具体实施方式

以下公开内容本质上仅仅是示例性的，并且绝不旨在限制所述实施方案、它们的应用或用途。已参考各种示例性实施方案描述了本发明。在不脱离本发明的范围的前提下，可以对示例性实施方案进行各种修改和更改，并且所有此类修改旨在包括在本发明的范围内。

对于旋转设备，位置传感器诸如例如角传感器接口针对该设备并测量旋转设备相对于起始位置的角位置。通常，传感器接口的输出角度将由于模拟信号处理中的传播延迟和编码器中模数转换之后的数字信号处理中的延迟而表现出角度误差。如果传感器接口是嘈杂的，则附加数字低通滤波或平均化是有利的，然而，此类处理增加了传播延迟。此外，物体旋转速度的增大提高了由传感器接口测量的角度的误差的幅值。

使用恒定角速度来简化问题，该传播延迟在图1中示出。曲线图100具有时间的x轴105和旋转物体的角度位置的y轴106。曲线110示出了旋转物体在某个时间处的角度位置的一系列计算数据点111、112、113、114、115、116、117的输出。为了使问题复杂化，已确定数据点115无效。然而，曲线120示出了一系列数据点121、122、123、124、125、126、127的实际位置和时间。

曲线120中的实际数据点向右偏移到曲线110中的计算数据点的输出是由于以下项引起的传播延迟：处理来自传感器的模拟信号、将模拟信号转换成数字信号、处理数字信号以及输出角度位置的数字信号。由于传播延迟的问题，如图1所示，到曲线110中的旋转物体的位置的输出不准确地表示曲线120中的旋转物体的实际位置。尽管传播延迟可仅为几毫秒，但输出的不准确位置能够限制机器人制造微组件的能力。

本文所述的各种实施方案提供用于提供角度、速度和加速度的编码器数字信号处理中的传播延迟补偿和内插的滤波器。传播延迟补偿和内插滤波器可以实时提供角度位置的准确输出。传播延迟补偿和内插滤波器可被配置用于内插并比较新数据点，以确定新数据点是否有效。此外，传播延迟补偿和内插滤波器可被配置用于上采样，这用由滤波器计算的外推数据点替换无效数据点。

进入传播延迟补偿和内插滤波器的输入是来自编码器的经处理的数字信号，并且来自传播延迟补偿和内插滤波器的输出是由位置传感器测量的实际角度位置。

传播延迟补偿和内插滤波器具有用于位置传感器、角传感器接口和数字编码器的应用。此外，各种实施方案提供了通过提取速度和加速度并补偿模拟块和数字块中的延迟来降低该误差的方法和系统。

在一些配置中，传播延迟补偿和内插滤波器是后处理数字滤波器。例如，滤波器的输入是预处理数字角度，该预处理数字角度可以是嘈杂的并且具有来自预处理传播的延迟。滤波器可移除噪声，然而，这增加了延迟。滤波器包括一系列低通滤波器以及用于计算低噪声的角速度和加速度的微分器。假设加速度恒定或缓慢变化，则滤波器可补偿传感器信号预处理所有延迟和由滤波器添加的延迟。例如，来自模拟和数字处理的延迟是设计已知的，并且可与片上RC时间常数成比例。如本文数学上所示，两个系数足以通过添加与测量速度和测量加速度成比例的校正来计算不含传播延迟的实际角度。一旦确定加速度，滤波器就可外推未来速度和角度。由于可以比输入角度快的速率对输出角度进行采样，因此未来速度和角度的外推可用于内插。例如，外推还可用于信号完整性验证。在输入角度未计算或不是有效的情况下，可使用外推值来替换此类输入角度。

如图2所示，传播延迟误差问题的示例通过传播延迟补偿和内插滤波器的实施方案来校正。曲线图200具有时间的x轴205和旋转物体的角度位置的y轴206。曲线210示出了由旋转物体在某个时间处的角度位置的一系列计算数据点211、212、213、214、215定义的计算速度的输出。传播延迟230已将计算速度向右偏移到实际速度，如曲线220所示。曲线210的输出是到传播延迟补偿和内插滤波器的输入，该传播延迟补偿和内插滤波器输出曲线220的校正速度。如本文所述，滤波器确定速度和加速度233，该速度和加速度用于校正235计算数据点211并输出校正数据点221。此外，滤波器可校正236计算数据点212并输出校正数据点222，校正237计算数据点214并输出校正数据点224，并且校正238计算数据点215并输出校正数据点225。

然而，已确定数据点213无效。滤波器确定速度和加速度240并外推用于数据点213的值，然后校正242外推数据点213并输出校正数据点223。在一些实施方案中，曲线220是校正速度，该校正速度是旋转物体的实际速度。

如果速度是已知的或被测量并且传播延迟是已知的，则来自编码器的经处理的数字信号可通过传播延迟补偿和内插滤波器针对延迟和/或缺失的数据点进行校正。因此，曲线220中的传播延迟补偿和内插滤波器的输出准确地表示旋转物体的由编码器测量的位置和速度。

现在转到图3，框图示出了示例性测量系统300。例如，测量系统300可以是用于控制制造机器人的数字编码器。测量系统300可与需要输入在时间和空间上都准确的角位置的任何控制处理器通信或结合到该控制处理器中。测量系统300对于在测量以高速(例如超过6000rpm)旋转的物体时必需的高采样速率是特别有利的。在一个应用中，测量系统300结合到电动马达中。

