[發(fā)明專利]基于GPS技術的信息處理系統(tǒng)

無效

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• 申請日: 2012-12-20
• 公開（公告）號: CN103051408A
• 公開（公告）日: 2013-04-17
• 發(fā)明（設計）人: 宗競
• 申請（專利權）人: 江蘇樂買到網(wǎng)絡科技有限公司
• 主分類號: H04J3/06
• 分類號: H04J3/06;H04L29/08
• 代理公司: 蘇州威世朋知識產(chǎn)權代理事務所(普通合伙) 32235
• 代理人: 楊林潔

技術領域

本發(fā)明涉及數(shù)據(jù)處理技術領域，特別是對互聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)中心收集到的基于GPS采集的同步數(shù)據(jù)進行的處理和加工。

背景技術

GPS精確授時技術全球定位系統(tǒng)(Global?Positioning?System-GPS)是美國于1993年全面建成的新一代衛(wèi)星導航、定位和授時系統(tǒng)。UCT是一種以原子鐘秒長為基礎，在時刻上盡量接近世界時的一種折衷的時間系統(tǒng)，它的秒長嚴格等于原子時秒長，采用閏秒修正方法使其與世界時時刻相接近，它是目前世界各國時號播發(fā)的基礎；GPS時是全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)建立的專用時間系統(tǒng)，它由GPS主控站里的一組高精度原子鐘所控制。GPS時屬于原子時系統(tǒng)，其秒長與UCT相同，GPS時是一種連續(xù)計時系統(tǒng)，不含閏秒修正，它與U?CT的時刻規(guī)定于1980年1月5日0時相同，其后，隨著時間的積累，兩者之間的差異表現(xiàn)為秒的整數(shù)倍。可以說，GPS時和UCT是兩種既相關又不同的時間尺度。由于GPS時與UCT是一種相關的時間系統(tǒng)，其偏差已包括在導航電文中，因此，用戶接收機給出的時間一般都是同步到UCT后的結(jié)果。在互聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)中，必須選取統(tǒng)一的時間基準，以使各個網(wǎng)絡站點數(shù)據(jù)采集單元同步工作，并將收集到的數(shù)據(jù)標定時間。目前時間基準的選取，基本為全球定位系統(tǒng)(GPS)提供，GPS可以提供小于1微秒的高精度時鐘。錄波系統(tǒng)利用GPS時鐘產(chǎn)生同步采樣脈沖，使各個采集單元動作同步，并在采集到的數(shù)據(jù)上標定時標，從而為將來的數(shù)據(jù)分析過程提供了由時間參考的數(shù)據(jù)。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明涉及數(shù)據(jù)處理技術領域，提供一種基于GPS技術的信息處理系統(tǒng)，包括數(shù)據(jù)采集單元、模數(shù)轉(zhuǎn)換單元、數(shù)據(jù)處理單元、同步觸發(fā)單元、錄波與運算單元以及存儲與管理單元，其特征在于采用GPS信號為同步觸發(fā)單元提供同步脈沖。其中，模數(shù)轉(zhuǎn)換單元為三個，分別與外部擴展總線相連，所述外部擴展總線與數(shù)據(jù)處理單元和同步觸發(fā)單元相連；數(shù)據(jù)處理單元和同步觸發(fā)單元構(gòu)成FPGA的單元，所述FPGA單元通過EMIF和錄波與運算單元相連；錄波與運算單元通過HPI總線與存儲與管理單元相連。該系統(tǒng)還包括相互并聯(lián)的三個開關量檢測單元以及邏輯控制單元，所述開關量檢測單元也與外部擴展總線相連。所述邏輯控制單元對FPGA單元、錄波與運算單元、存儲與管理單元分別進行邏輯控制。

動態(tài)數(shù)據(jù)采集處理系統(tǒng)被劃分為三層，第一層為信號處理層基于FPGA實現(xiàn)，完成GPS時間信息處理、同步模數(shù)轉(zhuǎn)換，形成采樣數(shù)據(jù)流。第二層為數(shù)據(jù)處理層，基于DSP處理器實現(xiàn)，完成采樣數(shù)據(jù)緩沖、計算分析與綜合處理。第三層為文件處理層，基于ARM處理器實現(xiàn)，完成數(shù)據(jù)的分類、壓縮、錄波文件生成和數(shù)據(jù)傳輸。

該系統(tǒng)基于GPS的高精度授時方案，接收來自GPS接收單元的時間信息，將時間信息解碼，進行脈沖修正，生成同步采樣信號和時間標記；確保在不同采樣站點的數(shù)據(jù)采集單元準確同步。

附圖說明

圖1為核心單元的結(jié)構(gòu)框圖。

具體實施方式

基于GPS同步的動態(tài)數(shù)據(jù)采集處理系統(tǒng)，能保證對高速瞬變信號的同步采集和長期不間斷的穩(wěn)態(tài)錄波。由于FPGA具有速度快、效率高、內(nèi)部延時小，全部控制邏輯由硬件完成的特點，在高速采集系統(tǒng)中得到廣泛應用。圖1為核心單元的結(jié)構(gòu)框圖，其中利用了FPGA實現(xiàn)高速的同步數(shù)據(jù)采集，利用DSP實現(xiàn)暫態(tài)、穩(wěn)態(tài)錄波和相關計算分析，利用ARM實現(xiàn)數(shù)據(jù)存儲與管理。高速采集單元采用8個A/D轉(zhuǎn)換器分別以最高8MHz的采樣率對所需信號進行同步采樣；而每個同步模數(shù)轉(zhuǎn)換單元通過多路采樣保持電路可以同時采集32路模擬量，最高采樣率為10kHz；每個開關量檢測單元可以同時檢測64個開關量。

同步觸發(fā)單元根據(jù)GPS秒脈沖進行國際標準時(Universal?Coordinated?Time，縮寫為UCT)在線預測，進而產(chǎn)生與UCT秒時鐘同步的采樣脈沖。動態(tài)錄波是指：數(shù)據(jù)綜合處理單元在同步采樣脈沖的驅(qū)動下，控制外圍A/D轉(zhuǎn)換進行同步采樣和高速緩存，同時記錄外部啟動元件輸入信號，如果啟動信息無效，DSP讀取采集單元緩存的數(shù)據(jù)并用它刷新SDRAM內(nèi)的緩存的采樣數(shù)據(jù)，如果啟動信息有效，DSP先完成啟動后數(shù)據(jù)的記錄，然后通知ARM從SDRAM讀取啟動前和啟動后的數(shù)據(jù)。穩(wěn)態(tài)錄波是指錄波系統(tǒng)對采樣數(shù)據(jù)進行連續(xù)的不間斷的記錄和保存并根據(jù)需要產(chǎn)生計算數(shù)據(jù)。

由此可以看到，該系統(tǒng)的功能通過模數(shù)轉(zhuǎn)換、GPS精確授時與晶振守時、時間信息的產(chǎn)生、數(shù)據(jù)的高速傳送和總線設計等技術實現(xiàn)。