1.一种基于双路融合的传感器信号解调方法，其特征在于，包括：
采集传感器敏感端输出的电信号，并对所述电信号进行预处理，得到数字信号；
将所述数字信号输入第一解调子模块进行第一信号解调，得到第一解调信号；
将所述数字信号输入第二解调子模块进行第二信号解调，得到第二解调信号；
将所述第一解调信号以及所述第二解调信号输入数据融合算法进行信号融合分析，得到融合分析结果，并根据所述融合分析结果生成输出解调信号。
2.根据权利要求1所述的基于双路融合的传感器信号解调方法，其特征在于，所述采集传感器敏感端输出的电信号，并对所述电信号进行预处理，得到数字信号步骤，包括：
采集传感器敏感端输出的电信号，并将所述电信号转换为电压信号，其中，所述电信号包括：电荷信号、电流信号、电压信号以及频率信号；
对所述电压信号进行信号放大及信号滤波处理，得到处理电压信号；
将所述处理电压信号输入模拟数字转换器转换为数字信号。
3.根据权利要求1所述的基于双路融合的传感器信号解调方法，其特征在于，所述将所述数字信号输入第一解调子模块进行第一信号解调，得到第一解调信号步骤，包括：
将所述数字信号输入第一解调子模块，通过开关解调算法对所述数字信号进行信号处理，得到第一调制信号；
对所述第一调制信号进行低通滤波处理，得到所述第一解调信号。
4.根据权利要求1所述的基于双路融合的传感器信号解调方法，其特征在于，所述将所述数字信号输入第一解调子模块，通过开关解调算法对所述数字信号进行信号处理，得到第一调制信号步骤，包括：
将所述数字信号输入第一解调子模块，对所述数字信号进行信号过零点提取，得到两个信号过零点；
对两个所述信号过零点进行信号象限检测，得到象限检测结果；
根据所述象限检测结果，提取两个所述过零点之间的负值初始信号以及正值初始信号；
将所述负值初始信号进行基于x轴的信号翻转，得到正值修正信号；
将所述正值修正信号以及所述正值初始信号合并为待处理信号，并对所述待处理信号进行低通滤波处理，得到所述第一调制信号。
5.根据权利要求1所述的基于双路融合的传感器信号解调方法，其特征在于，所述将所述数字信号输入第二解调子模块进行第二信号解调，得到第二解调信号步骤，包括：
将所述数字信号输入第二解调子模块进行频域转换，得到频域转换信号；
通过窗函数对所述频域转换信号进行处理，得到所述第二解调信号。
6.根据权利要求1所述的基于双路融合的传感器信号解调方法，其特征在于，所述将所述第一解调信号以及所述第二解调信号输入数据融合算法进行信号融合分析，得到融合分析结果，并根据所述融合分析结果生成输出解调信号步骤，包括：
将所述第一解调信号以及所述第二解调信号输入数据融合算法，分别对所述第一解调信号以及所述第二解调信号进行信号实时方差计算，得到所述第一解调信号的第一方差数据以及所述第二解调信号的第二方差数据；
根据所述第一方差数据以及所述第二方差数据进行融合分析，得到融合分析结果，并根据所述融合分析结果生成输出解调信号。
7.根据权利要求6所述的基于双路融合的传感器信号解调方法，其特征在于，所述根据所述第一方差数据以及所述第二方差数据进行融合分析，得到融合分析结果，并根据所述融合分析结果生成输出解调信号步骤，包括：
据所述第一方差数据以及所述第二方差数据进行融合分析，得到融合分析结果；
当所述融合分析结果为不执行数据融合时，判断所述第一方差数据是否满足第一预设阈值，若是，输出所述第一解调信号作为所述解调信号，若否，判断所述第二方差数据是否满足第一预设阈值，若是，输出所述第二解调信号作为所述解调信号；
当所述融合分析结果为执行数据融合时，对所述第一解调信号进行权重值匹配，得到第一权重值，同时，对所述第二解调信号进行权重值匹配，得到第二权重值；
根据所述第一权重值以及所述第二权重值，对所述第一解调信号以及所述第二解调信号进行信号融合，得到融合测量值；