测量系统300被设计成测量旋转物体301的角位置并计算表示为经传播延迟补偿的数字输出320的角位置。传感器303被定位成测量旋转物体301的角位置。

被配置为测量旋转物体301的角位置的传感器303的示例是本领域熟知的。传感器303可为换能器。例如，换能器可被配置为将物理量诸如位置转换为另一物理量诸如电信号。传感器303可为光学检测器。传感器303可为磁性检测器。传感器303可为电感式检测器。传感器303可为电容式检测器。传感器303可为霍尔效应检测器。如果温度是测量中的变量，则传感器303可为红外检测器。

传感器303可与角传感器接口通信，该角传感器接口处理模拟电信号并将该模拟电信号转换为数字信号。角传感器接口可包括模拟信号处理器305、数字转换器307和数字信号处理器309，该数字信号处理器输出经处理的数字输入312。在一些配置中，角传感器接口可包括传播延迟补偿滤波器315。通过角传感器接口进行的电模拟信号处理以及将电模拟信号转换为数字信号产生信号时间传播延迟。

传感器303将角位置转换为电气量值的模拟信号，该模拟信号可为例如电压、电流、阻抗或频率。由传感器303测量的角位置可作为模拟信号发送到模拟信号处理器305。模拟信号的噪声可由模拟信号处理器305降低。模拟信号处理器305处理模拟信号，这调节模拟信号以进行数字转换。模拟信号处理器305所使用的过程可包括放大、滤波和复用中的一者或多者。

经调节的模拟信号被发送到模数转换器307，并且所得的数字信号可被发送到数字信号处理器309，该数字信号处理器处理数字信号并输出经处理的数字输入312。

如经处理的数字输入312所表示的角位置被发送到传播延迟补偿滤波器315，该传播延迟补偿滤波器计算经传播延迟补偿的数字输出320。传播延迟补偿滤波器315可被配置为输出经延迟补偿的角位置角度、速度和加速度。

计算经传播延迟补偿的数字输出320的操作的示例在图4中示出，如下所述。

在一些实施方案中，测量系统300可包括：传感器303，该传感器被配置为测量旋转物体301的角位置；模数转换器307，该模数转换器被配置为接收角位置并且将角位置转换为包括测量角位置的数字输入312；和传播延迟补偿电路315，该传播延迟补偿电路被配置为接收数字输入312并且计算经传播延迟补偿的数字输出320。

传播延迟补偿电路315可以是用于编码器数字信号处理中的传播延迟补偿和内插的滤波器的任何配置，如本文所述。所得的经传播延迟补偿的数字输出320可表示为经传播延迟补偿的测量角位置。

例如，传播延迟补偿电路315可包括：第一低通滤波器，该第一低通滤波器被配置为接收包括测量角位置的数字输入312并且降低测量角位置的噪声；第一微分器，该第一微分器被配置为接收经滤波测量角位置并且根据经滤波测量角位置和先前角位置的时间差来计算速度；第二低通滤波器，该第二低通滤波器被配置为降低来自速度的噪声；第二微分器，该第二微分器被配置为接收经滤波速度并且使用经滤波速度与先前速度的时间差来计算加速度；第三低通滤波器，该第三低通滤波器被配置为降低加速度的噪声；和延迟补偿器，该延迟补偿器被配置为接收经滤波数字输入、经滤波速度和经滤波加速度，并且计算经传播延迟补偿的数字输出320。

传播延迟补偿电路315的另一个示例在图5中示出，如下所述。

在一些配置中，测量系统300还可包括模拟信号处理器305，该模拟信号处理器被配置为：接收来自传感器303的角位置；处理包括角位置的电信号；以及将经处理的角位置发送到模数转换器315。例如，处理电信号可以是对电信号进行滤波、降低电信号的噪声、放大电信号以及复用电信号中的至少一者。

在一些配置中，测量系统300还可包括数字信号处理器309，该数字信号处理器被配置为：接收包括测量角位置的数字输入；处理包括测量角位置的数字信号；以及将包括测量角位置的经处理的数字输入发送到传播延迟补偿电路315。

转到图4，流程图示出了用于计算延迟补偿的示例性过程。过程400以数字信号401的输入开始。例如，数字信号401可以是上文所述的数字输入312。数字信号401包括旋转物体在某个时间处的角位置。决策402：新输入是否可用？如果是404，则转到决策406。如果否405，则转到步骤412。数字信号401可能不可用，因为该数字信号尚未计算或由于信号处理的先前阶段中的已知问题而被延迟。决策406：新输入是否合理？如果是408，则转到步骤410，该步骤选择数字信号401以进行处理。如果否407，则转到步骤412，该步骤为该过程选择外推值。由于传播延迟补偿知道旋转物体的速度和加速度，因此可验证数字信号401足够接近预期，例如数字信号401不能与外推成180度。如果选择外推值，则丢弃数字信号401。

