号判断出检测出的是上升chirp信号还是下降chirp信号从而解调出所述电力线上发送的信息编码序列。
27.在一个优选例中，所述互相关计算的计算长度为工频电流的周期的整数倍，计算
起点为工频电流过零点。
28.本技术还公开了一种基于chirp信号的特征电流检测方法，包括：
29.对电力线上的电流信号进行模数转换；
30.对模数转换后的电流信号与chirp信号进行相关计算得到相关参考信号并进行低通滤波；
31.将低通滤波后的相关参考信号进行峰值检测；以及
32.根据所述峰值是否超过预设的阈值来检测接收信号中是否存在chirp信号，从而判断当前发送比特为“1”或“0”。
33.在一个优选例中，所述chirp信号为上升chirp信号或下降chirp信号，其中所述上升chirp信号表示信号频率从低到高变化的chirp信号，所述下降chirp信号表示信号频率从高到低变化的chirp信号。
34.本技术还公开了一种基于chirp信号的特征电流检测装置，包括：
35.模数转换器，用于对电力线上的电流信号进行模数转换；
36.上升chirp信号相关器，耦合到所述模数转换器并用于对模数转换后的电流信号与本地上升chirp信号进行互相关计算；
37.第一低通滤波器，耦合到所述上升chirp信号相关器并对得到的相关参考信号进行低通滤波；
38.下降chirp信号相关器，耦合到所述模数转换器并用于对模数转换后的电流信号与本地下降chirp信号进行互相关计算；
39.第二低通滤波器，耦合到所述下降chirp信号相关器并对得到的相关参考信号进行低通滤波；
40.加法器，耦合到所述第一低通滤波器和第二低通滤波器并将低通滤波后的相关参考信号相减；
41.峰值检测器，耦合到所述加法器并检测相减后的相关参考信号的峰值；以及
42.判决器，耦合到所述峰值检测器并根据所述峰值的极性来解调当前发送比特为“0”或“1”。
43.本技术公开了一种基于chirp的特征电流信号产生和检测的方法和装置。该方法通过发送端通断负载投切经chirp调制的特征电流脉冲，在接收端对电流信号进行相关解调，识别出携带信息的电流信号完成通信同步。由于chirp信号具有宽带、低功率谱密度、类噪声特性，对电网的电能质量影响相对较小。同时，由于chirp信号的自相关性能非常特出，特征电流检测能力很强，尤其是抗单频干扰能力，从而可以在同等接收性能的条件下，比现有方案采用更低的发送电流，或更短的符号长度。本发明还可以通过调整脉冲宽度，使其与chirp信号瞬时频率成反比，从而达到调整发送信号频谱密度型状，使其呈现宽带白噪声特性，从而降低对电网的影响。
44.本技术的说明书中记载了大量的技术特征，分布在各个技术方案中，如果要罗列出本技术所有可能的技术特征的组合(即技术方案)的话，会使得说明书过于冗长。为了避免这个问题，本技术上述发明内容中公开的各个技术特征、在下文各个实施方式和例子中公开的各技术特征、以及附图中公开的各个技术特征，都可以自由地互相组合，从而构成各种新的技术方案(这些技术方案均应该视为在本说明书中已经记载)，除非这种技术特征的
组合在技术上是不可行的。例如，在一个例子中公开了特征a+b+c，在另一个例子中公开了特征a+b+d+e，而特征c和d是起到相同作用的等同技术手段，技术上只要择一使用即可，不可能同时采用，特征e技术上可以与特征c相组合，则，a+b+c+d的方案因技术不可行而应当不被视为已经记载，而a+b+c+e的方案应当视为已经被记载。
附图说明
45.图1是根据本技术第一实施例中基于chirp信号的特征电流产生方法的流程示意图。
46.图2是根据本技术一个实施例中chirp信号波形的示意图。
47.图3是根据本技术一个实施例中基于chirp信号产生的脉冲串的示意图。
48.图4是根据本技术一个实施例中基于chirp信号产生的固定闭合时间的投切信号的示意图。
49.图5是根据本技术一个实施例中固定闭合时间的投切信号的功率谱密度的示意图。
50.图6是根据本技术一个实施例中基于chirp信号产生的可变闭合时间的投切信号的示意图。
