[发明专利]一种基于周期性脉冲信号的异地数据同步采集方法及系统

说明书

技术领域

本发明属于信号采集处理领域，具体涉及一种基于周期性脉冲信号的异地数据同步采集方法及系统。

背景技术

作为一种获取信息的基本手段，数据采样是各种测试测量或者科学试验的基础。为了获取尽可能全面的信息，经常使用多传感器甚至分布式的传感器网络进行测量。为了对传感器网络获取的信息进行有效的整合，经常需要传感器进行同步数据采样。对于物理上存在联接条件的传感器组，可以通过各类时钟总线的控制进行同步采样。对于不存在物理联接可能的分布式系统，各自的时钟系统需要向一个公共时钟源的看齐。这个公共时钟源可能是由一种具有较高精度等级的时钟系统提供，比如原子钟。也可能是通过长波或者GPS信息进行对时。从成本、精度、可持续性等方面考量，使用GPS信息进行对时，都具有明显的优势。

经过滤波处理后，GPS秒脉冲可以提供足够高的脉冲时间精度。但是，每秒一次显然不能满足大多数数据采样系统对采样频率的要求，因此，对于多数高速数据采样系统来说，直接使用GPS秒脉冲，只能提供一个准确的起始时刻。在连续高速的数据采样过程中，要利用GPS秒脉冲提供的时间精度，还需要一个辅助的同步时钟单元产生机构，这个辅助单元，向数据采集系统提供采样所需要的高频时钟信号，并使用GPS秒脉冲不断修正自己的脉冲前沿位置。这是当前多数分布式异地数据采集系统所采用的同步架构，如图1所示。这种架构提供的时间精度，可以满足多数系统的需求。其不足之处在于，要求增加一个独立的时钟同步单元，而且要求采集系统可以将外部时钟接入并替代本地的采样总线时钟。这对设备条件提出了一定的要求，而且也增加了系统的复杂度和成本。

发明内容

本发明的目的在于，为克服上述数据采样过程中的同步问题，本发明提供了一种基于周期性脉冲信号的异地数据同步采集方法及系统。

为实现上述目的，本发明提供了一种基于周期性脉冲信号的异地数据同步采集方法，该方法用于为中低速数据采样过程提供异地微秒级精度的时间同步，所述方法包含：

步骤101)用于初始化的步骤，该步骤具体包含：

设置数据采集记录单元的采样时钟为计数器的计数源；设置周期性脉冲信号为所述计数器的读数触发信号，同时设置该周期性脉冲为数据采集记录单元的采样过程的采样动作的触发信号；

步骤102)由第一个周期性脉冲信号启动数据采集记录单元的数据采样过程，同时启动所述计数器开始计数；

步骤103)记录第一个周期性脉冲信号触发计数器开始计数所对应的绝对时刻t₀，并根据设定采样频率连续记录数据采集记录单元的采样数据和每个周期性脉冲信号触发计数器时的计数器的读数值序列(c₁，c₂...c_m，c_m+1...)；

步骤104)对采样数据进行时间标定，完成数据采样过程的同步，具体步骤为：

首先，假设f_s为设定的采样频率，f_c为数据采集过程的采样时钟，计数器在第1秒的计数值用c₁表示，第2秒的计数值用c₂表示，依此类推，第m秒的计数值用c_m表示，所以每个周期性脉冲信号触发计数器时的计数器的读数值组成序列(c₁，c₂...c_m，c_m+1...)，且这些读数值序列所对应的数据采样点的序列号组成递增序列n为：(n₁，n₂...n_m，n_m+1...)，该序列进一步由下式获取：