所选择的信号进入降低噪声的第一低通滤波器414。然后，信号进入第一微分器416，该第一微分器通过计算连续角位置之间的时间差来确定速度。计算速度进入降低噪声的第二低通滤波器418；然后，该计算速度进入第二微分器420，该第二微分器通过计算连续速度之间的时间差来确定加速度。计算加速度进入降低噪声的第三低通滤波器422；然后，该计算加速度进入延迟补偿424。基于测量角度、速度和加速度，数字输出430可被测量旋转物体的角度的换能器与延迟补偿器424之间的多个延迟补偿。多个延迟的示例可包括换能器中的延迟、由于模拟信号处理引起的延迟、用于模数转换的延迟、由于数字信号处理引起的延迟、由于到外部设备的通信引起的延迟以及过程400的延迟。数字输出430是经补偿的经滤波角度测量结果。外推426计算可用于补偿在传播延迟补偿滤波器中执行的该过程400的延迟。

在一些实施方案中，计算传播延迟补偿的方法400可包括：接收包括旋转物体的测量角位置的数字输入401；降低包括测量角位置的数字输入的噪声；根据经滤波测量角位置和先前角位置的时间差来计算速度；降低来自速度的噪声；使用经滤波速度和先前速度的时间差来计算加速度；降低加速度的噪声；在延迟补偿器中接收经滤波测量角位置、经滤波速度和经滤波加速度；以及在延迟补偿器424中计算经传播延迟补偿的数字输出430。

图5是示出传播延迟补偿和内插滤波器500中的示例性部件的框图。数字输入502是由于模拟和数字处理而具有一些传播延迟的角度的数字表示。数字输入502进入滤波器500并且被评估503以确定数字输入502是否存在并且是否在可接受性的范围内。如果数字输入502满足标准，则其为所选择的输入504以用于处理。如果数字输入502不满足标准，则其被拒绝，并且外推值520变为所选择的输入504。所选择的输入504进入第一低通滤波器505，该第一低通滤波器降低噪声并产生经低通滤波的角度信号515。经滤波信号被引导至第一微分器506以确定计算速度507。第二低通滤波器509接收计算速度507，这降低噪声并产生经低通滤波的速度信号516。经滤波信号被引导至第二微分器510以确定计算加速度511。第三低通滤波器512接收计算加速度511，这降低噪声并产生经低通滤波的加速度信号517。

经滤波角度信号515、经滤波速度信号516和经滤波加速度信号517被引导至延迟补偿电路518，该延迟补偿电路计算传播延迟。延迟补偿电路518包括第一系数值526(“k₁”)和第二系数值525(“k₂”)，它们在下面的等式中进一步定义。

在滤波器500的该示例中，已仅使用针对角度、速度和加速度的一阶低通滤波器，然而，可使用更高阶的低通滤波器。

在确定输入信号502无效或执行上采样的情况下，滤波器输入可以在数字输入502和外推值520之间切换。一旦到滤波器500的新数字输入502可从预处理块获得，就可将该新数字输入与由滤波器输出的外推角度520进行比较。如果存在大的差异，则可丢弃新数字输入502并用外推角度520替换该新数字输入。过滤器500可拒绝作为轮廓线或具有非常嘈杂的输入的新数字输入520。如果出于某种原因，新数字输入502不可用(例如，模拟块正在运行自动调零特征部)，则使用外推值520，而不是保持先前输入。

反馈到输入以进行内插或上采样的信号使用不同的补偿系数(k₁ ⁱ和k₂ ⁱ)，因为数字输入502受到前一阶段中延迟的影响，而外推值520不受到延迟的影响。

反馈到输入以进行内插或上采样的信号使用第一外推系数528(“k₁ ⁱ”)和第二外推系数527(“k₂ ⁱ”)。在一个示例中，第一外推系数528(“k₁ ⁱ”)可以是来自先前数字输入的第一系数值526(“k₁”)，并且第二外推系数527(“k₂ ⁱ”)可以是来自先前数字输入的第二系数值525(“k₂”)。

在一些实施方案中，传播延迟补偿电路500可包括：第一低通滤波器505，该第一低通滤波器被配置为接收数字输入502并且降低包括测量角位置的数字输入502的噪声；第一微分器506，该第一微分器被配置为接收包括测量角位置的经滤波数字输入515并且根据测量角位置和先前角位置的时间差来计算速度507；第二低通滤波器509，该第二低通滤波器被配置为降低来自速度507的噪声；第二微分器510，该第二微分器被配置为接收经滤波速度516并且使用经滤波速度516与先前速度的时间差来计算加速度511；第三低通滤波器512，该第三低通滤波器被配置为降低加速度511的噪声；和延迟补偿器518，该延迟补偿器被配置为接收经滤波数字输入515、经滤波速度516和经滤波加速度517，并且计算经传播延迟补偿的数字输出530。

传播延迟补偿电路500可包括外推发生器519，该外推发生器被配置为接收经滤波加速度517并且计算外推角位置520。

传播延迟补偿电路可包括预处理块503，该预处理块被配置为：接收包括测量角位置的数字输入502；确定测量角位置在可接受范围内，然后将包括测量角位置的数字输入502发送到第一低带通滤波器505；以及确定测量角位置不在可接受范围内，然后将包括外推角位置520的数字输入发送到第一低带通滤波器505。

