主從式多處理器實時信號分析方法
2023-09-13 17:50:00
專利名稱：主從式多處理器實時信號分析方法
技術領域：
本發明屬於信號分析技術領域，具體涉及一種採用一個主處理器與多個從處理器，把信號實時分解為直流分量與指定頻率的多個交流分量，並獲得每個交流分量的正交分量和幅值的信號分析方法。
背景技術：
在工程中，經常需要把電壓、電流、聲音、振動等信號實時分解為直流分量與指定頻率的多個交流分量，並計算直流分量的數值與各個交流分量的幅值，例如電力系統的諧波與間諧波分析以及機械振動的振動分量分析等。為此，現有技術中已經提出了幾種信號分析方法，雖獲得較好效果，但還存在一些 不足，例如 採用單處理器的信號分析方法，受處理器運算速度限制，數據處理時間和採樣周期長，交流分量個數受限，實時分析性能難以提高；基於遞推傅立葉變換的信號分析方法，需要保存一個完整周期內的全部採樣數據，並且需要計算正弦函數和餘弦函數；基於微分方程形式的針對連續時間信號的信號分析方法，不能直接應用於計算機系統中。採用一階無限衝激響應(IIR)算法的方法，每次迭代的運行時間可能不相等，難以確定定時採樣周期的數值。
發明內容
本發明的目的是提供一種算法結構相對簡單、運算量相對小、運行時間相對短的信號分析方法。為了實現上述目的，本發明提供了一種主從式多處理器實時信號分析方法，採用一個主處理器與N個從處理器執行；其中，主處理器以T秒為採樣周期，定時對被測信號進行採樣並獲得採樣數據，並利用迭代方法獲得直流分量Xtl ;在N個從處理器中，設定正整數K的值，設定NXK個頻率的數值為依次遞增且均不大於2 /T的正數ω η、ω 12、…、ω 1Κ、ω2ι>…、ωΜ，利用迭代方法獲得NXK個交流分量χη、χ12、…、x1K、x21、…、xNK, NXK個正
裡 Zn、Z12、···、Ζικ、ζ2ι、·「、ζΝΚ，並計算 NXK 個估計巾田值 h1、^12、···、&ικ、、···、已服。作為優選，針對所述被測信號的每個採樣數據u[s]，按照下述第一處理方案和第二處理方案中的一種執行，連續的兩個採樣數據分別執行不同的處理方案；其中μ為不大於2 π /T的正數,從處理器序號η分別取值為1,2,…，N ;第一處理方案依次包括以下步驟SlOl :主處理器按式(I)計算直流分量增量Iitl [2]的值，並發送該值到全部從處理器；
權利要求
1.一種主從式多處理器實時信號分析方法，其特徵在於，採用一個主處理器與N個從處理器執行；其中，主處理器以T秒為採樣周期，定時對被測信號進行採樣並獲得採樣數據，並利用迭代方法獲得直流分量Xtl ;在N個從處理器中，設定正整數K的值，設定NXK個頻率的數值為依次遞增且均不大於2 /T的正數to n、co12、…、co1K、co21、…、Wm,利用迭代方法獲得NXK個交流分量xn、x12、…、x1K、x21、…、xm, NXK個正交分量zn、z12、…、z1K、z21、…、zm，並計算NXK個估計幅值 an、a12、…、a1K、a21、 、&■
2.根據權利要求1所述的主從式多處理器實時信號分析方法，其特徵在於，針對所述被測信號的每個採樣數據u[s]，按照下述第一處理方案和第二處理方案中的一種執行，連續的兩個採樣數據分別執行不同的處理方案；其中U為不大於2 /T的正數，從處理器序號n分別取值為1,2，…，N; 第一處理方案依次包括以下步驟 5101:主處理器按式(I)計算直流分量增量Iitl [2]的值，並發送該值到全部從處理器； h0[2} = +W - (x0 + T. l!0[l]) - |X[1] j⑴ 第n個從處理器獲得直流分量增量h[2]的值，把中間變量dn[2]清零後，令k分別取值為1，2，…，K，循環執行式(2)，依次得到交流分量增量hnk[2]、正交分量增量gnk[2]和dn[2]的值；
3.根據權利要求2所述的主從式多處理器實時信號分析方法，其特徵在於，具體包括以下步驟 51:參數設定 主處理器設定採樣周期T、正數y、從處理器個數N的值， 第n個從處理器設定採樣周期T、頻率個數K、遞增的頻率數值《nl、《n2、…、COiik5 52:變量初始化 主處理器設定直流分量X。、直流分量增量hQ[I]以及中間變量djlhdjl]、…、dN[l]的初值，設定標誌字初值為執行第一處理方案，依據採樣周期T設置定時間隔並開始定時， 第n個從處理器設定交流分量Xnl、xn2、…、Xbk,正交分量Znl、Zn2、…、Zhk,交流分量增fihnl [IJ^hn2 [I],…、心[1]和正交分量增量8 1[1]4112[1]、…、gnK[l]的初值； 53:實時分析 在定時採樣時刻，主處理器獲得採樣數據u[s]後，依據標誌字的值，執行第一處理方案或者執行第二處理方案，獲得直流分量Xtl的值，然後修改標誌字的值為對應另一種處理方案， 第n個從處理器在主處理器的控制下，對應地執行第一處理方案或者第二處理方案規定的操作，獲得各個交流分量Xnl、Xn2、…、Xhk、正交分量Znl、Zn2、…、Zrio估計幅值anl、Sn2、…、B1ik的值； 54:循環執行 當採樣周期T定時時間到，返回步驟S3循環執行。
全文摘要
本發明公開了一種主從式多處理器實時信號分析方法，採用一個主處理器與N個從處理器執行；其中，主處理器以T秒為採樣周期，定時對被測信號進行採樣並獲得採樣數據，並利用迭代方法獲得直流分量x0；在N個從處理器中，設定正整數K的值，設定N×K個頻率的數值為依次遞增且均不大於2π/T的正數ω11、ω12、…、ω1K、ω21、…、ωNK，利用迭代方法獲得N×K個交流分量x11、x12、…、x1K、x21、…、xNK，N×K個正交分量z11、z12、…、z1K、z21、…、zNK，並計算N×K個估計幅值a11、a12、…、a1K、a21、…、aNK。本發明的主從式多處理器實時信號分析方法算法結構相對簡單、運算量相對小、運行時間相對短。
文檔編號G01H17/00GK103018558SQ201210504908
公開日2013年4月3日 申請日期2012年11月30日 優先權日2012年11月30日
發明者儲昭碧, 馮小英, 丁明 申請人:合肥工業大學