对所述融合测量值进行数据滤波处理，得到所述解调信号。
8.一种基于双路融合的传感器信号解调系统，用以执行如权利要求1至7任一项所述的基于双路融合的传感器信号解调方法，其特征在于，包括：
预处理模块，用于采集传感器敏感端输出的电信号，并对所述电信号进行预处理，得到数字信号；
第一解调子模块，用于将所述数字信号输入第一解调子模块进行第一信号解调，得到第一解调信号；
第二解调子模块，用于将所述数字信号输入第二解调子模块进行第二信号解调，得到第二解调信号；
信号融合模块，用于将所述第一解调信号以及所述第二解调信号输入数据融合算法进行信号融合分析，得到融合分析结果，并根据所述融合分析结果生成输出解调信号。

技术领域
[0001]本发明涉及信号解调技术领域，尤其涉及一种基于双路融合的传感器信号解调方法及系统。
背景技术
[0002]传感器系统用于将非电物理量信号转换为电荷、电流、电压或频率等电信号。由于各种非电物理量作为输出变化都非常微弱，同时也掺杂着其他的一些误差和干扰，因此这些信号需要进行调制解调处理，以提升信号检测精度。在经过信号调制后，这类微弱电信号被调制到高频。将高频调制信号采集后，一般经过信号形式转换、放大、滤波和干扰抑制等前处理电路，将传感器输出的敏感量转换为电压信号。然后将转换后的电压量送入ADC，转换成数字信号后提供给后端电路进行解调等后处理。
[0003]其中调制解调算法原理是通过载波将传感器输出信号调制到高频，再将高频载波信号进行解调，进而得到精度更高的传感器信号。传感器信号调制解调系统的精度和功耗折中一直是研究的主要目标，高精度往往意味着高功耗，限制了传感器的小型化、便携式发展。因此传感器信号解调电路的研究重点也在于如何在精度和功耗上进行折中，以求在提升信号精度、信噪比和稳定性的同时，降低功耗。
[0004]传感器信号的解调方法多为乘法解调，又称为相干解调。相干检测技术是传感器敏感信号解调领域较为常见的实现方案：将敏感信号进行频谱分离，得到基频信号和二倍频信号。然后借助低通滤波器衰减无用的高频信号，从而得到与传感器敏感信号具有线性相关性的基频信号。这种方法虽然能够通过解调和滤波的方式获取传感器敏感信号的相关信息，但是由于解调端产生的调制信号与敏感信号具有相位误差影响调制信号，且滤波器的阻带衰减能力有限，得到的直流信号会受残余分量影响而波动，只能估算敏感信号的大致范围，精度并不能得到保证。此外，滤波器阶数过高还会增加系统的内存消耗，延长计算时间，严重限制传感器系统朝着高精度、低功耗方向发展。
发明内容
[0005]有鉴于此，本发明实施例提供了一种基于双路融合的传感器信号解调方法及系统，用于提高传感器信号解调的精度及效率。
[0006]本发明提供了一种基于双路融合的传感器信号解调方法，包括：采集传感器敏感端输出的电信号，并对所述电信号进行预处理，得到数字信号；将所述数字信号输入第一解调子模块进行第一信号解调，得到第一解调信号；将所述数字信号输入第二解调子模块进行第二信号解调，得到第二解调信号；将所述第一解调信号以及所述第二解调信号输入数据融合算法进行信号融合分析，得到融合分析结果，并根据所述融合分析结果生成输出解调信号。
[0007]在本发明中，所述采集传感器敏感端输出的电信号，并对所述电信号进行预处理，得到数字信号步骤，包括：采集传感器敏感端输出的电信号，并将所述电信号转换为电压信号，其中，所述电信号包括：电荷信号、电流信号、电压信号以及频率信号；对所述电压信号进行信号放大及信号滤波处理，得到处理电压信号；将所述处理电压信号输入模拟数字转换器转换为数字信号。
[0008]在本发明中，所述将所述数字信号输入第一解调子模块进行第一信号解调，得到第一解调信号步骤，包括：将所述数字信号输入第一解调子模块，通过开关解调算法对所述数字信号进行信号处理，得到第一调制信号；对所述第一调制信号进行低通滤波处理，得到所述第一解调信号。