51.图7是根据本技术一个实施例中可变闭合时间的投切信号的功率谱密度的示意图。
52.图8是根据本技术一个实施例中基于chirp信号的ook和bok调制波形的示意图。
53.图9是根据本技术第三实施例中基于chirp信号的特征电流产生装置的结构示意图。
54.图10是根据本技术一个实施例中相关器输出波形的示意图。
55.图11是根据本技术第四实施例中基于chirp信号的特征电流检测方法的流程示意图。
56.图12是根据本技术第五实施例中基于chirp信号的特征电流检测方法的流程示意图。
具体实施方式
57.在以下的叙述中，为了使读者更好地理解本技术而提出了许多技术细节。但是，本领域的普通技术人员可以理解，即使没有这些技术细节和基于以下各实施方式的种种变化和修改，也可以实现本技术所要求保护的技术方案。
58.下面概要说明本技术实施方式的部分创新点：
59.为了克服现有技术中所提及的问题，本发明公开了一种基于chirp的特征电流信号产生和检测的方法和装置。该方法通过发送端通断负载投切经chirp调制的特征电流脉冲，在接收端对电流信号进行相关解调，识别出携带信息的电流信号完成通信同步。由于chirp信号具有宽带、低功率谱密度、类噪声特性，对电网的电能质量影响相对较小。同时，由于chirp信号的自相关性能非常特出，特征电流检测能力很强，尤其是抗单频干扰能力，从而可以在同等接收性能的条件下，比现有方案采用更低的发送电流，或更短的符号长度。进一步的，本发明还可以通过调整脉冲宽度，使其与chirp信号瞬时频率成反比，从而达到
调整发送信号频谱密度形状，使其呈现宽带白噪声特性，从而降低对电网的影响。
60.为使本技术的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本技术的实施方式作进一步地详细描述。
61.本技术的第一实施例涉及一种基于chirp信号的特征电流产生方法，其流程如图1所示，该方法包括以下步骤：
62.步骤101，采用两个正交的、调频方向相反的给定比特符号时长、中心频率和扩频带宽的chirp信号表示二进制的不同比特信号。其中信号频率从低到高变化的chirp信号称为上升chirp信号，并且，信号频率从高到低变化的chirp信号称为下降chirp信号。基于chirp信号将待发送的信息编码序列生成特征电流时序。
63.步骤102，以特征电流序列的基于chirp信号的正向过零点的时间戳作为投切定时点以及有效投切时长作为投切持续时间对低压供电台区进行电流投切到电力线上的工频电流中。
64.本技术中基于chirp信号(即线性调频信号)生成的投切信号来产生特征电流。chirp是一种不需要伪随机编码序列的扩展频谱调制技术。因为线性调频信号占用的频带宽度远大于信息带宽，所以也可以获得很大的系统处理增益。线性调频技术在雷达、声纳技术中有广泛应用，例如，在雷达定位技术中，它可用来增大射频脉冲宽度、加大通信距离、提高平均发射功率，同时又保持足够的信号频谱宽度，不降低雷达的距离分辨率。
65.chirp信号是指瞬时频率随时间成线性变化的信号。chirp信号的时域表达式可以写为(设振幅归一化，初始相位为零)：
[0066][0067]
其中ω0是chirp信号的中心角频率。按照扩频处理增益的定义，信号的扩频带宽近似等于b，信息带宽为1/t，故频谱扩展带来的处理增益等于bt,此即时间带宽积，通常选用bt＞＞1。在信号匹配滤波检测的分析中可以看到，bt就是匹配滤波器输出的最大峰值。
[0068]
在一个实施例中，chirp信号的扩频带宽和信息带宽的乘积远大于1，其中信息带宽为比特符号时长的倒数。
[0069]
目前用于chirp扩频通信的调制方法可以采用两个正交的chirp信号，形成二进制正交键控(binary orthogonal keying，bok)。在bok系统中，使用两个正交的线性调频信号，它们的线性调频方向(chirp direction)正好相反。一个是正的(即信号频率从低到高变化)，称为上升chirp信号或up-chirp，另一个是负的(即信号频率从高到低变化)，称为下降chirp信号或down-chirp，分别用来表示不同的比特信号。例如，用up-chirp表示“1”，用down-chirp表示“0”。up-chirp和down-chirp信号的时域表达式分别为
