一種針對移動體目標異地同步測量數據採集系統及方法
2023-10-09 05:00:44
專利名稱：一種針對移動體目標異地同步測量數據採集系統及方法
技術領域：
本發明涉及電子測量技術領域，尤其涉及一種針對移動體目標異地同步測量數據採集系統及方法。
背景技術：
在現代電子測量中，往往需要針對某一種特定目標的多種參量進行同步測量。進行同步測量的原因往往在於，各測量參量之間存在特定的工作時序聯繫或者各參量之間存在相互影響的邏輯關係，需要通過測量來研究或者驗證這種關係並得到他們之間的準確關係。有時，這些針對同一目標的多種參量的測量獲取並不能在同一個測試點上獲得，而是需要在分布的不同測試點上獲得，這樣為多參量數據的同步帶來了很大困難。例如，研究針對高速動車組(或飛行器)的整車電磁輻射發射問題。該課題需要研究動車組(或飛行器)在運行中對周圍空間所產生的射頻電磁發射，而研究目標的發射量是隨著車輛的具體運行工況而改變的，例如車速、牽引/制動等級等運行參數都會影響車輛的整體發射水平，發動機功率、飛行高度、風速等都可能影響到飛行器的整體發射水平。這就要求，不僅要在地面的固定地點進行測量以獲得車輛(或飛行器)的實時發射水平，還需要將該發射量數據與車輛(或飛行器)上的實時運行工況加以結合。這就意味著，在車輛(或飛行器)上需要部署至少第二套車輛運行參數測量系統，並將兩種(地面和車/機載的)測量同步起來。由於被測目標體在測量過程中是高速移動的，所以無法通過傳統的同步測量方式來進行。傳統的同步測量方式是將多個分布的測量分系統通過一個同步信號來觸發，以保證各分布測量節點的測量同步，即多個分系統之間通過同步信號電纜實現連接。為保證測量的嚴格同步，還需要對不同測量節點與同步控制節點的傳輸距離不同進行相應的同步修正，以補償同步控制信號在傳輸中所產生的延遲差異。而對於存在測量分系統部署於高速移動體上的情形，以上測量方法就無法實施了，原因在於地面分系統與車載/機載分系統無法實現固定的同步信號連接。如果採用無線鏈路來傳輸同步控制信號，由於車載/機載分系統與地面分系統之間存在高速的實時相對運動，如何對該實時變化的傳輸延遲進行精確的估計和補償是一個難以克服的問題。目前，還沒有專門用於上述高速移動體進行分布式同步測量的成熟方法。
發明內容
本發明解決的技術問題是針對高速移動體如何進行分布式同步測量。本發明的基本思路是在分布的測量地點(地面一端和車載/機載一端)分別部署一套針對各自目標參量的半自主式測量系統，並分別配備各自的精確授時裝置(如GPS/北鬥接收系統)，將各自的測量數據以測量數據幀的形式加蓋時間戳。同步控制單元負責將來自地面和車載/機載測量分系統的測量數據幀依據其各自的時間戳來完成分布測量數據的同步組幀，實現完備測量數據集的同步採集。
為了解決以上技術問題，本發明實施例公開了一種針對移動體目標異地同步測量數據採集系統，包括地面採集單元、地面同步授時裝置、車載採集單元、車載授時和定位裝置、地面無線通信裝置、車載無線通信裝置和同步控制單元；所述地面採集單元包括至少一個用於感測移動體目標外部參量數據信息的第一傳感器和至少一個用於測量該外部參量數據信息的第一接收裝置；所述車載採集設備包括至少一個用於感測移動體目標內部參量數據信息的第二傳感器和至少一個用於測量該內部參量數據信息的第二接收裝置；所述地面採集單元和所述地面同步授時裝置將實時的採集數據和實時的授時信息傳送給所述同步控制單元進行處理；所述車載採集單元和所述車載授時和定位裝置通過所述車載無線通信裝置和地面無線通信裝置將包含了精確定時信息的移動體內部參量信息發送給地面的所述同步控制單兀；所述同步控制單元在分別接收到來自地面的外部參量數據信息和來自移動體的內部參量數據信息後，依據與數據綁定的定時信息，對外部參量數據和內部參量數據進行冋步和組裝,完成完備數據集的米集。進一步，作為優選，外部參量數據信息為輻射電磁場。進一步，作為優選，地面同步授時裝置為GPS或北鬥系統。進一步，作為優選，內部參量數據信息為列車的實時牽引電流。進一步，作為優選，車載授時和定位裝置為GPS或北鬥系統。本發明實施例還公開了一種針對移動體目標異地同步測量數據採集方法，包括以下步驟地面參量採集，通過第一傳感器感測移動體目標外部參量數據信息，並進行外部參量數據信息的採集；將實時的外部參量數據信息的採集數據和地面的實時的授時信息傳送給同步控制單元進行處理；車載參量採集，通過第二傳感器感測移動體目標內部參量數據信息，並進行內部參量數據信息的採集；將實時的內部參量數據信息的採集數據和車載的實時的授時信息傳送給同步控制單元進行處理；同步控制單元在分別接收到來自地面的外部參量數據信息和來自移動體的內部參量數據信息後，依據與數據綁定的定時信息，對外部參量數據和內部參量數據進行同步和組裝，完成完備數據集的採集。