[0009]在本发明中，所述将所述数字信号输入第一解调子模块，通过开关解调算法对所述数字信号进行信号处理，得到第一调制信号步骤，包括：将所述数字信号输入第一解调子模块，对所述数字信号进行信号过零点提取，得到两个信号过零点；对两个所述信号过零点进行信号象限检测，得到象限检测结果；根据所述象限检测结果，提取两个所述过零点之间的负值初始信号以及正值初始信号；将所述负值初始信号进行基于x轴的信号翻转，得到正值修正信号；将所述正值修正信号以及所述正值初始信号合并为待处理信号，并对所述待处理信号进行低通滤波处理，得到所述第一调制信号。
[0010]在本发明中，所述将所述数字信号输入第二解调子模块进行第二信号解调，得到第二解调信号步骤，包括：将所述数字信号输入第二解调子模块进行频域转换，得到频域转换信号；通过窗函数对所述频域转换信号进行处理，得到所述第二解调信号。
[0011]在本发明中，所述将所述第一解调信号以及所述第二解调信号输入数据融合算法进行信号融合分析，得到融合分析结果，并根据所述融合分析结果生成输出解调信号步骤，包括：将所述第一解调信号以及所述第二解调信号输入数据融合算法，分别对所述第一解调信号以及所述第二解调信号进行信号实时方差计算，得到所述第一解调信号的第一方差数据以及所述第二解调信号的第二方差数据；根据所述第一方差数据以及所述第二方差数据进行融合分析，得到融合分析结果，并根据所述融合分析结果生成输出解调信号。
[0012]在本发明中，所述根据所述第一方差数据以及所述第二方差数据进行融合分析，得到融合分析结果，并根据所述融合分析结果生成输出解调信号步骤，包括：据所述第一方差数据以及所述第二方差数据进行融合分析，得到融合分析结果；当所述融合分析结果为不执行数据融合时，判断所述第一方差数据是否满足第一预设阈值时，若是，输出所述第一解调信号作为所述解调信号，若否，判断所述第二方差数据是否满足第一预设阈值，若是，输出所述第二解调信号作为所述解调信号；当所述融合分析结果为执行数据融合时，对所述第一解调信号进行权重值匹配，得到第一权重值，同时，对所述第二解调信号进行权重值匹配，得到第二权重值；根据所述第一权重值以及所述第二权重值，对所述第一解调信号以及所述第二解调信号进行信号融合，得到融合测量值；对所述融合测量值进行数据滤波处理，得到所述解调信号。
[0013]本发明还提供了一种基于双路融合的传感器信号解调系统，包括：
预处理模块，用于采集传感器敏感端输出的电信号，并对所述电信号进行预处理，得到数字信号；
第一解调子模块，用于将所述数字信号输入第一解调子模块进行第一信号解调，得到第一解调信号；
第二解调子模块，用于将所述数字信号输入第二解调子模块进行第二信号解调，得到第二解调信号；
信号融合模块，用于将所述第一解调信号以及所述第二解调信号输入数据融合算法进行信号融合分析，得到融合分析结果，并根据所述融合分析结果生成输出解调信号。
[0014]本发明提供的技术方案中，不仅可以通过算法判断响应信号稳定性，从而控制解调电路的开断，实现低功耗的传感响应信号解调，而且可通过双路数据融合，实现超高精度解调。该电路可应用于MEMS传感器、压电传感器和电容式传感器等需要调制解调的电荷或电压输出的传感器，实现高精度、低功耗的传感信号解调。
附图说明
[0015]为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体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，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，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。
