CN102324943B - 动态可配置传感器底盘 - Google Patents

Abstract

提供用于配置传感器底盘(102)的方法和系统(100，200)。在所提供的方法中，可由传感器底盘(102)远程接收用于对输入信号进行压缩取样的参数集合。此外，用于对输入信号进行压缩取样的压缩取样协议可根据远程接收的参数集合动态确定。具体来说，可动态确定压缩取样协议，以实现预期取样性能。随后，按照所确定压缩取样协议对输入信号进行压缩取样。

Description

动态可配置传感器底盘

技术领域

一般来说，本发明的实施例涉及取样技术，更具体来说，涉及用于对感兴趣信号进行压缩取样的系统和方法。

背景技术

数字数据获取过程的成功对信号处理硬件和软件施加巨大压力以便支持更高分辨率、更密集取样、大量传感器以及甚至更大量模态。按常规，数字数据获取过程采用Nyquist-Shannon取样定理，该定理提供以Nyquist速率(rate)(即以两倍带宽)对数据的均匀取样。但是，大多数信号是稀疏的，并且在以例如频率、小波或时间的线性变换域表示时包含接近或等于零的若干系数。因此，以对于任何带限数据作为最坏情况阈值的Nyquist速率对这些稀疏信号进行取样引起对信号的过取样。这种过取样还可引起不必要的计算、存储和电池要求，由此严重限制例如相机、微阵列和无线传感器网络的数字装置的能力和性能。

压缩感测(CS)是提供使用低于Nyquist(sub-Nyquist)取样速率对稀疏信号进行有效取样的框架的新兴领域。通过采用CS，能够甚至在噪声存在的情况下也以低于Nyquist取样速率从随机投影的小集合完美重构或者鲁棒近似稀疏信号。具体来说，CS将先验信号稀疏信息用于在存在噪声的情况下估计信号并且解决信号恢复和成像问题。此外，每个压缩取样的测量可包括实质相同的信息量，由此简化编码和量化过程。

因此，压缩感测已经应用于各种技术领域，例如库存管理、国土安全、卫生保健、磁共振成像(MRI)和地理感测应用。但是，大多数CS系统是为特定应用要求定制的，其中各CS组件定制构建成执行特定功能集合。这种定制给使用对多个信号进行取样以便实现特征丰富应用的多个传感器的装置的可用空间、功率和计算资源增加负担。此外，这些定制组件的使用限制CS系统的可缩放性和适应性。另外，这类配置无法允许对现有功能或者所检测软件和硬件差错的动态缓解进行更新。

因此，可希望开发一种用于甚至在没有与信号和对应应用有关的先前知识或假设的情况下也对多个信号进行压缩取样的通用取样技术。具体来说，需要一种根据指定参数集合动态配置CS协议以便实现预期功能并且实现预期取样性能的自适应系统和方法。

发明内容

根据本技术的多方面，提供一种用于配置传感器底盘(chassis)的方法。该方法包括远程接收用于对输入信号进行压缩取样的参数集合。此外，用于对输入信号进行压缩取样的CS协议可根据远程接收的参数集合来确定，以实现预期取样性能。随后，按照所确定的CS协议对输入信号进行压缩取样。

根据本技术的另一方面，公开一种传感器底盘。该传感器底盘包括接收输入信号的接收器以及远程接收用于对输入信号进行压缩取样的参数集合的处理子系统。此外，处理子系统可根据远程接收的参数集合动态确定用于对输入信号进行压缩取样的CS协议，以实现预期取样性能。为此，传感器底盘可包括一个或多个可编程滤波器，其中每个可编程滤波器具有其值可按照所确定的CS协议进行调整的至少一个设定。随后，传感器底盘按照所确定的CS协议对输入信号进行压缩取样。