[0070][0071][0072]
其中，我们把chirp符号时间改为0≤t≤t，以便于描述。需要指出的是上升chirp信号与下降chirp信号是完全正交的，即：它们的互相关性为零，从而形成一对正交调制信
号。
[0073]
在一个实施例中，上升chirp信号中频率从低到高变化的chirp信号表示二进制的比特1，下降chirp信号中频率从高到低变化的chirp信号表示二进制的比特0。
[0074]
在另一个实施例中，上升chirp信号中频率从低到高变化的chirp信号表示二进制的比特0，下降chirp信号中频率从高到低变化的chirp信号表示二进制的比特1。
[0075]
基于chirp信号的特征电流与已有的特征电流信号不同，其频率是随时间线性变化。给定比特符号时长t，chirp中心频率f0和扩频带宽b，根据c(t)公式生成相应的chirp信号，chirp信号波形如图2所示。然后提取前向过零脉冲序列，基于chirp信号产生的脉冲串(固定闭合时间)如图3所示。高电平的脉宽均可设为恒定或与频率因子成反比，固定闭合时间投切信号的功率谱密度如图5所示。基于chirp信号产生的脉冲串(可变闭合时间)如图6所示，可变闭合时间投切信号的功率谱密度如图7所示。如果高电平的脉宽设为恒定时，由于chirp信号对应于低频率部分的占空比较低，低频段对应的功率谱密度也相对较低(如图5所示)。为了使投切信号的功率谱密度在所用频段内相对平坦，可以把投切信号的占空比设为可变，以至于使它与chirp瞬时频率成反比(如图6所示)，则相应的投切信号功率谱密度在所用频段内相对平坦(如图7所示)。
[0076]
在一个实施例中，投切的电流信号的占空比为恒定值，或投切的电流信号的有效投切时长与chirp信号的瞬时频率成反比。
[0077]
在一个实施例中，投切的电流信号的有效投切时长为恒定值。
[0078]
在一个实施例中，特征电流序列中每个比特的投切周期为工频电流的周期的整数倍，并且投切的起始点为工频电流正向过零点或负向过零点。
[0079]
在其他实施例中，还可以采用上升chirp信号或下降chirp信号表示二进制的比特1，投切电流值为0表示二进制的比特0，从而实现对信息比特进行on-off keying(ook，通断键控)调制。
[0080]
本技术的第二实施例还公开了一种基于chirp信号的特征电流产生装置，该装置包括时序生成模块和投切模块。第二实施例中的特征电流产生装置可以用于产生第一实施例中的特征电流。采用两个正交的、调频方向相反的给定比特符号时长、中心频率和扩频带宽的chirp信号表示二进制的不同比特信号，其中信号频率从低到高变化的chirp信号称为上升chirp信号且信号频率从高到低变化的chirp信号称为下降chirp信号，时序生成模块基于chirp信号将待发送的信息编码序列生成特征电流时序。投切模块用于以特征电流序列的基于chirp信号的正向过零点的时间戳作为投切定时点以及有效投切时长作为投切持续时间对低压供电台区进行电流投切到电力线上的工频电流中。
[0081]
与工频过零同步的投切方法可以大大降低基于chirp信号的特征电流的帧同步检测，具体步骤如下：
[0082]
步骤1：生成基于chirp信号的特征电流时间序列，以序列的时间戳作为投切定时点对低压供电台区进行电流投切，投切时长可以是固定，或可变，每个比特的投切周期为chirp信号的符号长度，t(如：t＝0.12sec)。由于通常工频频率并不是严格的50hz/60hz，所以投切的比特周期选为工频周期的整数倍，从而保证下一个比特的投切点与功率过零同步。调制方式可以是ook或bok，如图8。
[0083]
步骤2：接收端对电流信号进行滤波、采样，并对收到的信号进行互相关计算，计算
长度位t，计算起点位工频过零点。相关计算长度t近似到工频周期的整数倍。然后以滑动长度位工频周期移动到下一个相关计算窗口。