[0016]图1为本发明实施例中一种基于双路融合的传感器信号解调方法的流程图。
[0017]图2为本发明实施例中一种传感信号解调电路流程图。
[0018]图3为本发明实施例中将数字信号输入第一解调子模块进行第一信号解调的流程图。
[0019]图4为本发明实施例中将数字信号输入第二解调子模块进行第二信号解调的流程图。
[0020]图5为本发明实施例中一种基于双路融合的传感器信号解调系统的流程图。
[0021]附图标记：
401、预处理模块；402、第一解调子模块；403、第二解调子模块；404、信号融合模块。
具体实施方式
[0022]下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
[0023]在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
[0024]此外，下面所描述的本发明不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。
[0025]为便于理解，下面对本发明实施例的具体流程进行描述，请参阅图1，图1是本发明实施例的一种基于双路融合的传感器信号解调方法的流程图，如图1所示，包括以下步骤：
S101、采集传感器敏感端输出的电信号，并对电信号进行预处理，得到数字信号；
S102、将数字信号输入第一解调子模块进行第一信号解调，得到第一解调信号；
S103、将数字信号输入第二解调子模块进行第二信号解调，得到第二解调信号；
S104、将第一解调信号以及第二解调信号输入数据融合算法进行信号融合分析，得到融合分析结果，并根据融合分析结果生成输出解调信号。
[0026]需要说明的是，首先通过接口电路采集压电加速度传感器敏感端产生的电信号，经过变换将微弱电信号转换为电压，然后进行放大和滤波等一系列前处理，再通过ADC转换为数字信号送入第一解调子模块和第二解调子模块实现双路融合解调；第一解调子模块是指压电加速度传感器的敏感信号经过前处理电路后送入第一解调子模块，通过开关解调算法实现信号调制，再将调制信号送入低通IIR滤波器进行低通滤波，实现信号解调；第二解调子模块是指压电加速度传感器的数字信号经过前处理电路后，通过单点DFT算法实现信号解调，然后通过加海宁窗抑制频谱泄漏，提高解调信号信噪比，实现信号解调。不仅可以通过算法判断响应信号稳定性，从而控制解调电路的开断，实现低功耗的传感响应信号解调，而且可实现基于自适应变权的Kalman滤波算法的双路数据融合，以实现超高精度解调。
[0027]电压转换电路即C/V转换电路，用于将压电加速度传感器输出的微弱电荷量转换为电压信号；C/V转换电路由分立原件搭建，由于传感器输出的物理量信号是微弱信号，电压转换电路需要使用高精度放大器搭建，以最大限度减小噪声的引入，最大程度转换有效信号。放大电路包括两级高精度仪表放大器，用于放大C/V电路转换后的交流电压信号；其中两级放大电路共提供适应后端电路输入范围的放大倍数；两级高精度仪表放大电路具有输入缓冲器，不需要阻抗匹配，具有较低的直流偏移、低漂移、低噪声的特点，但由于使用模拟元件搭建的放大电路放大倍数很大，其中运放的offset和其他电路动作还是会引入高频噪声，导致信号失真，进而引入误差。
[0028]低通滤波电路是两级模拟滤波电路，选用Sally Key滤波结构，用于消除高频噪声。高频噪声来源主要包括由压电加速度传感器表头引入的系统误差和随机误差、C/V转换电路引入的高频噪声和两级放大电路动作时产生的高频噪声。通过ADC转换器对信号检测电路上经过低通滤波后的交流电压响应信号进行采样，生成数字响应信号，便于后续电路对响应信号进行处理。