预处理块503可被配置为确定未接收到数字输入502，然后将包括外推角位置520的数字输出504发送到第一低带通滤波器505。

传播延迟补偿电路505可包括预处理块503，该预处理块被配置为：接收包括测量角位置的数字输入502；确定接收到包括测量角位置的数字输入502，然后将包括测量角位置的数字输入502发送到第一低带通滤波器505；以及确定未接收到包括测量角位置的数字输入502，然后将包括外推角位置520的数字输入504发送到第一低带通滤波器505。

传播延迟补偿电路500可包括预处理块503，该预处理块被配置为：接收包括测量角位置的数字输入502；将测量角位置与外推角位置进行比较以进行最佳拟合；以及将包括最佳拟合角位置的数字输入504发送到第一低带通滤波器505。

在一些应用中，经传播延迟补偿的数字输出530是经传播延迟补偿的测量角位置。在一些应用中，经传播延迟补偿的数字输出530是经传播延迟补偿的外推角位置。在一些应用中，经传播延迟补偿的数字输出530是经滤波测量角位置。

滤波器500可使用外推特征部以比预处理块高的采样频率运行。如果传感器输出的采样与内部时钟异步，则这是特别有益的，因为其减少了抖动。如果用作抗混叠滤波器，则滤波器500带宽也可以是有限的，而不会引入附加滞后。

在运行的电路500的非限制性示例中，以下等式可用于校正传播延迟。假设在信号预处理中加速度恒定并且N个时钟延迟，则以间隔T采样的Z域中的位置为：

IN(Z)＝[Acc T² Z^-1(1+Z^-1)/(1-Z^-1)³+Speed T Z^-1/(1-Z^-1)²+Pos/(1-Z^-1)]Z^-N (等式1)

对于等式1，Acc为加速度，Pos为位置，IN(Z)为Z域中的位置，并且T为时间间隔。在Z域中，Z为变量。Z域需要固定的采样时间间隔T。在该示例中，等式1计算传播延迟。

第一滤波器确定如在等式2中计算的平均低通滤波的位置，其中H₁是降噪滤波器505的传递函数，并且IN(Z)来自等式1：

IN_a(Z)＝H₁(Z)IN(Z) (等式2)

微分和第二滤波器确定如等式3中计算的平均速度，其中H₂是降噪滤波器509的传递函数，并且IN_a(Z)来自等式2：

S_a(Z)＝(1-Z^-1)H₂(Z)IN_a(Z) (等式3)

等式3可被重排并表示为等式4：

S_a(Z)＝(1-Z^-1)H₂(Z)H₁(Z)IN(Z) (等式4)

微分和第三滤波器确定如由等式5计算的平均加速度，其中H₃是降噪滤波器5012的传递函数，并且S_a(Z)来自等式3：

A_a(Z)＝(1-Z^-1)H₃(Z)S_a(Z) (等式5)

等式5可被重排并表示为等式6：

A_a(Z)＝(1-Z^-1)²H₃(Z)H₂(Z)H₁(Z)IN(Z) (等式6)

第三滤波器输出是加速度，其被假定为恒定的。在各种应用中，加速度可改变，并且第三滤波器可能需要一些时间来稳定。一旦第三滤波器稳定，就可在没有任何残余误差的情况下补偿传播延迟。

通过等式7计算补偿速度，其中S_a(Z)来自等式3，A_a(Z)来自等式5，并且k₂是系数：

S_c(Z)＝S_a(Z)+k₂ A_a(Z) (等式7)

等式7可被重排并表示为等式8：

S_c(Z)＝[(1-Z^-1)+k₂(1-Z^-1)²H₃(Z)]H₂(Z)H₁(Z)IN(Z) (等式8)

通过等式9计算补偿位置，其中IN_a(Z)来自等式2，S_c(Z)来自等式7，并且k₁是系数：

OUT(Z)＝IN_a(Z)+k₁ S_c(Z) (等式9)

等式9可被重排并表示为等式10：

OUT(Z)＝H₁(Z)IN(Z)+k₁((1-Z^-1)H₂(Z)H₁(Z)IN(Z)+k₂(1-Z^-1)²H₃(Z)H₂(Z)H₁(Z)IN(Z)) (等式10)

等式9可被重排并表示为等式11：

OUT(Z)＝[1+k₁(1-Z^-1)H₂(Z)+k₁k₂(1-Z^-1)²H₃(Z)H₂(Z)]H₁(Z)IN(Z) (等式11)

滤波器输出和实际位置(滤波器输入之前的N个时钟)之间的误差为：

E(Z)＝OUT(Z)-IN(Z)Z^N (等式12)

系数k₁和系数k₂可被插入等式12中并表示为等式13：

E(Z)＝[H₁(Z)+k₁(1-Z^-1)H₂(Z)H₁(Z)+k₁k₂(1-Z^-1)²H₃(Z)H₂(Z)H₁(Z)-Z^N]IN(Z) (等式13)

等式13计算用于任何转子运动的误差动态。接下来，假设转子不断加速，确定在误差收敛于0时的系数k₁和系数k₂。当出现以下情况时，误差将稳定在零：

Lim_Z->1(1-Z^-1)E(Z)＝0 (等式14)

