数字信号的解析方法及其解析装置

摘要

本发明提供了一种数字信号的解析法及其解析装置，用于解析数字信号与所述数字信号对应的具体数值之间的线性函数关系，包括如下步骤：依次发送线性无关的数字信号到数据显示装置；读取所述数据显示装置的显示数值，其中，所述显示数值与所述信号中的反应字节相关；依据所述显示数值解析所述数字信号；该解析方法通过发送多组线性无关的数字信号，从而可以套用克拉默法则和遍历计算线性关系的方法，实现解析数字信号，具有测试次数少，提高解析数据工作效率等优点。

说明书

技术领域

本发明涉及通讯领域，特别提供了一种数字信号的解析方法及其解析装置。

背景技术

现在好多设备之间的通信是用数字信号，因为数字信号的抗干扰能力比模拟信号强，例如串口通信，CAN通信等等。而我们有时需要解析数字信号中数据与设备之间的对应关系，其中主要的一种关系就是线性关系。

   现有的数字通信中线性关系分析方法，是通过给数字信号交互仪发变化的数据和数字信号交互仪因数据的改变而显示出数据值的变化，来分析出二者之间的某种线性关系，即数字通信中数据对应的线性关系。

现有的方法主要是控制变量法，即数字信号会有多个字节，其中包括无关字节和反应字节。其中，无关字节：无关字节的改变不会影响数字信号交互仪显示数值值的改变；反应字节：反应字节的改变会影响数字信号交互仪显示数值值的改变。那么如果有10个字节就要至少测试10次，才能分清哪个是无关字节，哪个是反应字节。并且还没有分析出二者之间存在哪种线性关系，还需要进一步确定每一个反应字节线性关系的系数，进而推算出所有反应字节与数字信号交互仪中的数据值是哪种线性关系。

因此，测试次数多，步骤繁琐，浪费时间成为该方法的缺点。特别是如果要对大量的数据进行挖掘，浪费的时间会很多，如何研发一种简单的解析方法，成为人们亟待解决的问题。

发明内容                                 

本发明的目的在于提供一种数字信号的解析方法及其解析装置，以至少解决以往解析数字信号与显示数值之间的关系时，存在的测试次数多，步骤繁琐，浪费时间等问题。

本发明一方面提供了一种数字信号的解析方法，其特征在于，解析数字信号与所述数字信号对应的具体数值之间的线性函数关系，包括如下步骤：

依次发送线性无关的数字信号到数据显示装置；

读取所述数据显示装置的显示数值，其中，所述显示数值与所述信号中的反应字节相关；

依据所述显示数值解析所述数字信号。

优选，所述依据所述显示数值解析所述数字信号步骤包括：

依据依次发送的线性无关的数字信号和所述的显示数值，确定线性无关的方程组；

当所述线性无关的方程组有唯一解时，依据所述线性无关的方程组确定所述数字信号的组成字节中反应字节的个数以及位置编码号；

依据所述反应字节的个数以及位置编码号，确定所述反应字节对应线性函数中的系数。

    进一步优选，所述依据所述线性无关的方程组确定所述数字信号的组成字节中反应字节的个数以及位置编码号的步骤包括：遍历所有反应字节的个数以及位置编码号情况，直至满足所述线性无关的方程组有唯一解。

