一种基于多信道的电能表无线检定脉冲识别方法与流程

本发明涉及电能表抽样性能试验无线检定脉冲识别方法领域，尤其涉及一种基于多信道的电能表无线检定脉冲识别方法。

背景技术：

1、在电力行业中，智能电能表作为应用于贸易结算的重要计量器具，其运行稳定性、功耗以及抗干扰能力等方面的性能也十分关键。为此，国家电网公司依据相关国家标准，对电能表到货后的抽样性能试验，以下简称性能试验做出了详细的规定。抽样性能试验是保证电能表批次质量的重要手段，电能表抽样性能试验包含多个不同类型的项目，以验证电能表在长时间运行、反电磁干扰以及功耗等方面的性能是否符合要求。

2、其间检测装置须采集表征电能表电量累积的速度的检定脉冲，作为准确度计算的依据。

3、而随着无线通信技术的进步，在下一代智能物联电能表的设计中新了内置蓝牙模块，但取消了弱电信号输出。

4、由于弱电信号输出通道被取消，检定脉冲无法以有线信号的形式输出，因此新标准增加了无线信号形式的检定脉冲信号，以下简称脉冲帧，通过电能表内置射频模块发出，并在检测装置上外置射频转换器，射频转换器收到脉冲帧后与参考脉冲帧比对，若两者一致，则识别为检定脉冲。若检测装置上有多个表位，每个表位都需要配置一个射频转换器用于接收，且在参考脉冲帧中利用特定码元加以区分。例如，正确表位发出的检定脉冲帧为5501 02 03 04 00 80，利用第2-5位区分不同表位，其他同时检定的表位参考脉冲帧则为：5501 02xx xx 00 80其中xx xx≠03 04，当接收装置接收到前者，应将其转换为检定脉冲，接收到后者则不应转换。

5、但是，无线检定脉冲帧调制方式为2.4ghz频段上的高斯频移键控调制，易受到同频干扰而丢弃脉冲帧。具体的，在电磁兼容emc项目中，由于无线信号的空间弥散特性，检测系统所在空间总是存在一定的高频无线电干扰,而新一代智能物联电能表采用无线检定脉冲帧进行计量准确度性能检测，因此受影响的风险始终存在。特别的，自动化抽样性能试验系统中多个不同类型的电磁兼容试验项目可能同时进行，无线形式的脉冲帧受到干扰的概率更大，若无纠错或修复机制，检定装置只能丢弃整个脉冲帧，进而造成误检。

6、因此，现有的电能表抽样性能试验装置无法应用于通常采用无线射频方式开展计量性能进行检定/检测的新一代智能物联电能表的检测。

7、对于数据通信而言，丢弃的帧可利用重传机制补发；但对于计量检定而言，由于检定脉冲必须与计量值严格对应，重发检定脉冲是不允许；同时，跳频、协商分时等抗干扰手段则对传输延时稳定性影响较大，同样难以应用。

8、另一方面，相对干扰信号，无线检定脉冲帧信号具有以下特点：电能表电流回路上一般存在电感，电流突变概率较小，因而正常计量时有功脉冲信号间距较稳定

9、电能表无线检定脉冲接收器目前仅支持多天线分集合并技术以避免检定脉冲帧丢失，在每个通信窗口中，电能表发出待识别检定脉冲后，首先多个无线通道独立接收信号并利用gfsk解调制为二进制的码元流，每个通道接收的码元流分别与标准码元进行异或计算，若有一个通道检测通过即判定为检定脉冲。

10、传统多天线分集合并技术具有一定的抗脉冲丢失能力，但若所有接收通道均受到干扰，使每个通道上接收的脉冲帧都有若干码元错误，则检定脉冲仍将丢失。另外，在多表位同时检定的情况中，该技术可能引起接收非对应表位的无线检定脉冲帧。以上两种情况均会造成脉冲接收错误，粗大误差概率大。

技术实现思路

1、本发明要解决的技术问题和提出的技术任务是对现有技术方案进行完善与改进，提供一种基于多信道的电能表无线检定脉冲识别方法，以在电能表抽样性能试验的过程中降低高频电磁干扰引起的脉冲丢失概率为目的。为此，本发明采取以下技术方案。