附图说明

在参照附图阅读以下详细描述时，会更好地理解本技术的这些及其它特征、方面和优点，在附图中，相似符号在整个附图中表示相似部件，其中：

图1是根据本技术的多方面便于传感器底盘的动态配置的系统的示范环境的框图；

图2是根据本技术的多方面动态确定用于对输入信号进行压缩取样的CS协议的传感器底盘的框图；

图3是示出根据本技术的多方面用于动态配置传感器底盘的示范方法的流程图；

图4是多个输入信号特性的图形表示；以及

图5是示出根据本技术的多方面对输入信号进行压缩取样的另一示范方法的流程图。

具体实施方式

以下描述提供一种用于动态配置传感器底盘以对输入信号进行压缩取样的技术。具体来说，以下所述的实施例描述一种传感器底盘以及一种用于根据一个或多个所接收参数动态配置传感器底盘以便对输入信号进行压缩取样的方法。虽然以下描述仅包括几个实施例，但是本技术可在对多个感兴趣信号进行压缩取样的许多不同操作环境和系统中实现。作为举例，本技术可用于环境监测、库存管理、国土安全、卫生保健、磁共振成像(MRI)和无线感测应用。将在以下部分参照图1来论述适用于实施本技术的各个实现的示范环境。

图1示出根据本技术的多方面便于传感器底盘102的动态配置的示范环境100。为了清晰起见，将在监测用于评估紧急情况的环境100的上下文中描述本技术的示范实现。在一个实施例中，环境100可包括第一传感器104，用于感测穿过环境100中特定区域的第一输入信号106，如射频(RF)信号。环境100还可包括第二传感器108，用于监测第二信号110。第二信号110可包括在第一输入信号106所穿过的特定区域中的例如温度、光线或湿度的空间变化现象。但是，为了便于论述，将参照用于对第一输入信号106进行压缩取样的传感器底盘102的动态配置来描述本技术。此外，可领会，虽然图1示出两个传感器，但是可按照应用或用户要求部署更少或更多传感器来感测环境100中的更少或更多信号和对应参数集合。在一个实施例中，参数集合可包括与第一输入信号106关联的环境数据、第一输入信号106的特性等。作为举例，环境数据可包括环境噪声带宽、环境噪声占空比(dutycycle)、环境噪声功率谱密度、环境噪声平均功率和环境噪声峰值功率中的至少一个。此外，输入信号特性可包括输入信号带宽、输入信号占空比、输入信号功率谱密度、输入信号平均功率和输入信号峰值功率中的至少一个。

另外，参数集合还可包括与传感器底盘102对应的参数(传感器底盘参数)和指定预期取样性能的标准。作为举例，传感器底盘参数可包括待使用的模数转换器(ADC)的类型、取样速率、每个样本的预期位数或者它们的组合。此外，预期取样性能可对应于第一输入信号106与按照所确定CS协议重构的信号之间的最大可接受差。本文所使用的术语“最大可接受差”定义为与第一输入信号106在电压或功率域相差不超过某个确定量的重构。

根据本技术的多方面，可将参数集合传送给通过通信网络114在通信上耦合到传感器104和108的计算装置112。通信网络114可包括例如LAN和电缆的有线网络以及例如WLAN、蜂窝网络和/或卫星网络的无线网络的任一种或两种。具体来说，参数集合可由计算装置112通过通信网络114远程接收。这些参数一般可称作远程接收参数集合。本文所使用的术语“远程接收参数集合”指的是可由计算装置112通过操作上耦合到传感器104和108中至少一个的接收器116、用户接口118、通过通信网络114耦合到计算装置112的数字通信链路120或者数据仓库(repository)122来间接接收的参数集合。但是，在某些实施例中，术语“远程接收参数集合”指的是可由传感器底盘102在通信网络114上通过操作上耦合到传感器104和108中至少一个的接收器116、用户接口118、数字通信链路120或数据仓库122间接接收的参数集合。

此外，根据本技术的多方面，计算装置112可评估远程接收的参数集合，以便确定与第一输入信号106和预期应用和/或用户要求对应的一个或多个特性。例如，在特定区域中发生火灾的情况下，一个或多个障碍物可能阻塞至出口的某些通道。计算装置112可评估在特定时间间隔期间从安置在特定区域之内或周围的传感器104和108所接收的参数集合。具体来说，计算装置112可评估可由第二传感器108检测到的温度的变化，以便有效地定位火灾。另外，计算装置112还可评估由第一传感器104所检测的特定区域中一个或多个物体的确定位置的变化，以便查明物体是否已经移动以对出口造成障碍。因此，该评估可允许保安人员快速有效地定位和疏散人群。为此，计算装置112可包括用于评估所接收参数集合的处理器124和存储器126。作为举例，处理器124可包括一个或多个微处理器、微型计算机、微控制器、双核处理器等。处理器可根据远程接收的参数集合来动态确定用于对第一输入信号106进行压缩取样的CS协议。具体来说，处理器124可评估参数集合，以便确定可由传感器底盘102用于对第一输入信号106进行压缩取样以便实现预期取样性能的CS协议。