[0084]
本技术的第三实施例还公开了一种基于chirp信号的特征电流检测装置，其结构如图9所示，第三实施例中的特征电流检测装置可以用于检测第一或第二实施例中产生的特征电流。该装置包括：模数转换器(adc)901、上升chirp信号相关器902、第一低通滤波器(lpf)903、下降chirp信号相关器904、第二低通滤波器905、加法器906、峰值检测器907、以及判决器908。
[0085]
模数转换器901用于对电力线上的电流信号进行模数转换。上升chirp信号相关器902耦合到模数转换器901并用于对模数转换后的电流信号与本地上升chirp信号进行互相关计算。第一低通滤波器903耦合到上升chirp信号相关器902并对得到的相关参考信号进行低通滤波。下降chirp信号相关器904耦合到模数转换器901并用于对模数转换后的电流信号与本地下降chirp信号进行互相关计算。第二低通滤波器905耦合到下降chirp信号相关器并对得到的相关参考信号进行低通滤波。加法器906耦合到第一低通滤波器903和第二低通滤波器905并将低通滤波后的相关参考信号相减。峰值检测器907耦合到加法器906并检测相减后的相关参考信号的峰值。判决器908耦合到峰值检测器907并根据峰值的极性来解调当前发送比特为“0”或“1”。
[0086]
其中，相关器的相关参考信号可以预先按照以下公式产生：
[0087][0088][0089]
其中f
ac
为工频频率，通常为50hz/60hz。由于chirp是线性调频信号，经工频调制后的信号r
up
(t)和r
down
(t)是由两个线性调频特性信号叠加组成，仍保留线性调频信号的许多优点。
[0090]
需要说明的是，当采用bok调制产生特征电流时，分别采用上升chirp信号相关器902和下降chirp信号相关器904进行相关计算，而当采用ook调制产生特征电流时，可以仅采用上升chirp信号相关器902进行相关计算或者仅采用下降chirp信号相关器904进行相关计算。相关器的输出波形示意图如图10所示。
[0091]
本技术的第四实施例还公开了一种基于chirp信号的特征电流检测方法，该检测方法适用于bok调制的投切电流，检测流程如图11所示，该方法包括如下步骤：
[0092]
步骤1101，对电力线上的电流信号进行模数转换。
[0093]
步骤1102，对模数转换后的电流信号分别与本地上升chirp信号和下降chirp信号进行互相关计算得到相关参考信号并各自进行低通滤波。
[0094]
步骤1103，将低通滤波后的相关参考信号相减。
[0095]
步骤1104，检测相减后的相关参考信号的峰值。
[0096]
步骤1105，根据峰值的极性来判断当前发送比特为“0”或“1”。
[0097]
在一个实施例中，互相关计算的计算长度为工频电流的周期的整数倍，计算起点为工频电流过零点。
[0098]
在一个实施例中，根据峰值的极性判断当前发送比特的步骤，进一步包括：根据峰
值的正负符号判断出检测出的是上升chirp信号还是下降chirp信号从而解调出电力线上发送的信息编码序列。
[0099]
本技术的第五实施例还公开了一种基于chirp信号的特征电流检测方法，该检测方法适用于ook调制的投切电流，检测流程如图12所示，该方法包括如下步骤：
[0100]
步骤1201，对电力线上的电流信号进行模数转换；
[0101]
步骤1202，对模数转换后的电流信号与chirp信号进行相关计算得到相关参考信号并进行低通滤波；
[0102]
步骤1203，将低通滤波后的相关参考信号进行峰值检测；以及
[0103]
步骤1204，根据峰值是否超过预设的阈值来检测接收信号中是否存在chirp信号，从而判断当前发送比特为“1”或“0”。
[0104]
在一个实施例中，chirp信号为上升chirp信号或下降chirp信号，其中上升chirp信号表示信号频率从低到高变化的chirp信号，下降chirp信号表示信号频率从高到低变化的chirp信号。