具体的，如图2所示，为本发明提供的传感信号解调电路流程图；
[0029]通过执行上述步骤，不仅可以通过算法判断响应信号稳定性，从而控制解调电路的开断，实现低功耗的传感响应信号解调，而且可通过双路数据融合，实现超高精度解调。该电路不仅可应用于压电传感器，也可以应用于MEMS传感器和电容式传感器等需要调制解调的电荷或电压输出的传感器，实现高精度、低功耗的传感信号解调。
[0030]在一具体实施例中，执行步骤S101的过程可以具体包括如下步骤：
（1）采集传感器敏感端输出的电信号，并将电信号转换为电压信号，其中，电信号包括：电荷信号、电流信号、电压信号以及频率信号；
（2）对电压信号进行信号放大及信号滤波处理，得到处理电压信号；
（3）将处理电压信号输入模拟数字转换器转换为数字信号。
[0031]在一具体实施例中，如图3所示，执行步骤S102的过程可以具体包括如下步骤：
S201、将数字信号输入第一解调子模块，通过开关解调算法对数字信号进行信号处理，得到第一调制信号；
S202、对第一调制信号进行低通滤波处理，得到第一解调信号。
[0032]在一具体实施例中，执行通过开关解调算法对数字信号进行信号处理步骤的过程可以具体包括如下步骤：
（1）将数字信号输入第一解调子模块，通过开关解调算法对数字信号进行信号过零点提取，得到两个信号过零点；
（2）对两个信号过零点进行信号象限检测，得到象限检测结果；
（3）根据象限检测结果，提取两个过零点之间的负值初始信号以及正值初始信号；
（4）将负值初始信号进行基于x轴的信号翻转，得到正值修正信号；
（5）将正值修正信号以及正值初始信号合并为待处理信号，并对待处理信号进行低通滤波处理，得到第一调制信号。
[0033]具体的，需要说明的是，第一解调子模块是指压电加速度传感器的敏感信号经过前处理电路后送入第一解调子模块，通过开关解调算法实现信号调制，再将所述调制信号送入低通IIR滤波器进行低通滤波，实现信号解调。
[0034]本发明实施例中，第一解调子模块的解调过程包括：输入经过前处理后的数字信号；找出数字信号的两个过零点；如果两个过零点之间的信号为正，则直接取该段信号作为调制信号；如果两个过零点之间的信号为负，则以x轴为对称轴翻转该段信号使之为正，作为调制信号；将调制信号通过三阶IIR低通滤波器，实现信号解调，将上述信号经过低通IIR数字低通滤波器后，正交分量相乘的结果中，理论上高频信号被全部滤除，可以得到基频分量，即可解算出角速度结果。
[0035]在一具体实施例中，如图4所示，执行步骤S103步骤的过程可以具体包括如下步骤：
S301、将数字信号输入第二解调子模块进行频域转换，得到频域转换信号；
S302、通过窗函数对频域转换信号进行处理，得到第二解调信号。
[0036]具体的，第二解调子模块是指传感器的数字信号经过前处理电路后，通过单点DFT算法实现信号解调，然后通过加汉宁窗抑制频谱泄漏，提高解调信号信噪比，实现信号解调。
本发明实施例中，第二解调子模块的解调过程包括：输入经过前处理后的数字信号；通过ADC将敏感信号转化为数字信号；使用单点DFT直接解算出信号幅值；通过海宁窗抑制频谱泄露；将解算结果存入FIFO进行输出；
[0037]第二解调子模块是指应用高精度、低功耗模拟前端芯片及其外围电路，设计相关算法解算出传感器敏感信号的电路；DFT算法是指通过离散傅里叶变换算法直接计算传感器输出信号幅值；DFT算法实质是有限长序列傅里叶变换的有限点离散采样，从而实现了频域离散化，使数字信号处理可以在频域采用数值运算的方法进行，设是一个长度为M的有限长序列，则定义的点离散傅里叶变换为：
；
式中，，j为虚数单位，N为DFT变换区间长度，m为频域的离散采样点，n为时域的离散采样点，均为N-1内的自然数；