根据本技术的另一个方面，处理器124可将与所确定CS协议对应的一个或多个指令存储在耦合到计算装置112的存储装置上。在一种当前考虑的配置中，处理器124可将与所确定CS协议对应的一个或多个指令存储在取样控制单元128上。在这种配置中，取样控制单元128可以是从计算装置112和/或传感器底盘102物理去除的独立单元。在一个实施例中，独立取样控制单元128最初可在通信上耦合到计算装置112，以便于处理器124编程并且将一个或多个指令存储在取样控制单元128上。随后，由处理器124这样编程的取样控制单元128可在通信上耦合到传感器底盘102，以便根据所确定CS协议对第一输入信号106进行压缩取样。根据本技术的多方面，取样控制单元128可包括存储器装置、可编程装置和/或通过在操作上耦合到传感器底盘102的控制装置所接收的指令中的至少一个。具体来说，在一个实现中，取样控制单元128可包括现场可编程门阵列(FPGA)。FPGA实现可允许多个CS协议的动态配置，因而给传感器底盘102提供极大可缩放性和适应性。备选地，取样控制单元128可实现为光盘、磁带、致密盘等。因此，该示范实现可实现制造一种通用传感器底盘，它可‘即时(onthefly)’配置成动态选择适当CS协议以便对任何接收的输入信号进行取样。这种通用传感器底盘可减少制造和操作传感器底盘所涉及的时间和复杂度。另外，通用传感器底盘还可便于根据输入信号的结构和环境条件对多个输入信号进行取样。

转到图2，提供动态确定CS协议以对输入信号进行压缩取样的传感器底盘202的一个实施例的框图200。为此，传感器底盘202可包括接收器204和例如用户接口、键盘等一个或多个输入装置206，以便接收例如图1中第一输入信号106的输入信号和对应的参数集合。具体来说，在本实施例中，传感器底盘202可从图1中传感器104和108的集合中至少一个、耦合到输入装置206的用户接口、图1中数字通信链路120和图1中数据仓库122远程接收输入信号106和对应的参数集合。相应地，传感器104和108的集合、用户接口、数字通信链路120和数据仓库122可在通信上耦合到传感器底盘202。传感器底盘202还可包括耦合到处理子系统214的数字化系统208、取样控制单元210和存储器212，用于对所接收输入信号106进行取样。在图2所示的实施例中，取样控制单元210可与图1的取样控制单元128具有一个或多个结构和/或功能相似性。但是，在图2所示的实施例中，取样控制单元210可以是传感器底盘202的整体部分，并且可以不是与取样控制单元128相似的独立单元。

根据本技术的多方面，处理子系统214可使用与取样的控制信号106对应的一个或多个参数来监测传感器底盘202的取样性能。在没有实现预期取样性能的情况下，传感器底盘202可通过耦合到传感器底盘202的输出装置218提供告警。随后，在某些实施例中，处理子系统214还可定制所确定CS协议，以便在通过输出装置218接收到告警时实现预期取样性能。作为举例，输出装置218可包括例如显示器和闪光的可视指示符以及例如喇叭的音频指示符，等。另外，传感器底盘202可包括用于操作传感器底盘202的电源216。电源216可包括电池、线路功率、太阳能或风力供电电池等，以便适合预期应用和部署需要。作为举例，在空中取样系统中，传感器底盘202可使用太阳能供电电池作为电源216，而在深海取样系统中，铅酸电池可用作电源216。

因此，传感器底盘202可提供一种通用平台，它可动态配置为对多个输入信号进行压缩取样，而无需与输入信号或预期应用有关的任何先前知识。相应地，传感器底盘202的通用性质可极大地减少制造时间和复杂度。另外，该动态配置能力还可实现使用相同传感器底盘22的大量应用的实现，由此降低部署成本和工作量。相应地，处理子系统214可分析输入信号106和对应的参数集合，以便动态确定适当CS协议以实现预期取样性能。随后，数字化系统208可使用所确定CS协议来对输入信号106进行压缩取样、记录和重构。为此，数字化系统208可包括ADC220、时钟222、至少一个可编程滤波器224和记录装置226，用于对输入信号106进行取样和记录。因此，在本实施例中，可配备传感器底盘202以在无需例如图1中计算装置112的任何附加处理装置的情况下实现各种应用。