[0105]
本技术中，通过发送端通断负载投切经chirp调制的特征电流脉冲，在接收端对电流信号进行相关解调，识别出携带信息的电流信号完成通信同步。如果采用与工频同步的投切方式，接收端可以通过相关值的正负判断特征电流的方向，确定发送端与不同接收端在低压台区的相对位置，降低发送电流功率。本发明还可以通过调整脉冲宽度，使其与chirp信号瞬时频率成反比，从而达到调整发送信号频谱密度形状，使其呈现宽带白噪声特性，从而降低对电网的影响。
[0106]
需要说明的是，在本专利的申请文件中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。本专利的申请文件中，如果提到根据某要素执行某行为，则是指至少根据该要素执行该行为的意思，其中包括了两种情况：仅根据该要素执行该行为、和根据该要素和其它要素执行该行为。多个、多次、多种等表达包括2个、2次、2种以及2个以上、2次以上、2种以上。
[0107]
在本说明书提及的所有文献都被认为是整体性地包括在本技术的公开内容中，以便在必要时可以作为修改的依据。此外应理解，以上所述仅为本说明书的较佳实施例而已，并非用于限定本说明书的保护范围。凡在本说明书一个或多个实施例的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本说明书一个或多个实施例的保护范围之内。
[0108]
在一些情况下，在权利要求书中记载的动作或步骤可以按照不同于实施例中的顺序来执行并且仍然可以实现期望的结果。另外，在附图中描绘的过程不一定要求示出的特定顺序或者连续顺序才能实现期望的结果。在某些实施方式中，多任务处理和并行处理也是可以的或者可能是有利的。

技术特征：
1.一种基于chirp信号的特征电流产生方法，其特征在于，包括：采用两个正交的、调频方向相反的给定比特符号时长、中心频率和扩频带宽的chirp信号表示二进制的不同比特信号，其中信号频率从低到高变化的chirp信号称为上升chirp信号且信号频率从高到低变化的chirp信号称为下降chirp信号，基于所述chirp信号将待发送的信息编码序列生成特征电流时序；以及以所述特征电流序列的基于所述chirp信号的正向过零点的时间戳作为投切定时点以及有效投切时长作为投切持续时间对低压供电台区进行电流投切到电力线上的工频电流中。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述投切的电流信号的占空比为恒定值，或所述投切的电流信号的有效投切时长与所述chirp信号的瞬时频率成反比。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述投切的电流信号的有效投切时长为恒定值。4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述特征电流序列中每个比特的投切周期为工频电流的周期的整数倍，并且所述投切的起始点为工频电流正向过零点或负向过零点。5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述上升chirp信号中频率从低到高变化的chirp信号表示二进制的比特1，所述下降chirp信号中频率从高到低变化的chirp信号表示二进制的比特0。6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述上升chirp信号中频率从低到高变化的chirp信号表示二进制的比特0，所述下降chirp信号中频率从高到低变化的chirp信号表示二进制的比特1。7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述上升chirp信号或所述下降chirp信号表示二进制的比特1，投切电流值为0表示二进制的比特0。8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述chirp信号的扩频带宽和信息带宽的乘积远大于1，其中所述信息带宽为比特符号时长的倒数。