    进一步优选，所述依次发送线性无关的数字信号的发送组数为所述数字信号的组成字节中反应字节的个数加1。

    进一步优选，向所述数据显示装置依次发送线性无关的数字信号组数为三组。

    进一步优选，向所述数据显示装置依次发送线性无关的数字信号组数为四组。

    进一步优选，向所述数据显示装置发送的第一组数字信号中各位置编码字节的取值均为0。

    进一步优选，向所述数据显示装置发送的第二组数字信号中各位置编码字节的取值均为所述各位置编码字节对应的位置编码号n；

向所述数据显示装置发送的第三组数字信号中各位置编码字节的取值均为所述各位置编码字节对应的位置编号n+1。

进一步优选，向所述数据显示装置发送的第四组数字信号中各位置编码字节的取值均为所述各位置编码字节对应的位置编号n²。

本发明另一方面还提供了一种数字信号的解析装置，其特征在于，解析数字信号与所述数字信号对应的具体数值之间的线性函数关系，包括：

信号发送单元，用于依次发送线性无关的数字信号；

数据显示单元，接收所述信号发送单元依次发送的线性无关的数字信号，并显示所述线性无关的数字信号对应的具体数值；

数值读取单元，用于读取所述数据显示单元显示的具体数值；

解析单元，依据所述数值读取单元读取的具体数值解析所述数字信号。

优选，所述解析单元包括：

第一确定单元，用于依据所述信号发送单元依次发送的线性无关的数字信号和所述数值读取单元读取的具体数值确定线性无关的方程组；

第二确定单元，在所述第一确定单元确定的线性无关的方程组有唯一解时，确定所述数字信号的组成字节中反应字节的个数以及位置编码号；

第三确定单元，依据所述第二确定单元确定的反应字节个数以及位置编码号，确定所述反应字节对应线性函数中的系数。

本发明提供的数字信号的解析方法及其解析装置，通过将线性无关的数字信号到数据显示装置，获得具体数值，从而可以套用克拉默法则，进而解析数字信号与显示数值之间的线性关系。

本发明提供的数字信号的解析方法及其解析装置，具有测试次数少，步骤简单，节约时间等优点，大大提高了解析数字信号与显示数值之间线性关系的工作效率。

附图说明

图1为数字信号解析装置的结构示意图；

图2为解析单元的结构示意图。

具体实施方式

为了解决以往数字信号与显示数值之间的逆向解析中存在的测试次数多，步骤繁琐，浪费时间等问题，本发明实施例提供了一种数字信号的解析方法，解析数字信号与所述数字信号对应的具体数值之间的线性函数关系，通过发送多组线性无关的数字信号到数据显示装置，获得数字显示装置的具体显示数值，并依据发送的多组线性无关的数字信号和各个线性无关的数字信号对应的显示数值，确定多组线性无关的方程组，从而可以套用克拉默法则的方法和遍历计算线性关系的方法，解析具体的数字信号，具有测试次数少，提高解析数据工作效率等优点。

一种数字信号的解析方法，解析数字信号与所述数字信号对应的具体数值之间的线性函数关系，包括如下步骤：

1）依次发送线性无关的数字信号到数据显示装置；

2）读取所述数据显示装置的显示数值，其中，所述显示数值与所述信号中的反应字节相关；

3）依据所述显示数值解析所述数字信号。

其中，步骤1）和步骤2）的目的在于确定方程，由数字信号组成字节以及各个字节对应线性函数中的未知系数位于方程的一端，而读取的显示数值位于方程另一端，由于所述的数字信号之间是线性无关的，因此所确定的方程也为线性无关，步骤3）为依据步骤1）和步骤2）所确定的方程，确定数字信号的组成字节中每个反应字节对应线性函数中的系数，而由于无关字节对于数据显示装置中的显示数值没有影响，因此无关字节对应线性函数中的系数为零。

其中，步骤3）中根据所述显示数值解析所述数字信号步骤为：

依据步骤1）中依次发送的线性无关的数字信号和步骤2）中读取所述显示数值，确定线性无关的方程组；

当所述线性无关的方程组有唯一解时，依据所述线性无关的方程组确定所述数字信号的组成字节中反应字节的个数以及位置编码号；

依据所述反应字节的个数以及位置编码号，确定所述反应字节对应线性函数中的系数。

其中所述的位置编码号是指用于指示所述反应字节所处的位置编号。

而依据所述线性无关的方程组确定所述数字信号的组成字节中反应字节的个数以及位置编码号的方法包括：遍历所有反应字节的个数以及位置情况，直至满足所述线性无关的方程组有唯一解，即首先假设反应字节的个数为1，然后将该1个反应字节的所处位置编码号n从1~n逐个尝试，如果在过程中有任何一个满足要求的则停止尝试，如果没有便逐个进行计算；如果1个字节的情况均不满足要求，则开始假设反应字节的个数为2个，然后将2个字节可能位于的位置编码号（n，n）的组合逐个尝试，如果在过程中有任何一个满足要求的则停止尝试，如果没有便逐个进行计算；如果2个字节的情况均不满足要求，则开始假设反应字节的个数为2个，整个尝试的过程与1个字节和2个字节的方法一致，依次类推，最终确定反应字节的个数以及位置编码号。