因此，需要3个条件来求解k₁系数和k₂系数：

条件1：加速度＝0，速度＝0，而位置≠0

Lim_Z->1(1-Z^-1)E(Z)＝0，意味着H₁(1)＝1，意味着第一滤波器必须具有1的DC增益。

条件2：加速度＝0，速度≠0，位置≠0

Lim_Z->1(1-Z^-1)E(Z)＝0，意味着k₁＝(N-d{H₁(1)})/H₂(1)

条件3：加速度≠0，速度≠0，位置≠0

Lim_Z->1(1-Z^-1)E(Z)＝0，意味着

k₂＝[N²+N-d²{H₁(1)}-2d{H₁(1)}-2k₁ d{H₂(1)H₁(1)}]/[2H₃(1)(N-d{H₁(1)})]，其中：d{H₁(1)}为H₁(Z)在Z＝1时的导数；

系数(k₁和k₂)可使用上述等式求解。反馈到输入以进行内插或上采样的信号使用不同的补偿系数(k₁ ⁱ和k₂ ⁱ)，该补偿系数可以是来自先前数字输入的系数(k₁和k₂)。对于内插，不存在传播延迟N，因为信号不包括来自角传感器接口的信号处理延迟和数字转换延迟。

在Z域中，滤波器表示为包含变量Z的倍增因子。例如，每T秒更新数字寄存器505。如果505的输出是延迟T秒的输入，则该数字延迟在Z域中被标记为Z^-1。在该示例中，OUTregister(Z)＝Z^-1INregister(Z)。

为了计算时间t处的输入与时间t-T处的先前输入之间的差值，等式为：OUT(Z)＝IN(Z)-Z^-1IN(Z)或者OUT(Z)＝(1-Z^-1)IN(Z)。可被称为传递函数的因子(1-Z^-1)是执行时间差的滤波器。可设计更复杂的传递函数或滤波器，并且一般表示为H_n(Z)。

在时域中，t是表示以秒为单位的时间的变量。在时域中，输入500是IN(t)。在时域中，等式变化很快，变得非常复杂并且不可能译解。

在一些应用中，系数(k₁和k₂)可使用顶层仿真来确定。在一些应用中，系数(k₁和k₂)可通过建立测试模型并进行工作台测量以求解系数来确定。

现在转到图6，曲线图600示出了将进入传播延迟补偿和内插滤波器的输入610与所得的输出620进行比较的示例。曲线图600具有以毫秒为单位的时间(图6上未示出)的x轴605和以毫伏为单位的位置的y轴606。输出620可表示为线，其为角度630。还可计算对传感器和主系统之间的通信延迟的延迟补偿。

在该示例中，预处理信号输入610由于模拟和数字前端而延迟6.75μs。前端采样周期为2μs。输出620被延迟补偿并以因子4上采样该输出。在具有正确系数的情况下，输出620的每个数据点与旋转物体的转子位置精确地对准。例如，输入610的数据点615具有传播延迟627并且被校正为输出620的数据点625。在该示例中，输入数据点615是9.6355ms、779.53mV；校正数据点625为9.62875ms、779.53mV；并且传播延迟627为6.75μs。速度为311.001mV/s。

最后，图7示出了示出覆盖在同一时间标度上的来自示例性仿真的数据的复合图700。在曲线图701中，传感器输出710(其为传播延迟补偿和内插滤波器的输出)精确地覆盖角度715(其为实际转子位置)。在曲线图702中，传感器速度720(其为来自传播延迟补偿和内插滤波器的计算速度)覆盖速度725(其为转子的实际速度)。在曲线图702中，加速度可以是恒定的，这产生精确速度和精确位置。在曲线图703中，传感器加速度730(其为来自传播延迟补偿和内插滤波器的计算加速度)的增大和减小根据加速度735(其为转子的实际加速度)略微延迟。在曲线图704中，误差后740(其为滤波器后处理之后的传感器误差)示出了误差后处理，该误差后处理与计算加速度相比于实际加速度的轻微延迟主要相关。计算后处理误差为<+/-35uV/1V＝<+/-12.6mdeg/360deg。在曲线图705中，误差前750(其为延迟补偿之前的传感器误差)示出了角度测量结果的可通过使用传播延迟补偿和内插滤波器来消除的显著误差。延迟补偿之前的计算传感器误差为+/-750uV/1V＝+/-270mdeg/360deg。

在一些实施方案中，传播延迟补偿电路可包括：第一低通滤波器，该第一低通滤波器被配置为接收数字输入并且降低包括测量角位置的数字输入的噪声；第一微分器，该第一微分器被配置为接收包括测量角位置的经滤波数字输入并且根据测量角位置和先前角位置的时间差来计算速度；第二低通滤波器，该第二低通滤波器被配置为降低来自速度的噪声；第二微分器，该第二微分器被配置为接收经滤波速度并且使用经滤波速度与先前速度的时间差来计算加速度；第三低通滤波器，该第三低通滤波器被配置为降低加速度的噪声；和延迟补偿器，该延迟补偿器被配置为接收经滤波数字输入、经滤波速度和经滤波加速度，并且计算经传播延迟补偿的数字输出。

传播延迟补偿电路可包括外推发生器，该外推发生器被配置为接收经滤波加速度并且计算外推角位置。

传播延迟补偿电路可包括预处理块，该预处理块被配置为：接收包括测量角位置的数字输入；确定测量角位置在可接受范围内，然后将包括测量角位置的数字输入发送到第一低带通滤波器；以及确定测量角位置不在可接受范围内，然后将包括外推角位置的数字输入发送到第一低带通滤波器。