9.一种基于chirp信号的特征电流产生装置，其特征在于，包括：时序生成模块，用于采用两个正交的、调频方向相反的给定比特符号时长、中心频率和扩频带宽的chirp信号表示二进制的不同比特信号，并基于所述chirp信号将待发送的信息编码序列生成特征电流时序，其中信号频率从低到高变化的chirp信号称为上升chirp信号且信号频率从高到低变化的chirp信号称为下降chirp信号；以及投切模块，用于以所述特征电流序列的基于所述chirp信号的正向过零点的时间戳作为投切定时点以及有效投切时长作为投切持续时间对低压供电台区进行电流投切到电力线上的工频电流中。10.一种基于chirp信号的特征电流检测方法，其特征在于，包括：对电力线上的电流信号进行模数转换；对模数转换后的电流信号分别与本地上升chirp信号和下降chirp信号进行互相关计算得到相关参考信号并各自进行低通滤波；将低通滤波后的相关参考信号相减；检测相减后的相关参考信号的峰值；以及
根据所述峰值的极性来判断当前发送比特为“0”或“1”。11.根据权利要求10所述的方法，其特征在于，根据所述峰值的极性判断当前发送比特的步骤，进一步包括：根据所述峰值的正负符号判断出检测出的是上升chirp信号还是下降chirp信号从而解调出所述电力线上发送的信息编码序列。12.根据权利要求10所述的方法，其特征在于，所述互相关计算的计算长度为工频电流的周期的整数倍，计算起点为工频电流过零点。13.一种基于chirp信号的特征电流检测方法，其特征在于，包括：对电力线上的电流信号进行模数转换；对模数转换后的电流信号与chirp信号进行相关计算得到相关参考信号并进行低通滤波；将低通滤波后的相关参考信号进行峰值检测；以及根据所述峰值是否超过预设的阈值来检测接收信号中是否存在chirp信号，从而判断当前发送比特为“1”或“0”。14.根据权利要求13所述的方法，其特征在于，所述chirp信号为上升chirp信号或下降chirp信号，其中所述上升chirp信号表示信号频率从低到高变化的chirp信号，所述下降chirp信号表示信号频率从高到低变化的chirp信号。15.一种基于chirp信号的特征电流检测装置，其特征在于，包括：模数转换器，用于对电力线上的电流信号进行模数转换；上升chirp信号相关器，耦合到所述模数转换器并用于对模数转换后的电流信号与本地上升chirp信号进行互相关计算；第一低通滤波器，耦合到所述上升chirp信号相关器并对得到的相关参考信号进行低通滤波；下降chirp信号相关器，耦合到所述模数转换器并用于对模数转换后的电流信号与本地下降chirp信号进行互相关计算；第二低通滤波器，耦合到所述下降chirp信号相关器并对得到的相关参考信号进行低通滤波；加法器，耦合到所述第一低通滤波器和第二低通滤波器并将低通滤波后的相关参考信号相减；峰值检测器，耦合到所述加法器并检测相减后的相关参考信号的峰值；以及判决器，耦合到所述峰值检测器并根据所述峰值的极性来解调当前发送比特为“0”或“1”。

技术总结
本申请涉及电力线通信技术领域，公开了一种基于Chirp信号的特征电流的产生和检测的方法和装置。在一个实施例中，采用两个正交的、调频方向相反的给定比特符号时长、中心频率和扩频带宽的Chirp信号表示二进制的不同比特信号，其中信号频率从低到高变化的Chirp信号称为上升Chirp信号且信号频率从高到低变化的Chirp信号称为下降Chirp信号，基于所述Chirp信号将待发送的信息编码序列生成特征电流时序，以所述特征电流序列的基于所述Chirp信号的正向过零点的时间戳作为投切定时点以及有效投切时长作为投切持续时间对低压供电台区进行电流投切到电力线上的工频电流中。由于Chirp信号的自相关性能非常特出，特征电流的检测能力可以很强。检测能力可以很强。检测能力可以很强。


技术研发人员：张旭明
受保护的技术使用者：钜泉光电科技（上海）股份有限公司
技术研发日：2023.08.10
技术公布日：2023/10/15