其中，所述线性无关的数字信号的发送组数为所述数字信号的组成字节中反应字节的个数加1，其中1组用于确定常数量，而余下几组用于确定反应字节的对应线性函数中的系数，从而实现解析的目的。

一种具体的方案为：向数据显示装置中发送的线性无关数字信号的组数为三组，该方案可以解析出反应字节为1个或2个的情况，其中，发送的第一组数字信号中各位置编码字节的取值均为0，用于确定常数量；发送的第二组数字信号中各位置编码字节的取值均为与各位置编码字节对应的编码号n；发送的第三组数字信号中各位置编码字节的取值均为与各位置编码字节对应的编码号n+1；通过上述三组数字信号的发送并结合数据显示装置显示的具体数值，确定3个线性无关的方程组，从而确定常数量和反应字节对应线性函数中的系数，解析出数字信号与具体数值之间对应的线性函数关系。

另一种具体的方案为，向数据显示装置发送的线性无关的数字信号组数为四组，其中，发送的第一组数字信号中各位置编码字节的取值均为0，用于确定常数量；发送的第二组数字信号中各位置编码字节的取值均为与各位置编码字节对应的位置编码号n；发送的第三组数字信号中各位置编码字节的取值均为各位置编码字节对应的位置编码号n+1；发送的第四组数字信号中各位置编码字节的取值均为与各位置编码字节对应位置编码号n²；通过上述四组数字信号的发送以及数据显示装置显示的具体数值，确定4个线性无关的方程组，从而确定常数量和反应字节对应线性函数中的系数，解析出数字信号与具体数值之间对应的线性函数关系。

参见图1为一种数字信号的解析装置，解析数字信号与所述数字信号对应的具体数值之间的线性函数关系，包括：

信号发送单元1，用于依次发送线性无关的数字信号；

数据显示单元2，接收所述信号发送单元依次发送的线性无关的数字信号，并显示所述线性无关的数字信号对应的具体数值；

数值读取单元3，用于读取所述数据显示单元显示的具体数值；

解析单元4，依据所述数值读取单元读取的具体数值解析所述数字信号。

其中，参见图2，所述解析单元4包括：

第一确定单元41，用于依据所述信号发送单元依次发送的线性无关的数字信号和所述数值读取单元读取的具体数值确定线性无关的方程组；

第二确定单元42，在所述第一确定单元确定的线性无关的方程组有唯一解时，确定所述数字信号的组成字节中反应字节的个数以及位置编码号；

第三确定单元43，依据所述第二确定单元确定的反应字节个数以及位置编码号，确定所述反应字节对应线性函数中的系数。

下面从理论上描述一下本发明实施例中数字信号与显示数值之间的逆向解析方法：

1）把数字信号所有位置编码字节均置成0，发送到数据显示装置，读取具体显示数值                                               ，以获得数字信号与具体显示数值之间线性函数关系中的常数量；

2）把数字信号所有位置编码字节按位置编码号n，按照数列，，n为位置编码号，发送到数据显示装置，读取显示数值；

3）把数字信号所有位置编码字节按位置编码号n，按照数列，，n为位置编码号，发送到数据显示装置，读取显示数值；

4）根据克拉默法则，即线性方程组的系数行列式不等于零，那么方程组有唯一解。且这一原理。遍历计算一个反应字节的每一种情况，如果成立就结束，如果不成立就计算二个反应字节的每一种情况，如果成立就退出，如果不成立就执行5）步；

5）把数字信号所有位置编码字节按照位置编码号n，按照数列，，发送到数据显示装置，读取显示数值；

6）同样依据克拉默法则原理，遍历计算三个反应字节的每一种情况，如果成立就退出。如果不成立，就能确定反应字节个数超过3个了，而在实际情况下不能出现。

其中，数据信号的组成字节可能没有254个字节，这里按照此方法的最大计算能力计算。由于数字信号的组成字节个数最大值为255，因此相应的位置编码号n最大为255，而数列公式有n+1，所以n的最大取值为254。而第2）步和第3）步所发的数字信号，可以尝试计算一个反应字节情况和二个反应字节情况，结合第5）步所发的数字信号，可以尝试三个反应字节的情况。