预处理块可被配置为确定未接收到数字输入，然后将包括外推角位置的数字输出发送到第一低带通滤波器。

传播延迟补偿电路可包括预处理块，该预处理块被配置为：接收包括测量角位置的数字输入；确定接收到包括测量角位置的数字输入，然后将包括测量角位置的数字输入发送到第一低带通滤波器；以及确定未接收到包括测量角位置的数字输入，然后将包括外推角位置的数字输入发送到第一低带通滤波器。

传播延迟补偿电路可包括预处理块，该预处理块被配置为：接收包括测量角位置的数字输入；将测量角位置与外推角位置进行比较以进行最佳拟合；以及将包括最佳拟合角位置的数字输入发送到第一低带通滤波器。

在一些应用中，经传播延迟补偿的数字输出是经传播延迟补偿的测量角位置。在一些应用中，经传播延迟补偿的数字输出是经传播延迟补偿的外推角位置。在一些应用中，经传播延迟补偿的数字输出是经滤波测量角位置。

在一些实施方案中，系统可包括：传感器，该传感器被配置为测量旋转物体的角位置；模数转换器，该模数转换器被配置为接收角位置并且将角位置转换为包括测量角位置的数字输入；和传播延迟补偿电路，该传播延迟补偿电路包括：第一低通滤波器，该第一低通滤波器被配置为接收包括测量角位置的数字输入并且降低测量角位置的噪声；第一微分器，该第一微分器被配置为接收经滤波测量角位置并且根据经滤波测量角位置和先前角位置的时间差来计算速度；第二低通滤波器，该第二低通滤波器被配置为降低来自速度的噪声；第二微分器，该第二微分器被配置为接收经滤波速度并且使用经滤波速度与先前速度的时间差来计算加速度；第三低通滤波器，该第三低通滤波器被配置为降低加速度的噪声；和延迟补偿器，该延迟补偿器被配置为接收经滤波数字输入、经滤波速度和经滤波加速度，并且计算经传播延迟补偿的数字输出。

系统可包括模拟信号处理器，该模拟信号处理器被配置为：接收来自传感器的角位置；处理包括角位置的电信号；以及将经处理的角位置发送到模数转换器。处理电信号可包括以下项中的任一者或任何组合：对电信号进行滤波、降低电信号的噪声、放大电信号以及复用电信号。

系统可包括数字信号处理器，该数字信号处理器被配置为：接收包括测量角位置的数字输入；处理包括测量角位置的数字信号；以及将包括测量角位置的经处理的数字输入发送到传播延迟补偿电路。

传感器可为换能器、光学检测器、磁性检测器、电感式检测器、电容式检测器或霍尔效应检测器。经传播延迟补偿的数字输出可以是经传播延迟补偿的测量角位置。

在一些实施方案中，计算传播延迟补偿的方法可包括：接收包括旋转物体的测量角位置的数字输入；降低包括测量角位置的数字输入的噪声；根据经滤波测量角位置和先前角位置的时间差来计算速度；降低来自速度的噪声；使用经滤波速度和先前速度的时间差来计算加速度；降低加速度的噪声；在延迟补偿器中接收经滤波测量角位置、经滤波速度和经滤波加速度；以及在延迟补偿器中计算经传播延迟补偿的数字输出。

该方法可包括：将测量角位置与旋转物体的先前角位置进行比较；基于该比较来确定测量角位置不是有效的；以及基于先前角位置用外推角位置替换测量角位置。

该方法可包括：利用传感器收集角位置；将包括测量角位置的模拟信号发送到模数转换器；以及将模拟信号转换为包括测量角位置的数字输出。

该方法可包括将经传播延迟补偿的数字输出发送到控制器。在该方法的一些应用中，经传播延迟补偿的数字输出是经传播延迟补偿的测量角位置。

在上述描述中，已结合具体示例性实施方案描述了本发明。所示和所述特定实施方式用于展示本发明及其最佳模式，而不旨在以任何方式另外限制本发明的范围。实际上，为简洁起见，方法和系统的常规制造、连接、制备和其它功能方面可能未详细描述。此外，多张图中示出的连接线旨在表示各种元件之间的示例性功能关系和/或步骤。在实际系统中可能存在多个替代的或另外的功能关系或物理连接。

应当理解，方法内的步骤可以不同的顺序执行，而不改变本公开的原理。例如，本文可根据各种功能部件和处理步骤来描述各种实施方案。应当理解，此类部件和步骤可通过被配置为执行指定功能的任何数量的硬件部件来实现。

另外，任何装置实施方案中列举的部件和/或元件可以多种排列组装或者以其它方式进行操作配置，以产生与本技术基本上相同的结果，因此不限于具体示例中阐述的具体配置。

如本文所用，短语“A、B和C中的至少一者”可理解为意指逻辑(A或B或C)，然而，使用非排他性逻辑“或”可与意指(A、B和C)相反，此外，可理解为意指(A和B)或(A和C)或(B和C)。如本文所用，短语“A、B和/或C”应理解为意指(A、B和C)或者另选地(A或B或C)，使用非排他性逻辑“或”。