2、一种基于多信道的电能表无线检定脉冲识别方法，包括以下步骤：

3、1)在检测装置的每个表位设置用于接收无线检定脉冲码元流(包含干扰信号)的若干无线通道；

4、2)在识别之前，根据并发无线检定脉冲的表位数，表位数记为ns，为每个表位确定一个参考脉冲帧，记为r*；

5、3)测定底噪引起的码元错误概率，记为ps，计算第i个码元位的信息熵hi，用于确定第i个码元的识别阈值；

6、4)在识别过程中，利用上一检定脉冲出现的时间间隔δt和信息熵hi确定第i个码元位的识别阈值δrthi；

7、5)在每个通信窗口中，电能表发出待识别检定脉冲后，首先多个无线通道独立接收信号并利用gfsk解调制为二进制的码元流，计算通信窗口内各通道相对第1通道的延时，利用延时对齐各个通道的码元流；

8、6)将rr每个行向量与标准检定脉冲码元组r*按位取异或，再嵌入实数域，最后按通道求和归一化，即可得到码元差异度δri，可定量评价该码元位偏离参考值的程度，如下式：

9、

10、7)对脉冲帧中的每个码元都判断是否有δri≤δrthi(i∈[1,nr])，若是则判定为检定脉冲，否则丢弃整个通信窗口接收的码元流。

11、本方法通过多通道单码元的逐位信号比对，提升检定脉冲接收的抗干扰能力，通过引入信息熵作为各个码元阈值参数，兼顾检定脉冲接收的选择性和抗干扰能力，可在电能表抽样性能试验的过程中有效降低高频电磁干扰引起的脉冲丢失概率，进而改善抽样性能试验中各个需检测电能表误差项目的误检率。

12、作为优选技术手段：步骤2)中，参考脉冲帧r*表达式如下：

13、

14、式中nr表示参考脉冲帧长度。确定参考参考脉冲帧计算表达式。

15、作为优选技术手段：步骤3)的计算式如下：

16、hi＝-p(si＝1)log2p(si＝1)-p(si＝0)log2p(si＝0)

17、

18、

19、式中ο(·)表示集合基数。能方便计算第i个码元位的信息熵hi。

20、作为优选技术手段：步骤4)的计算式如下：

21、δrthi＝fth(|t-δt|,hi)∈[δrthmini,0.5]

22、式中fth(|t-δt|,hi)为[δrthmin,0.5]之间的任意二元函数，但要求关于|t-δt|和hi均单调下降，其中δrthmin为人为指定用于调整识别性能的超参，用于指定识别阈值的最小值，每次识别成功后，δt立即更新。计算确定第i个码元的识别阈值，对于信息量较大的地址域赋较高的识别阈值，以提升检定脉冲接收的选择性，避免接收到临近工位上电能表发出的检定脉冲，对于信息量较小的非地址域赋较低的识别阈值，以提升检定脉冲接收的抗干扰能力，避免因通道上的个别码元受干扰而影响整个脉冲帧的接收。

23、作为优选技术手段：步骤5)中，按照最大化相似度即最小化差异的方式计算延时：

24、

25、式中δik表示通道k相对于通道1的延时。受到各脉冲通道硬件参数差异的影响，检定脉冲从无线形式转换至有线电信号码元流的时延有一定差异，表现为各通道码元流的整体平移，因此采用相似度最大的方式选择时间偏移量可对此进行补偿，计算延时，对齐各通道接收的码元流，消除各通道硬件参数造成的接收速率影响。

26、作为优选技术手段：步骤5)中，按下式对齐各个通道的码元流：

27、

28、将对齐后各个通道的码元流记为rr，如下式：

29、

30、。有效实现码元流对齐。

31、有益效果：本方法通过多通道单码元的逐位信号比对，提升检定脉冲接收的抗干扰能力，按照相似度最大原则对齐各通道接收的码元流，消除各通道硬件参数造成的接收速率影响，通过引入信息熵作为各个码元阈值参数，兼顾检定脉冲接收的选择性和抗干扰能力，可在电能表抽样性能试验的过程中有效降低高频电磁干扰引起的脉冲丢失概率，进而改善抽样性能试验中各个需检测电能表误差项目的误检率。