[发明专利]一种基于信息熵的数据采集装置

说明书

本发明公开了一种基于信息熵的数据采集装置，利用峰值检波器，将ADC输出序列均匀划分为长度k的子序列，并检测出各个子序列的最大最小值，然后在差分器进行差分处理得到每个子序列对应的差分值，再在比较器中与设定的阈值r进行比较，如果比较的结果为大于，则选通原始采样序列进行存储，并标记0，如果比较的结果为不大于，则选通最大最小值序列进行存储，并标记为1。因此本发明在保留波形有价值信息的前提下极大地压缩了采集点数，减轻了数据传输和存储的压力。同时，本发明通过较为简单的逻辑便可实现波形数据的压缩，解决了计算复杂且耗时的问题，实现信号波形的实时采集和处理。

技术领域

本发明属于数据采集技术领域，更为具体地讲，涉及一种基于信息熵的数据采集装置。

背景技术

随着电子技术的飞速发展，现代电子信号呈现出高带宽、瞬态性和非平稳性的特点，如何提取和分析这样的信号中所携带的丰富信息是现代信号测量技术的重要任务。

基于实时采样和处理的时域测量技术是现代信号测量技术的主流，其基本结构如图1所示。在该系统中，模数转换电路(ADC)是其关键组成部分，其采样率越高，可以采集的模拟信号的带宽就越高，系统的信号重构能力就越强；其转换位数越高，系统对信号测量的精度就越高。但高速高精度的模数转换会产生大量的采样数据，这给时域测试系统的数据传输、存储和处理提出了挑战。为了减轻数据传输和存储的压力，提高时域测试系统的实时性，在已发表的文献和注册专利中提出了多种时域信号波形的压缩采集方案。

在2008年5月1日公布的、公布号为US2008/0103710A1、名称为“Data compressionfor a waveform data analyzer”的发明专利公布中公开了一种基于波形特征分类和编码的波形数据压缩方案。波形信息被分为三种状态：电平、边沿和毛刺。通过状态决定逻辑将不同状态的波形矢量送给各自状态对应的编码器进行编码，实现不丢失采样数据的波形数据压缩传输和存储。

在2008年9月20日授权公告的、公告号为US7429938B1、名称为“Method ofcompressing waveform data with differential entropy based compression”的发明专利中公开了一种基于线性预测编码和信息熵的波形数据压缩方案。对采样数据做一阶差分运算得到的误差序列进行直方图统计，得到具有以零为中心的概率分布。利用该分布对差分序列做基于信息熵的编码(Huffman编码)，实现了波形数据的压缩传输和存储。

2017年电子科技大学蒋俊的博士论文《基于信息熵的实时信号测量技术及其应用研究》提出基于近似熵(ApEn)的瞬态信号测量技术。通过计算一段长度的采样序列的近似熵并将之与预设阈值进行比较来确定是否保留这段采样数据，即按照一定条件舍弃部分采样数据以达到波形数据的压缩。

以上的技术方案资源和时间开销都较大，不论是编码还是近似熵的计算均非常复杂和耗时，不利于信号波形的实时采集和处理。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提出一种基于信息熵的数据采集装置，在减轻时域测量系统数据传输与存储的压力的同时，解决计算复杂且耗时的问题，实现信号波形的实时采集和处理。

为实现上述发明目的，本发明基于信息熵的数据采集装置，包括：

一ADC(模数转换电路)，用于对输入信号进行采样，得到的数据为序列X；

其特征在于，还包括：

第一多路复用器，序列X输入到第一多路复用器一个输入端；

一峰值检波器，将序列X划分为水平容限k即均匀划分为长度k的子序列，并检测出各个子序列的最大值、最小值，得到最大值、最小值对组成的序列(最大最小值序列)，并分别送入第一多路复用器的另一个输入端以及差分器中；