上文已结合各种示例性实施方案和示例描述了本发明，这些示例性实施方案和示例并非旨在限制本发明的系统和方法的全部范围。然而，本领域的技术人员将认识到，实施方案、材料、系统和方法的等同变化、修改和变型可在本发明的范围内进行，具有基本上类似的结果，并且旨在包括在本发明的范围内，如以下权利要求书阐述的。

根据第一方面，传播延迟补偿电路包括：第一低通滤波器，该第一低通滤波器被配置为接收数字输入并且降低包括测量角位置的数字输入的噪声；第一微分器，该第一微分器被配置为接收包括测量角位置的经滤波数字输入并且根据测量角位置和先前角位置的时间差来计算速度；第二低通滤波器，该第二低通滤波器被配置为降低来自速度的噪声；第二微分器，该第二微分器被配置为接收经滤波速度并且使用经滤波速度与先前速度的时间差来计算加速度；第三低通滤波器，该第三低通滤波器被配置为降低加速度的噪声；和延迟补偿器，该延迟补偿器被配置为接收经滤波数字输入、经滤波速度和经滤波加速度，并且计算经传播延迟补偿的数字输出。

在一个实施方案中，传播延迟补偿电路还包括外推发生器，该外推发生器被配置为接收经滤波加速度并且计算外推角位置。

在一个实施方案中，传播延迟补偿电路还包括预处理块，该预处理块被配置为：接收包括测量角位置的数字输入；确定测量角位置在可接受范围内，然后将包括测量角位置的数字输入发送到第一低带通滤波器；以及确定测量角位置不在可接受范围内，然后将包括外推角位置的数字输入发送到第一低带通滤波器。

在一个实施方案中，预处理块被配置为确定未接收到数字输入，然后将包括外推角位置的数字输出发送到第一低带通滤波器。

在一个实施方案中，传播延迟补偿电路还包括预处理块，该预处理块被配置为：接收包括测量角位置的数字输入；确定接收到包括测量角位置的数字输入，然后将包括测量角位置的数字输入发送到第一低带通滤波器；以及确定未接收到包括测量角位置的数字输入，然后将包括外推角位置的数字输入发送到第一低带通滤波器。

在一个实施方案中，传播延迟补偿电路还包括预处理块，该预处理块被配置为：接收包括测量角位置的数字输入；将测量角位置与外推角位置进行比较以进行最佳拟合；以及将包括最佳拟合角位置的数字输入发送到第一低带通滤波器。

在一个实施方案中，经传播延迟补偿的数字输出是经传播延迟补偿的测量角位置。

在一个实施方案中，经传播延迟补偿的数字输出是经传播延迟补偿的外推角位置。

在一个实施方案中，经传播延迟补偿的数字输出是经滤波测量角位置。

根据第二方面，系统包括：传感器，该传感器被配置为测量旋转物体的角位置；模数转换器，该模数转换器被配置为接收角位置并且将角位置转换为包括测量角位置的数字输入；和传播延迟补偿电路，该传播延迟补偿电路包括：第一低通滤波器，该第一低通滤波器被配置为接收包括测量角位置的数字输入并且降低测量角位置的噪声；第一微分器，该第一微分器被配置为接收经滤波测量角位置并且根据经滤波测量角位置和先前角位置的时间差来计算速度；第二低通滤波器，该第二低通滤波器被配置为降低来自速度的噪声；第二微分器，该第二微分器被配置为接收经滤波速度并且使用经滤波速度与先前速度的时间差来计算加速度；第三低通滤波器，该第三低通滤波器被配置为降低加速度的噪声；和延迟补偿器，该延迟补偿器被配置为接收经滤波数字输入、经滤波速度和经滤波加速度，并且计算经传播延迟补偿的数字输出。

在一个实施方案中，该系统还包括模拟信号处理器，该模拟信号处理器被配置为：接收来自传感器的角位置；处理包括角位置的电信号；以及将经处理的角位置发送到模数转换器。

在一个实施方案中，处理电信号是对电信号进行滤波、降低电信号的噪声、放大电信号以及复用电信号中的至少一者。

在一个实施方案中，该系统还包括数字信号处理器，该数字信号处理器被配置为：接收包括测量角位置的数字输入；处理包括测量角位置的数字信号；以及将包括测量角位置的经处理的数字输入发送到传播延迟补偿电路。

在一个实施方案中，传感器包括换能器、光学检测器、磁性检测器、电感式检测器、电容式检测器或霍尔效应检测器。

在一个实施方案中，经传播延迟补偿的数字输出是经传播延迟补偿的测量角位置。

根据第三方面，计算传播延迟补偿的方法包括：接收包括旋转物体的测量角位置的数字输入；降低包括测量角位置的数字输入的噪声；根据经滤波测量角位置和先前角位置的时间差来计算速度；降低来自速度的噪声；使用经滤波速度和先前速度的时间差来计算加速度；降低加速度的噪声；在延迟补偿器中接收经滤波测量角位置、经滤波速度和经滤波加速度；以及在延迟补偿器中计算经传播延迟补偿的数字输出。