[0038]本发明实施例中，加窗函数抑制频谱泄漏是指将DFT解算后的数据通过加海宁窗抑制由DFT非整周期采样导致的频谱泄漏，降低噪声，得到角速度解算结果。窗函数是长度与采样点数相同的加权函数，以海宁窗为例，长度为N的海宁窗w(m)可以表示为：
；
海宁窗通过和原始采样信号的时域相乘，能够使信号更好满足连续性要求，可有效抑制DFT的频谱泄露，提高信号解调精度。
[0039]在一具体实施例中，执行步骤S104步骤的过程可以具体包括如下步骤：
（1）将第一解调信号以及第二解调信号输入数据融合算法，分别对第一解调信号以及第二解调信号进行信号实时方差计算，得到第一解调信号的第一方差数据以及第二解调信号的第二方差数据；
（2）根据第一方差数据以及第二方差数据进行融合分析，得到融合分析结果，并根据融合分析结果生成输出解调信号。
[0040]在一具体实施例中，执行根据第一方差数据以及第二方差数据进行融合分析步骤的过程可以具体包括如下步骤：
（1）据第一方差数据以及第二方差数据进行融合分析，得到融合分析结果；
（2）当融合分析结果为不执行数据融合时，判断第一方差数据是否满足第一预设阈值，若是，输出第一解调信号作为解调信号，若否，判断第二方差数据是否满足第一预设阈值，若是，输出第二解调信号作为解调信号；
（3）当融合分析结果为执行数据融合时，对第一解调信号进行权重值匹配，得到第一权重值，同时，对第二解调信号进行权重值匹配，得到第二权重值；
（4）根据第一权重值以及第二权重值，对第一解调信号以及第二解调信号进行信号融合，得到融合测量值；
（5）对融合测量值进行数据滤波处理，得到解调信号。
[0041]本发明实施例不仅可以在MCU通过算法判断响应信号稳定性，从而控制解调电路的开断，实现低功耗的传感响应信号解调，而且可通过双路数据融合，实现超高精度解调；通过判断响应信号稳定性控制解调电路的开断，实现低功耗的传感响应信号解调是指在的MCU处根据双电路信号实时更新的方差判断双电路输入信号稳定性。在第二解调子模块的输出满足设置阈值时，只使用单第二解调子模块，来实现低功耗信号解调；在对精度有一定要求时，使用单第一解调子模块实现高精度的信号解调；在需要高精度解调的应用场景下，进行第一解调子模块和第二解调子模块双路解调信号融合，以实现超高精度信号解调以及其他解调性能的提高。自适应变权的Kalman滤波算法是指通过自适应实时改变权重的Kalman滤波算法实现数据融合，再作为信号解调电路输出。
[0042]具体的，双电路信号输入是指第一解调子模块和第二解调子模块的解调结果输入MCU；通过双路输出信号的实时方差决定第一解调子模块和第二解调子模块的开断；在第二解调子模块的输出满足设置阈值时，只使用第二解调子模块单解调模块，来实现低功耗信号解调；在对精度有一定要求时，使用单第一解调子模块实现高精度的信号解调；在需要高精度解调的应用场景下，进行第一解调子模块和第二解调子模块双路解调信号融合，就根据双电路k时刻的状态估计协方差矩阵计算k时刻每个电路解调数据的权值，以实现超高精度信号解调以及其他解调性能的提高；根据权值得到融合测量值；采用Kalman滤波对融合数据进行处理；将数据传输至上位机进行存储和显示。
[0043]根据双电路k时刻的状态估计协方差矩阵计算k时刻每个电路解调数据的权值，计算公式为：

其中表示前第一解调子模块端数据，表示当前q个第一解调子模块端数据的均值，表示当前第二解调子模块端数据，表示当前q个第二解调子模块端数据的均值，表示配权比例系数。其中i表示轴向，表示关于轴向i的权重。
[0044]根据权值得到融合测量值，计算公式为：
；其中，为融合测量值。
[0045]得到融合测量值后，采用Kalman滤波对融合数据进行处理，估计模型为：
；