在某些实施例中，处理子系统214可预处理输入信号106，以便准确捕获与输入信号106对应的重要信息。作为举例，该重要信息可包括与输入信号106对应的一个或多个特性，例如输入信号结构、输入信号带宽、输入信号峰值功率等。处理子系统214可使用该重要信息来引入感测分集，以便向输入信号106提供不同签名或指纹。此外，处理子系统214可分析对应的参数集合，以便确定例如环境噪声的环境数据和传感器底盘特性。具体来说，处理子系统214可评估例如ADC220取样速率的传感器底盘特性和/或预期取样性能标准，以便确定用于对输入信号106有效取样的CS协议。在一个实施例中，处理子系统214可查询耦合到传感器底盘202的数据仓库122，以便确定用于对输入信号106进行压缩取样的适当CS协议。为此，数据仓库122可包括使用例如用于天文成像的提取(distilled)感测技术、用于非高斯噪声的非凸面(nonconvex)压缩感测等常规技术为不同输入信号所设计的多个CS协议。因此，根据本技术的多方面，处理子系统214可查询数据仓库122，以便根据与输入信号106和先前用于对输入信号106进行压缩取样的CS协议对应的先前所存储相关性(若有的话)来确定CS协议。在一个实施例中，处理子系统214可选择与所存储相关性对应的CS协议来对输入信号106进行压缩取样。在某些其它实施例中，处理子系统214还可按照应用或用户要求定制所选CS协议，以便实现预期取样性能。

此外，处理子系统214可向取样控制单元210传递与所确定CS协议对应的一个或多个指令。

随后，取样控制单元210可根据所确定CS协议调整与可编程滤波器224对应的一个或多个设定，以便实现预期取样性能。例如，一个或多个设定可对应于对滤出噪声的预期带宽、预期取样速率、输入信号106的占空比、预期取样精度、每个样本的位数等的选择。

可编程滤波器224的配置可使传感器底盘202能够按照所确定CS协议对输入信号106进行压缩取样。相应地，传感器底盘202可将ADC220和时钟222用于将模拟输入信号106转换成量化周期离散时间样本的序列。随后，记录装置226可记录经取样输入信号106，然后该经取样输入信号可被处理子系统214进行重构。

转到图3，示出描述用于配置例如图1中传感器底盘102或者图2中传感器底盘202的传感器底盘的示范方法的流程图300。该方法可在计算机可执行指令的一般上下文中描述，计算机可执行指令可位于例如存储器存储装置的本地和远程计算机存储介质的任一个或两者中。此外，在图3中，该方法示为表示可通过硬件、软件或者它们的组合来实现的操作序列的逻辑流程图中的框集合。各种操作在框中示出，以便说明一般在远程接收参数集合、CS协议确定和压缩取样阶段期间执行的功能。在软件的上下文中，框表示在由一个或多个处理器运行时执行所述操作的计算机指令。描述该方法的顺序并不是旨在被理解为限制，而是任何数量的所述框可按照任何顺序进行组合，以便实现本文所公开的方法或者等效的备选方法。另外，在没有背离本文所述主题的精神和范围的情况下，可从方法中删除个别框。

CS协议的确定一般需要使用重要信息，例如与输入信号对应的参数集合。本文所使用的术语“参数集合”可指与例如图1中输入信号106的输入信号对应的一个或多个参数的集合。根据本技术的多方面，参数集合可包括与输入信号关联的环境数据、输入信号的特性、与传感器底盘对应的参数以及指定预期取样性能的标准。该方法开始于步骤302，其中传感器底盘远程接收用于对输入信号进行压缩取样的参数集合。在一个实施例中，传感器底盘可从用户接口、数据仓库、传感器集合、数字通信链路或者它们的组合远程接收参数集合。为此，用户接口、数据仓库、传感器集合和/或数字通信链路可在通信上耦合到传感器底盘。作为举例，操作员可通过用户接口输入环境数据、输入信号特性、传感器底盘参数或预期取样性能标准。备选地，传感器底盘可通过例如图1中通信网络114的通信网络从传感器集合接收一些或全部参数。