依据步骤1）、2）、3）和5）获得的方程依次为：

其中，C代表线性函数关系中的常数量，分别代表第1位置编码字节~第n位置编码字节在线性函数中对应的系数。

参考公式①②③，先后尝试有一个反应和二个反应字节情况。

一个反应字节尝试方法，即尝试所有n的可能，n代表反应字节对应的位置编码号。

  

再把⑤带入③进行验证，看等式是否成立，成立就是验证成功。

二个反应字节尝试方法，即尝试所有n和m的组合，n和m分别表示反应字节对应的位置编码号：

     ，   

    ，

           

只要，即为验证成功。

同理可以计算出三个反应字节情况，即尝试所有n，m和p的组合，n，m和p分别表示反应字节对应的位置编码号：

             ， 

，，

             

只要；即为验证成功。

下面以一个具体的案例详细介绍本发明提供的解析方法和传统的解析方法。

现代汽车显示装置是通过CAN线与汽车通信的，而CAN是一种数字信号，传递的是二进制信息。

汽车显示装置要询问汽车发动机转速情况时，会通过CAN向汽车发送

02 06 07 这3个字节数据，之后汽车里的ECU会回 02 06 07 F4 23 12 00 00 FF FF 34 A3 67 这13个字节数据。那么多出的这10个字节就代表发动机转速的信息。此时汽车显示装置接收到这13个字节，就会显示发动机转速为：9180r/min。

实施例1

本实施例提供具体的解析过程为：

读取数字信息F4 23 12 00 00 FF FF 34 A3 67

第一次发送 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00  显示装置显示 0r/min；

第二次发送 01 02 03 04 05 06 07 08 09 0A  显示装置显示 516r/min；

第三次发送 02 03 04 05 06 07 08 09 0A 0B  显示装置显示 772r/min；

1.先计算是不是仅有一个反应字节情况

遍历计算发现不成立（即依据第二次发送的结果求出每一个反应字节的系数在带入第三次发送的结果发现都不成立）。

 2.遍历计算二个反应字节情况

设：m 、n代表二个字节的位置编码号.   并且  ，遍历所有n、m情况发现只有当 n=2，m=6时，依据公式带入得：

    ， ，

    

     ,所以线性公式即为：255*B2+1*B6，即解析了数字信号与显示数值之间的线性关系。

对比例1

传统的解析过程为：

控制变量法是通过计算机模拟汽车把回的10个数依次发送如下，进而在观察显示值。

第一次发送：00 00 00 00 00 00 00 00 00 00   显示装置显示 0r/min ；

第二次发送：FF 00 00 00 00 00 00 00 00 00   显示装置显示 0r/min；

第三次发送: 00 FF 00 00 00 00 00 00 00 00   显示装置显示 65025r/min；

第四次发送：00 00 FF 00 00 00 00 00 00 00   显示装置显示 0r/min；

第五次发送：00 00 00 FF 00 00 00 00 00 00   显示装置显示 0r/min；

第六次发送：00 00 00 00 FF 00 00 00 00 00   显示装置显示 0r/min；

第七次发送：00 00 00 00 00 FF 00 00 00 00   显示装置显示 255r/min；

第八次发送：00 00 00 00 00 00 FF 00 00 00   显示装置显示 0r/min；

第九次发送：00 00 00 00 00 00 00 FF 00 00   显示装置显示 0r/min；

第十次发送：00 00 00 00 00 00 00 00 FF 00   显示装置显示 0r/min；

第十一次发送：00 00 00 00 00 00 00 00 00 FF 显示装置显示 0r/min；

我们先把回的十个字节编号记为 B1 B2 B3 ... B10

把十一次发送的结果分别记为  R1 R2 R3... R10 R11

把对应每个字节系数记为 a1 a2 a3 ... a10

那么计算方法如下：

第二次发送后计算 a1=(R2-R1)/0xFF =(0-0)/255=0 即B1为无关字节

第三次发送后计算 a2=(R3-R1)/0xFF=(65025-0)/255=255 即B2为反应字节

同理：.........

 可得到a6=1 即B2 B6为反应字节，其余都为无关字节。线性公式即可写成 255*B2+1*B6 。

由例子可见，本发明实施例提供的方法比控制变量法发送的次数大幅缩减了，新方法虽然计算复杂了但完全可以凭借计算机快速计算出。所以新方法比老方法在提取公式的效率有上大幅提高。