其中为k时刻的先验估计协方差，为状态转移矩阵，和分别为k-1时刻与k时刻的后验估计协方差，为Kalman增益，为状态向量到测量向量的转换矩阵，为k时刻的后验状态估计，为k时刻的先验状态估计。
[0046]需要说明的是，基于上述实施例提供的实施方式，构建了一个双路融合的压电加速度计传感器信号解调电路，并进行测试，结果如下：
以压电加速度计传感器的信号解调为例，设压电加速度计传感器信号为幅值随加速度变化、频率2kHz量级的正弦信号，对经前处理、ADC转换后的敏感信号输入FPGA端解调模块，选取加速度驱动信号为0至1Vrms，间隔50mVrms的正弦进行测试，加速度解算结果能拟合理论值，平均相对精度=1.459%，非线性度=0.24%，拟合斜率=1.008，R2=0.999982，功耗=166.57mW。FPGA解调模块平均相对精度偏大。
[0047]对经前处理、ADC转换后的驱动响应数字信号输入AFE解调模块，选取加速度驱动信号为0至1Vrms，间隔50mVrms进行测试。加速度解算结果符合理论值，平均相对精度=1.287%，非线性度=0.52%，拟合斜率=0.978，R2=0.999892，功耗=79mW。说明AFE解调模块加速度解算方法有效，同时相较FPGA电路具有更低的功耗，但精度及其他参数相较FPGA电路较差，平均相对精度偏小。
[0048]压电加速度计传感器双路信号解调输出通过自适应变权的Kalman滤波算法进行数据融合，以获得最高精度的融合效果，融合结果所示，平均相对精度=8.207‰，非线性度=0.27%，拟合斜率=0.995，R2=0.999983。从长时间测量来看，通过Kalman滤波数据融合算法，提高了系统的加速度解算精度。
[0049]需要说明的是，传感器敏感信号前处理电路首先通过差分接口电路采集电容式加速度计输出端产生的电荷信号，经过C/V变换将微弱电荷信号转换为电压，然后进行放大和滤波等一系列前处理，再通过ADC转换为数字信号送入FPGA电路和AFE电路实现双路融合解调。后端解调系统应用方法同实施例1，只是将传感器和传感器前端信号解调电路更换为电容式加速度计和差分C/V变换电路。
[0050]需要说明的是，上述描述的过程均可以概括为实施例1的各个子实施例；在实施例2中，一种双路融合的高精度、低功耗传感器信号解调系统用于硅微陀螺仪。解调系统应用过程和上述方案相同，只是将压电加速度传感器更换为硅微陀螺仪，由于硅微陀螺仪的输出也是电荷信号，所以前置电路不作结构上的修改。
[0051]依照双路解调系统对硅微陀螺仪信号进行解调，结果表明该系统具有高精度、低功耗解调的优势，测试结果如下表1所示。
[0052]在实施例3中，一种双路融合的高精度、低功耗传感器信号解调系统用于电容式加速度计。在本发明实施例中，所述传感器敏感信号前处理电路首先通过差分接口电路采集电容式加速度计输出端产生的电荷信号，经过C/V变换将微弱电荷信号转换为电压，然后进行放大和滤波等一系列前处理，再通过ADC转换为数字信号送入FPGA电路和AFE电路实现双路融合解调。后端解调系统应用方法同实施例1，只是将传感器和传感器前端信号解调电路更换为电容式加速度计和差分C/V变换电路。
[0053]依照双路解调系统对电容式加速度计信号进行解调，结果表明该系统具有高精度、低功耗解调的优势，测试结果如下表1所示。
[0054]在实施例4中，一种双路融合的高精度、低功耗传感器信号解调系统用于石英音叉陀螺仪。解调系统应用过程和上述方案相同，只是将压电加速度传感器更换为石英音叉陀螺仪，由于硅微陀螺仪的输出也是电荷信号，所以前置电路不作结构上的修改。
[0055]依照双路解调系统对石英音叉陀螺仪信号进行解调，结果表明该系统具有高精度、低功耗解调的优势，测试结果如下表1所示。
[0056]在实施例5中，一种双路融合的高精度、低功耗传感器信号解调系统，解调系统应用过程和上述方案相同，只是将传感信号采集模块的低通滤波器更换为二阶RC滤波器，用于消除高频噪声。