随后，在步骤304，传感器底盘可根据远程接收的参数集合来动态确定用于对输入信号进行压缩取样的CS协议，以便实现预期取样性能。如前面所述，例如图2中处理子系统214的处理子系统可用于通过评估所接收的参数集合来动态确定CS协议。作为举例，处理子系统214可分析所接收的环境数据，以便评估周围环境对预期取样性能的影响。如前面所述，处理子系统214可评估与例如环境噪声带宽和/或环境噪声占空比的环境数据对应的指定值，同时确定用于对第一输入信号106进行压缩取样的适当CS协议。类似地，处理子系统214还可考虑指定待使用ADC的类型、取样速率和每个样本的位数中至少一个的传感器底盘参数，以便确定CS协议。作为举例，在一个实现中，传感器底盘可包括例如图2中ADC220的24位ADC，而预期取样性能可能要求仅12位的精确度。相应地，所确定CS协议可改变与传感器底盘中适当可编程滤波器对应的一个或多个值，以便仅使用与ADC对应的24位中的前12位。

根据本技术的多方面，处理子系统还可定制所确定CS协议，以便实现预期取样性能。如前面所述，预期取样性能可对应于输入信号与按照所确定CS协议重构的信号之间的最大可接受差。作为举例，在图像压缩应用中，处理子系统可确定不仅考虑图像结构和图像内相关性而且在图像重构期间还遵循指定误差极限的CS协议。

此外，根据本技术的多方面，处理子系统可确定CS协议，以便有效地利用该结构和其它输入信号特性，例如输入信号功率谱密度、输入信号平均功率等。将参照图4更详细地论述处理子系统可如何确定用于对输入信号进行压缩取样的适当CS协议的示范实现。

图4示出与例如图1中输入信号106的输入信号对应的多个输入信号特性的图形表示400。图表402示出在没有任何输入信号的情况下的功率谱密度迹线404。相应地，传感器底盘假定所示功率谱为噪声，如周围环境噪声或接收器系统噪声。此外，图表406示出与输入信号对应的功率谱密度。该功率谱密度曲线图可提供可在确定用于对输入信号进行取样的CS协议时使用的一个或多个信号特性。例如，图表406指示在由参考标号408所表示的频率之上不存在任何输入信号能量。接收器前端可相应地编程为在这个频率之上提供锐截止(cut-off)。类似地，图表406也指示在由参考标号410所表示的频率之下不存在任何可感知输入信号能量。另外，图表406指示在由参考标号412与参考标号414所标识的频率之间不存在任何可感知输入信号能量。传感器底盘可使用这些信号特性来确定可实现配置与例如图2中可编程滤波器224的一个或多个带通滤波器对应的适当设定的CS协议。

类似地，图表416是在耦合到传感器底盘的例如接收器204的接收器的前端所接收的总功率的表示。在某个时刻的总功率可定义为在该时刻在所有频率上的功率谱密度之和。图表416指示输入信号418仅在所示时间段上间断存在。因此，在确定CS协议时，可指定总功率的阈值420，使得压缩取样可以仅在总功率等于或超过阈值420时启用。此外，所示输入信号特性可用作信号类别的标识符。具体来说，输入信号特性可识别与输入信号对应的信号类别。相应地，在一个实施例中，传感器底盘可根据所识别输入信号类别来查询耦合到传感器底盘的数据仓库中存储的信号库，以便确定用于对输入信号进行取样的适当CS协议。如前面所述，例如图2中数据仓库122的数据仓库可包括输入信号类别与先前用于对相应输入信号进行压缩取样的CS协议之间的先前所存储相关性。这种实现可极大减少确定用于对多个输入信号进行压缩取样的适当CS协议所需的处理时间和工作量。

又参照图3，在步骤306，可通过采用在图3中步骤304动态确定的CS协议对输入信号进行压缩取样。此外，在步骤308，传感器底盘可以可选地监测传感器底盘的取样性能，以便检查CS协议是否按照预期取样性能产生重构的信号。另外，传感器底盘可在确定没有实现预期取样性能时通过例如图2中输出装置218的输出装置来提供可视和/或音频告警。备选地，根据预期应用要求，传感器底盘可在确定实现预期取样性能时提供告警。