在一个实施方案中，该方法还包括：将测量角位置与旋转物体的先前角位置进行比较；基于该比较来确定测量角位置不是有效的；以及基于先前角位置用外推角位置替换测量角位置。

在一个实施方案中，该方法还包括：利用传感器收集角位置；将包括测量角位置的模拟信号发送到模数转换器；以及将模拟信号转换为包括测量角位置的数字输出。

在一个实施方案中，该方法还包括将经传播延迟补偿的数字输出发送到控制器。

在一个实施方案中，经传播延迟补偿的数字输出是经传播延迟补偿的测量角位置。

根据第四方面，传播延迟补偿电路包括：第一电路，该第一电路被配置为接收包括测量角位置的数字输入，并且对数字输入的噪声进行滤波，然后根据先前角位置与包括测量角位置的经滤波数字输入的时间差来计算速度；第二电路，该第二电路被配置为接收速度，并且对来自该速度的噪声进行滤波，然后根据先前速度和经滤波速度的时间差计算加速度；和第三电路，该第三电路被配置为接收加速度、经滤波数字输入和经滤波速度，并且对加速度的噪声进行滤波，然后使用经滤波加速度、经滤波数字输入和经滤波速度来计算经传播延迟补偿的数字输出。

在一个实施方案中，传播延迟补偿电路还包括外推发生器，该外推发生器被配置为接收经滤波加速度并且计算外推角位置。

在一个实施方案中，传播延迟补偿电路还包括预处理块，该预处理块被配置为：接收包括测量角位置的数字输入；确定测量角位置在可接受范围内，然后将包括测量角位置的数字输入发送到第一电路；以及确定测量角位置不在可接受范围内，然后将包括外推角位置的数字输入发送到第一电路。

在一个实施方案中，预处理块被配置为确定未接收到数字输入，然后将包括外推角位置的数字输入发送到第一电路。

在一个实施方案中，传播延迟补偿电路还包括预处理块，该预处理块被配置为：接收包括测量角位置的数字输入；确定接收到包括测量角位置的数字输入，然后将包括测量角位置的数字输入发送到第一电路；以及确定未接收到包括测量角位置的数字输入，然后将包括外推角位置的数字输入发送到第一电路。

在一个实施方案中，传播延迟补偿电路还包括预处理块，该预处理块被配置为：接收包括测量角位置的数字输入；将测量角位置与外推角位置进行比较以进行最佳拟合；以及将包括最佳拟合角位置的数字输入发送到第一电路。

在一个实施方案中，经传播延迟补偿的数字输出是经传播延迟补偿的测量角位置。

在一个实施方案中，外推角位置是经传播延迟补偿的外推角位置。

在一个实施方案中，经传播延迟补偿的数字输出是经延迟补偿的角位置。

根据第五方面，系统包括：传感器，该传感器被配置为测量旋转物体的角位置；模数转换器，该模数转换器被配置为接收角位置并且将角位置转换为包括测量角位置的数字输入；和传播延迟补偿电路，该传播延迟补偿电路包括：第一电路，该第一电路被配置为接收包括测量角位置的数字输入，并且对数字输入的噪声进行滤波，然后根据先前角位置与包括测量角位置的经滤波数字输入的时间差来计算速度；第二电路，该第二电路被配置为接收速度，并且对来自该速度的噪声进行滤波，然后根据先前速度和经滤波速度的时间差计算加速度；和第三电路，该第三电路被配置为接收加速度、经滤波数字输入和经滤波速度，并且对加速度的噪声进行滤波，然后使用经滤波加速度、经滤波数字输入和经滤波速度来计算经传播延迟补偿的数字输出。

在一个实施方案中，该系统还包括模拟信号处理器，该模拟信号处理器被配置为：接收来自传感器的角位置；处理包括角位置的电信号；以及将经处理的角位置发送到模数转换器。

在一个实施方案中，处理电信号是对电信号进行滤波、降低电信号的噪声、放大电信号以及复用电信号中的至少一者。

在一个实施方案中，该系统还包括数字信号处理器，该数字信号处理器被配置为：接收包括测量角位置的数字输入；处理包括测量角位置的数字信号；以及将包括测量角位置的经处理的数字输入发送到传播延迟补偿电路。

在一个实施方案中，传感器包括换能器、光学检测器、磁性检测器、电感式检测器、电容式检测器或霍尔效应检测器。

在一个实施方案中，经传播延迟补偿的数字输出是经传播延迟补偿的角位置。

本发明公开了一种计算传播延迟补偿的方法，该方法包括：接收包括旋转物体的测量角位置的数字输入；将测量角位置与旋转物体的先前计算的角位置进行比较；基于该比较来确定测量角位置不是有效的；以及基于先前计算的角位置用外推角位置替换测量角位置；根据外推角位置和先前角位置的时间差来计算速度；使用速度和先前速度的时间差来计算加速度；在延迟补偿器中接收外推角位置、速度和加速度；以及在延迟补偿器中计算经传播延迟补偿的数字输出。

在一个实施方案中，该方法还包括：用外推角位置替换缺失的测量角位置，其中不接收包括测量角位置的数字输入。

在一个实施方案中，该方法还包括：利用传感器测量角位置；将包括测量角位置的模拟信号发送到模数转换器；以及将模拟信号转换为包括测量角位置的数字输出。

在一个实施方案中，该方法还包括将经传播延迟补偿的数字输出发送到控制器。

在一个实施方案中，经传播延迟补偿的数字输出是经传播延迟补偿的角位置。