以上地面參量採集和車載參量採集步驟並無先後順序限定。本發明通過應用採用授時時間戳技術，能夠對高速移動體目標的多種外部/內部參量進行同步測量和數據採集。該方法避免了對同步控制信號的時變無線傳輸延遲進行精確的估計和補償的難題，能夠有效地部署和實施分布式測量方案。該測量方法不僅適用於對上述高速移動體的多參量同步測量，還能夠應用於遠距離分布的大系統的多節點測量方案。
當結合附圖考慮時，通過參照下面的詳細描述，能夠更完整更好地理解本發明以及容易得知其中許多伴隨的優點，但此處所說明的附圖用來提供對本發明的進一步理解，構成本發明的一部分，本發明的示意性實施例及其說明用於解釋本發明，並不構成對本發明的不當限定，其中圖1是本發明實施例一種針對移動體目標異地同步測量數據採集系統示意圖。圖2是本發明實施例一種針對移動體目標異地同步測量數據採集方法流程圖。
具體實施例方式參照圖1-2對本發明的實施例進行說明。為使上述目的、特徵和優點能夠更加明顯易懂，下面結合附圖和具體實施方式
對本發明作進一步詳細的說明。如圖1所示，本發明提供一種針對移動體目標異地同步測量數據採集系統，包括地面子系統100和車載子系統200，地面子系統100包括地面採集單元(I)、地面同步授時裝置(2)、同步控制單元(6)和地面無線通信裝置(5)，車載子系統200包括車載採集單元
(3)、車載授時和定位裝置(4)、車載無線通信裝置(7);所述同步控制單元(6)與所述地面採集單元(I)之間、所述同步控制單元(6)與所述地面同步授時裝置(2)之間、所述同步控制單元(6 )與所述地面無線通信裝置(5 )之間、所述車載無線通信裝置(7 )與所述車載採集單元(3 )之間，以及所述車載無線通信裝置(7 )與所述車載授時和定位裝置(4 )之間通過數據總線及控制總線連接。所述地面無線通信裝置(5)與車載無線通信裝置(7)之間，通過無線通信鏈路實現信息傳輸。下面進一步說明所述監測系統所包括的各單元的具體結構和功倉泛。地面採集單元(I)所述地面採集單元(I)包括至少一個用於感測高速移動體目標外部參量的傳感器和至少一部用於測量該參量信號的接收裝置；所述地面採集單元(I)能夠實時測量並採集高速移動體目標的外部參量信息(如輻射電磁場)，並將測量結果數據實時送給所述同步控制單元(6)進行處理。地面同步授時裝置(2)所述地面同步授時裝置(2)能夠通過GPS或北鬥系統接收授時功能獲得準確的時間信息，並將該時間信息實時送給所述同步控制單元(6)進行處理。車載採集單元(3)所述車載採集設備(3)包括至少一個用於感測高速移動體目標內部參量的傳感器和至少一部用於測量該參量信號的接收裝置；所述車載採集單元(3)能夠實時測量並採集高速移動體目標的內部參量信息(如列車的實時牽引電流或飛行器的發動機輸出功率)，並將測量結果數據實時送給所述地面無線通信裝置(5 )和車載無線通信裝置(7 )進行處理。車載授時/定位裝置(4)所述車載授時/定位裝置(4)能夠通過GPS或北鬥系統接收授時/定位功能獲得準確的時間信息和地理位置信息，並實時送往所述地面無線通信裝置(5)和車載無線通信裝置(7)進行處理。地面無線通信裝置(5)和車載無線通信裝置(7)
所述地面無線通信裝置(5)和車載無線通信裝置(7)之間，通過無線通信鏈路實現信息傳輸；所述車載無線通信裝置(7)能夠將來自所述車載採集單元(3)的移動體內部參量測量數據和來自所述車載授時/定位裝置(4)的時間/地理位置信息進行實時組幀，並通過無線鏈路發送給地面子系統，所述地面無線通信裝置(5)在接收到該數據幀後，將接收到的含有時間戳的測量數據送給所述同步控制單元(6)進行處理。同步控制單元(6)所述同步控制單元(6)例如包括計算機。所述同步控制單元(6)將來自所述地面採集單元(I)的高速移動體目標的外部參量信息數據和通過地面無線通信裝置(5)和車載無線通信裝置(7)傳輸的來自車載子系統的移動體目標的內部參量信息數據幀，依據其各自所附加綁定的時間戳，進行時間軸校準並進行同步組裝，從而實現地面和車載兩部分測量值的同步數據集的採集，並進行顯示和保存。