[發(fā)明專利]一種基于周期性脈沖信號(hào)的異地?cái)?shù)據(jù)同步采集方法及系統(tǒng)

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201210085712.9
• 申請(qǐng)日: 2012-03-28
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN103368676A
• 公開(kāi)（公告）日: 2013-10-23
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 陳守虎;胡園;朱墨;馬力
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國(guó)科學(xué)院聲學(xué)研究所
• 主分類號(hào): H04J3/06
• 分類號(hào): H04J3/06;G01D21/00
• 代理公司: 北京法思騰知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11318
• 代理人: 楊小蓉;楊青

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于信號(hào)采集處理領(lǐng)域，具體涉及一種基于周期性脈沖信號(hào)的異地?cái)?shù)據(jù)同步采集方法及系統(tǒng)。

背景技術(shù)

作為一種獲取信息的基本手段，數(shù)據(jù)采樣是各種測(cè)試測(cè)量或者科學(xué)試驗(yàn)的基礎(chǔ)。為了獲取盡可能全面的信息，經(jīng)常使用多傳感器甚至分布式的傳感器網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行測(cè)量。為了對(duì)傳感器網(wǎng)絡(luò)獲取的信息進(jìn)行有效的整合，經(jīng)常需要傳感器進(jìn)行同步數(shù)據(jù)采樣。對(duì)于物理上存在聯(lián)接條件的傳感器組，可以通過(guò)各類時(shí)鐘總線的控制進(jìn)行同步采樣。對(duì)于不存在物理聯(lián)接可能的分布式系統(tǒng)，各自的時(shí)鐘系統(tǒng)需要向一個(gè)公共時(shí)鐘源的看齊。這個(gè)公共時(shí)鐘源可能是由一種具有較高精度等級(jí)的時(shí)鐘系統(tǒng)提供，比如原子鐘。也可能是通過(guò)長(zhǎng)波或者GPS信息進(jìn)行對(duì)時(shí)。從成本、精度、可持續(xù)性等方面考量，使用GPS信息進(jìn)行對(duì)時(shí)，都具有明顯的優(yōu)勢(shì)。

經(jīng)過(guò)濾波處理后，GPS秒脈沖可以提供足夠高的脈沖時(shí)間精度。但是，每秒一次顯然不能滿足大多數(shù)數(shù)據(jù)采樣系統(tǒng)對(duì)采樣頻率的要求，因此，對(duì)于多數(shù)高速數(shù)據(jù)采樣系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，直接使用GPS秒脈沖，只能提供一個(gè)準(zhǔn)確的起始時(shí)刻。在連續(xù)高速的數(shù)據(jù)采樣過(guò)程中，要利用GPS秒脈沖提供的時(shí)間精度，還需要一個(gè)輔助的同步時(shí)鐘單元產(chǎn)生機(jī)構(gòu)，這個(gè)輔助單元，向數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)提供采樣所需要的高頻時(shí)鐘信號(hào)，并使用GPS秒脈沖不斷修正自己的脈沖前沿位置。這是當(dāng)前多數(shù)分布式異地?cái)?shù)據(jù)采集系統(tǒng)所采用的同步架構(gòu)，如圖1所示。這種架構(gòu)提供的時(shí)間精度，可以滿足多數(shù)系統(tǒng)的需求。其不足之處在于，要求增加一個(gè)獨(dú)立的時(shí)鐘同步單元，而且要求采集系統(tǒng)可以將外部時(shí)鐘接入并替代本地的采樣總線時(shí)鐘。這對(duì)設(shè)備條件提出了一定的要求，而且也增加了系統(tǒng)的復(fù)雜度和成本。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于，為克服上述數(shù)據(jù)采樣過(guò)程中的同步問(wèn)題，本發(fā)明提供了一種基于周期性脈沖信號(hào)的異地?cái)?shù)據(jù)同步采集方法及系統(tǒng)。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了一種基于周期性脈沖信號(hào)的異地?cái)?shù)據(jù)同步采集方法，該方法用于為中低速數(shù)據(jù)采樣過(guò)程提供異地微秒級(jí)精度的時(shí)間同步，所述方法包含：

步驟101)用于初始化的步驟，該步驟具體包含：

設(shè)置數(shù)據(jù)采集記錄單元的采樣時(shí)鐘為計(jì)數(shù)器的計(jì)數(shù)源；設(shè)置周期性脈沖信號(hào)為所述計(jì)數(shù)器的讀數(shù)觸發(fā)信號(hào)，同時(shí)設(shè)置該周期性脈沖為數(shù)據(jù)采集記錄單元的采樣過(guò)程的采樣動(dòng)作的觸發(fā)信號(hào)；

步驟102)由第一個(gè)周期性脈沖信號(hào)啟動(dòng)數(shù)據(jù)采集記錄單元的數(shù)據(jù)采樣過(guò)程，同時(shí)啟動(dòng)所述計(jì)數(shù)器開(kāi)始計(jì)數(shù)；

步驟103)記錄第一個(gè)周期性脈沖信號(hào)觸發(fā)計(jì)數(shù)器開(kāi)始計(jì)數(shù)所對(duì)應(yīng)的絕對(duì)時(shí)刻t₀，并根據(jù)設(shè)定采樣頻率連續(xù)記錄數(shù)據(jù)采集記錄單元的采樣數(shù)據(jù)和每個(gè)周期性脈沖信號(hào)觸發(fā)計(jì)數(shù)器時(shí)的計(jì)數(shù)器的讀數(shù)值序列(c₁，c₂...c_m，c_m+1...)；

步驟104)對(duì)采樣數(shù)據(jù)進(jìn)行時(shí)間標(biāo)定，完成數(shù)據(jù)采樣過(guò)程的同步，具體步驟為：

首先，假設(shè)f_s為設(shè)定的采樣頻率，f_c為數(shù)據(jù)采集過(guò)程的采樣時(shí)鐘，計(jì)數(shù)器在第1秒的計(jì)數(shù)值用c₁表示，第2秒的計(jì)數(shù)值用c₂表示，依此類推，第m秒的計(jì)數(shù)值用c_m表示，所以每個(gè)周期性脈沖信號(hào)觸發(fā)計(jì)數(shù)器時(shí)的計(jì)數(shù)器的讀數(shù)值組成序列(c₁，c₂...c_m，c_m+1...)，且這些讀數(shù)值序列所對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)采樣點(diǎn)的序列號(hào)組成遞增序列n為：(n₁，n₂...n_m，n_m+1...)，該序列進(jìn)一步由下式獲取：