因此，示范方法描述一种用于动态配置传感器底盘以便甚至在与输入信号或预期应用对应的先前信息不可用的情况下也对输入信号进行压缩取样的技术。因此，本技术允许制造通用传感器底盘，它可动态配置成实现变化的应用要求，由此减少建立和操作CS系统所涉及的时间和复杂度。根据本技术的其它方面，提供并且将参照图5更详细地论述用于通过使用便携取样控制单元对输入信号进行压缩取样的示范方法的备选实施例。

图5是示出使用例如图1中取样控制单元128的便携取样控制单元对输入信号进行压缩取样的备选方法的流程图500。流程图500对应于图1的描述，其中取样控制单元128作为独立单元可用，它可被编程并且随后耦合到传感器底盘，以便于对输入信号的压缩取样。可注意到，流程图500的一个或多个步骤可对应于参照图3所述的流程图300的一个或多个步骤。因此，这类步骤在流程图500的随后描述中可能不作详细论述。

如前面参照图3的步骤302所述，在步骤502，传感器底盘可远程接收用于对输入信号进行压缩取样的参数集合。此外，在步骤504，传感器底盘可根据远程接收的参数动态确定用于对输入信号进行压缩取样的CS协议。具体来说，传感器底盘可评估参数集合，以便动态选择或定制CS协议，使得实现预期取样性能，如参照图3的步骤304所述。

随后，在步骤506，取样控制单元可编程为存储与所确定CS对应的一个或多个指令。根据本技术的多方面，取样控制单元可以是例如参照图1所述的取样控制单元128的独立单元。此外，如前面所述，取样控制单元可包括存储器装置、可编程装置、控制装置和数字控制链路中的至少一个。作为举例，取样控制单元可包括FPGA、光盘、磁带、致密盘等。一旦存储一个或多个指令，取样控制单元则可在通信上耦合到传感器底盘，用于适当改变与多个可编程滤波器对应的一个或多个设定的值，如步骤508所示。具体来说，取样控制单元可根据所确定CS协议改变一个或多个设定，以便实现预期取样性能。

因此，根据本技术的多方面，现场部署的通用传感器底盘可远程接收或检测表示待取样输入信号的参数集合。可根据可包括应用和用户要求的远程接收参数集合来确定用于对输入信号进行取样的适当CS协议。与所确定CS协议对应的指令可存储在取样控制单元上。随后，具有已存储指令的取样控制单元可安装在通用传感器底盘中。因此，取样控制单元可便于通用传感器底盘按照所确定CS协议对输入信号进行压缩取样，以便实现预期取样性能，如步骤510所示。此外，如前面参照图3的步骤308所述，在步骤512，取样控制单元可以可选地向传感器底盘提供用于监测传感器底盘取样性能的指令。具体来说，传感器底盘可根据从取样控制单元所接收的指令来检查所确定CS协议是否按照预期取样性能产生重构的信号。另外，在确定没有实现预期取样性能时，取样控制单元可指示传感器底盘通过耦合到传感器底盘的输出装置提供告警。因此，取样控制单元被单独编程并且以后设置在通用传感器底盘中以实现预期功能的能力赋予传感器底盘实现大量便携性。

因此，上文所述的示范系统和方法实现多个CS协议的动态配置，以便根据输入信号的结构、环境条件以及应用和用户要求对多个输入信号进行取样。动态配置能力允许对变化应用要求的快速适应，而无需附加或新的硬件，由此节省空间和电池电力。此外，动态配置还允许校正或缓解可在部署传感器底盘之后检测的编程错误。更具体来说，示范方法实现制造一种通用传感器底盘，它可部署在任何位置并且‘即时，配置为对各种不同应用的多个输入信号进行取样。