[0057]依照双路融合的高精度、低功耗传感器信号解调系统，结果表明该系统具有高精度、低功耗解调的优势，测试结果如下表1所示。
[0058]在实施例6中，一种双路融合的高精度、低功耗传感器信号解调系统，解调系统应用过程和上述方案相同，只是将FPGA解调模块经过开关解调算法后的调制信号送入FIR低通滤波器进行低通滤波，代替IIR低通滤波器。
[0059]依照双路融合的高精度、低功耗传感器信号解调系统，结果表明该系统具有高精度、低功耗解调的优势，测试结果如下表1所示。
[0060]在实施例7中，一种双路融合的高精度、低功耗传感器信号解调系统，解调系统应用过程和上述方案相同，只是将AFE解调模块的DFT算法改为其扩展FFT算法，在频域直接解算出待测信号幅值。
[0061]依照双路融合的高精度、低功耗传感器信号解调系统，结果表明该系统具有高精度、低功耗解调的优势，测试结果如下表1所示。
[0062]在实施例8中，一种双路融合的高精度、低功耗传感器信号解调系统，解调系统应用过程和上述方案相同，只是将数据融合算法改为最小二乘法，对双路传感信号解调数据进行数据融合。
[0063]依照双路融合的高精度、低功耗传感器信号解调系统，结果表明该系统具有高精度、低功耗解调的优势，测试结果如下表1所示。
[0064]在实施例9中，一种双路融合的高精度、低功耗传感器信号解调系统，解调系统应用过程和上述方案相同，只是将数据融合算法改为Kalman滤波算法，对双路传感信号解调数据进行数据融合。
[0065]依照双路融合的高精度、低功耗传感器信号解调系统，结果表明该系统具有高精度、低功耗解调的优势，测试结果如下表1所示。
[0066]在实施例10中，一种双路融合的高精度、低功耗传感器信号解调系统，解调系统应用过程和上述方案相同，只是将数据融合算法改为神经网络预测算法，对双路传感信号解调数据进行数据融合。
[0067]依照双路融合的高精度、低功耗传感器信号解调系统，结果表明该系统具有高精度、低功耗解调的优势，测试结果如下表1所示。
表1-不同实施例应用双路融合的传感器信号解调系统测试结果

[0068]应该了解，所述实施例仅为说明之用，在专利申请范围上并不受此结构的限制。
[0069]本发明实施例还提供了一种基于双路融合的传感器信号解调系统，如图5所示，一种基于双路融合的传感器信号解调系统具体包括：
预处理模块401，用于采集传感器敏感端输出的电信号，并对所述电信号进行预处理，得到数字信号；
第一解调子模块402，用于将所述数字信号输入第一解调子模块进行第一信号解调，得到第一解调信号；
第二解调子模块403，用于将所述数字信号输入第二解调子模块进行第二信号解调，得到第二解调信号；
信号融合模块404，用于将所述第一解调信号以及所述第二解调信号输入数据融合算法进行信号融合分析，得到融合分析结果，并根据所述融合分析结果生成输出解调信号。
[0070]通过上述各个模块的协同工作，不仅可以通过算法判断响应信号稳定性，从而控制解调电路的开断，实现低功耗的传感响应信号解调，而且可通过双路数据融合，实现超高精度解调。该电路可应用于MEMS传感器、压电传感器和电容式传感器等需要调制解调的电荷或电压输出的传感器，实现高精度、低功耗的传感信号解调。
[0071]以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制，尽管参照实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者等同替换，而未脱离本发明精神和范围的任何修改或者等同替换，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。