如圖2所示，一種針對移動體目標異地同步測量數據採集方法，包括以下步驟S1、地面參量採集通過第一傳感器感測移動體目標外部參量數據信息，並進行外部參量數據信息的採集；將實時的外部參量數據信息的採集數據和地面的實時的授時信息傳送給同步控制單元進行處理；S2、車載參量採集通過第二傳感器感測移動體目標內部參量數據信息，並進行內部參量數據信息的採集；將實時的內部參量數據信息的採集數據和車載的實時的授時信息傳送給同步控制單元進行處理；以上地面參量採集SI和車載參量採集步驟S2並無先後順序限定。S3、數據同步控制同步控制單元在分別接收到來自地面的外部參量數據信息和來自移動體的內部參量數據信息後，依據與數據綁定的定時信息，對外部參量數據和內部參量數據進行同步和組裝，完成完備數據集的採集。雖然以上描述了本發明的具體實施方式
，但是本領域的技術人員應當理解，這些具體實施方式
僅是舉例說明，本領域的技術人員在不脫離本發明的原理和實質的情況下，可以對上述方法和系統的細節進行各種省略、替換和改變。例如，合併上述方法步驟，從而按照實質相同的方法執行實質相同的功能以實現實質相同的結果則屬於本發明的範圍。因此，本發明的範圍僅由所附權利要求書限定。
權利要求
1.一種針對移動體目標異地同步測量數據採集系統，其特徵在於，包括地面採集單元(I)、地面同步授時裝置(2)、車載採集單元(3)、車載授時和定位裝置(4)、地面無線通信裝置(5 )、車載無線通信裝置(7 )和同步控制單元(6 ); 所述地面採集單元(I)包括至少一個用於感測移動體目標外部參量數據信息的第一傳感器和至少一個用於測量該外部參量數據信息的第一接收裝置； 所述車載採集設備(3)包括至少一個用於感測移動體目標內部參量數據信息的第二傳感器和至少一個用於測量該內部參量數據信息的第二接收裝置； 所述地面採集單元(I)和所述地面同步授時裝置(2)將實時的採集數據和實時的授時信息傳送給所述同步控制單元(6)進行處理； 所述車載採集單元(3)和所述車載授時和定位裝置(4)通過所述車載無線通信裝置(7)和地面無線通信裝置(5)將包含了精確定時信息的移動體內部參量信息發送給地面的所述同步控制單元(6); 所述同步控制單元(6)在分別接收到來自地面的外部參量數據信息和來自移動體的內部參量數據信息後，依據與數據綁定的定時信息，對外部參量數據和內部參量數據進行同步和組裝，完成完備數據集的米集。
2.根據權利要求1所述針對移動體目標異地同步測量數據採集系統，其特徵在於，所述外部參量數據信息為輻射電磁場。
3.根據權利要求1所述針對移動體目標異地同步測量數據採集系統，其特徵在於，所述地面同步授時裝置(2)為GPS或北鬥系統。
4.根據權利要求1所述針對移動體目標異地同步測量數據採集系統，其特徵在於，所述內部參量數據信息為列車的實時牽引電流。
5.根據權利要求1所述針對移動體目標異地同步測量數據採集系統，其特徵在於，所述車載授時和定位裝置(4)為GPS或北鬥系統。
6.一種針對移動體目標異地同步測量數據採集方法，其特徵在於，包括以下步驟: 地面參量採集，通過第一傳感器感測移動體目標外部參量數據信息，並進行外部參量數據信息的採集；將實時的外部參量數據信息的採集數據和地面的實時的授時信息傳送給同步控制單元進行處理； 車載參量採集，通過第二傳感器感測移動體目標內部參量數據信息，並進行內部參量數據信息的採集；將實時的內部參量數據信息的採集數據和車載的實時的授時信息傳送給同步控制單元進行處理； 同步控制單元在分別接收到來自地面的外部參量數據信息和來自移動體的內部參量數據信息後，依據與數據綁定的定時信息，對外部參量數據和內部參量數據進行同步和組裝，完成完備數據集的採集。
全文摘要
本發明公開了一種針對移動體目標異地同步測量數據採集系統及方法，該方法包括以下步驟地面參量採集，通過傳感器感測外部參量數據信息，並進行外部參量數據信息的採集；將實時的外部參量數據信息和地面的實時的授時信息傳送給同步控制單元進行處理；車載參量採集，通過感測內部參量數據信息，並進行內部參量數據信息的採集；將實時的內部參量數據信息和車載的實時的授時信息傳送給同步控制單元進行處理；同步控制單元在分別接收到來自地面的外部參量數據信息和來自移動體的內部參量數據信息後，依據與數據綁定的定時信息，對外部參量數據和內部參量數據進行同步和組裝，完成完備數據集的採集。
文檔編號G01R29/08GK103076502SQ20121055891
公開日2013年5月1日 申請日期2012年12月20日 優先權日2012年12月20日
發明者聞映紅, 陳嵩, 王劍, 張金寶, 劉江, 周克生, 朱雲, 王國棟, 王鳳蘭 申請人:北京交通大學