虽然本文仅说明和描述了本发明的某些特征，但是本领域技术人员会想到多种修改和变更。因此要理解，随附权利要求书旨在涵盖落入本发明真实精神之内的所有这类修改和变更。

元件列表

100示范环境

102传感器底盘

104第一传感器

106第一输入信号

108第二传感器

110第二输入信号

112计算装置

114通信网络

116接收器

118用户接口

120数字通信链路

122数据仓库

124处理器

126存储器

128取样控制单元

200备选实施例

202传感器底盘

204接收器

206输入装置

208数字化系统

210取样控制单元

212存储器

214处理子系统

216电源

218输出装置

220模数转换器

222时钟

224可编程滤波器

226记录装置

300用于对输入信号进行压缩取样的方法

302-308用于对输入信号进行压缩取样的方法步骤

400输入信号特性的图形表示

402示出在没有任何输入信号情况下的功率谱密度迹线的图表

404功率谱密度迹线

406示出输入信号的功率谱密度迹线的图表

408在其之上不存在输入信号能量的频率

410在其之下不存在输入信号能量的频率

412在其之后不存在输入信号能量的频率

414在其之前不存在输入信号能量的频率

416表示在接收器的前端所接收的输入信号的总功率的图表

418输入信号

420阈值

500用于对输入信号进行压缩取样的备选方法

502-510用于对输入信号进行压缩取样的方法步骤

Claims (8)

1.一种用于监测用于评估紧急情况的环境的方法，所述方法包括：

安置一个或多个传感器，用于感测输入信号和所述环境中的对应参数集合，所述输入信号穿过所述环境的特定区域；

配置接收器以接收所述输入信号和所述参数集合用于对输入信号进行压缩取样，并且在通信上将所述接收器耦合到传感器底盘；

配置计算装置以从适合根据接收的参数集合对所述输入信号进行压缩取样的多个压缩取样协议动态选择压缩取样协议，以实现预期取样性能；

最初在通信上将便携取样控制单元耦合到所述计算装置，其中所述便携取样控制单元配置成存储对应于所选压缩取样协议的一个或多个指令；以及

在配置成存储所述一个或多个指令之后，在通信上将所述便携取样控制单元耦合到所述传感器底盘，

其中，所述传感器底盘配置成按照存储在所述便携取样控制单元上的对应于所选压缩取样协议的所述一个或多个指令对所述输入信号进行压缩取样，其中所述压缩取样使用低于Nyquist取样速率；以及

评估压缩取样的输入信号并且基于所述评估允许执行对应的紧急响应。

2.如权利要求1所述的方法，其中，接收的参数集合包括与所述输入信号关联的环境数据、所述输入信号的特性、与所述传感器底盘对应的参数以及指定所述预期取样性能的标准。

3.如权利要求1所述的方法，还包括：

监测所述传感器底盘的取样性能；以及

如果没有实现所述预期取样性能则告警。

4.如权利要求1所述的方法，还包括：在确定没有实现所述预期取样性能时，定制所确定压缩取样协议。

5.一种传感器底盘(102)，包括：

接收器(116)，接收输入信号；

处理子系统(214)，其：

远程接收用于对所述输入信号进行压缩取样的参数集合，

从多个压缩取样协议动态选择压缩取样协议以实现预期取样性能，所述多个压缩取样协议适合根据远程接收的参数集合和所述输入信号与所述多个压缩取样协议中至少之一之间的所存储相关性对所述输入信号进行压缩取样；

便携取样控制单元，其最初在通信上耦合到计算装置，并且配置成存储与来自所述计算装置的所选压缩取样协议相对应的一个或多个指令，并且在存储了所述一个或多个指令之后在通信上耦合到所述传感器底盘，

一个或多个可编程滤波器，每个可编程滤波器具有至少一个设定，其中与所述至少一个设定中每个对应的值按照所确定压缩取样协议进行调整，

其中所述传感器底盘(102)按照与所选压缩取样协议相对应的所述一个或多个指令对所述输入信号进行压缩取样。

6.如权利要求5所述的传感器底盘(102)，其中所述便携取样控制单元(128，210)包括存储器装置、可编程装置和控制装置中的至少一个。

7.如权利要求5所述的传感器底盘(102)，其中，所述处理子系统(214)还：

监测所述传感器底盘(102)的取样性能；以及

根据所监测取样性能生成告警。

8.如权利要求5所述的传感器底盘(102)，还包括数据仓库(122)，用于存储多个压缩取样协议以及所述多个压缩取样协议中每个与至少一个输入信号之间的相关性。