CN103336458B

CN103336458B - 采集时间控制模式下的多线程数据采集系统同步控制方法

Info

Publication number: CN103336458B
Application number: CN201310178987.1A
Authority: CN
Inventors: 彭苏萍; 许献磊; 杨峰; 杜翠; 彭猛
Original assignee: China University of Mining and Technology Beijing CUMTB
Current assignee: China University of Mining and Technology CUMT; China University of Mining and Technology Beijing CUMTB
Priority date: 2013-05-15
Filing date: 2013-05-15
Publication date: 2014-08-13
Anticipated expiration: 2033-05-15
Also published as: CN103336458A

Abstract

本发明涉及采集时间控制模式下的多线程数据采集系统同步控制方法，属于探地雷达的探测技术领域，本方法包括：建立三个时间控制变量(时、分、秒)作为预设的采集时间并输入计时器中，计时结果与其它两个控制变量一起作为独立线程间的信息交互载体并进行和布尔运算，其结果作为不同线程的同步控制信号；通过对控制变量的赋值和相应的判据函数则实现了该模式下多线程的同步控制；此外，写入线程预置的判据函数则实现了对所有采集数据的存储。本发明基于计算机控制理论，实现了探地雷达多线程采集系统的控制功能。

Description

采集时间控制模式下的多线程数据采集系统同步控制方法

技术领域

本发明属于探地雷达技术的工程探测领域，特别涉及一种按键控制模式下的探地雷达多线程数据采集系统中多个相互独立线程间的信息交互和同步控制方法，实现了采集系统的控制功能。

背景技术

探地雷达(GPR)是一种快速、高效、无损探测的物探方法。传统的探地雷达设备的数据采集系统通常采用等效采样方式，这种采样方法采样速度低(每秒发射和接收的脉冲数仅为50)，对硬件要求也比较低，单一线程即可完成采样工作。随着雷达快速探测需求的增加，单一线程已无法满足高采样速率(每秒发射和接收的脉冲数1×10⁵个以上，采样率可达8GSamples/s以上)和高数据量存储(每秒钟要存储数据量达1吉以上)的要求，所以多线程数据采集系统成为一个发展方向。

若是用多个线程来协同完成探地数据采集中不同的存取任务(任务包括雷达数据采集，头文件数据采集和数据写入)，其优点是可以加快数据存取速度，大大提高数据采集系统的整体性能。但对多线程数据采集系统来说，最重要的难题则是如何实现多个相互独立线程间的信息交互和同步控制。

发明内容

本发明的目的是为解决多线程采集系统中的同步控制难题，提出一种基于按键控制模式的多线程数据采集系统同步控制方法，本发明基于计算机控制理论，并利用计算机实现了探地雷达多线程采集系统的同步控制功能。

本发明方法用多个线程来完成探地数据采集中不同的存取任务，任务包括雷达数据采集，头文件数据采集和数据写入，多个线程在数据采集和写入过程中各自都以循环形式相互独立工作；所述数据采集和写入过程包括以下步骤：

1)在任意一个雷达数据采集线程中设置三个整型变量A、B、C，分别表示预设的采集时间：时、分、秒，用于控制雷达数据采集的时间；在所有线程中设置一个全局控制变量D，用于各线程间结束信息的传递；各个线程设置自身的局部控制变量E_i，i＝1、2、…p，p为线程的个数(p的取值范围根据实现采样速率和PC机的CPU的数目而选择，一般取值范围为4-8)，该局部变量表示其所在线程的运行正确与否；三种控制变量均有两个状态：“T”、“F”；

2)对所述雷达数据采集线程的整型变量A、B、C单位转化为以秒为单位的变量值Q，转化方法为：变量A乘以3600，变量B乘以60，变量A、B的两个乘积结果与C相加得到Q；另外，在该雷达数据采集线程中设置一个计时器，并将Q作为输入参数输入到该计时器中，计时器以数据采集开始时刻点为起始点，并记录采集的时间，如果记录的采集时间小于Q，则该线程输出控制信号S₁为“F”，如果记录的采集时间大于Q，则该线程输出控制信号S₁为“T”；

3)各线程中分别对所述控制信号S₁、和变量D、E_i进行布尔“或”运算(BOO)；所述BOO规则为：设置采集时间的雷达数据采集线程中，如果输入的S₁、D、和E_i全部为“F”，则该雷达数据采集线程输出控制信号S₂为“F”，如果输入的S₁、D、和E_i至少有一个是“T”，则该雷达数据采集线程输出控制信号S₂为“T”；其它雷达数据采集线程中，如果输入的D、和E_i全部为“F”，则该雷达数据采集线程输出控制信号S_2j(j＝1、2、…m-1，m为头文件采集线程的个数)为“F”，如果输入的D、和E_i至少有一个是“T”，则该雷达数据采集线程输出控制信号S_2j为“T”；各头文件采集线程中，如果输入的D、和E_i全部为“F”，则该头文件采集线程输出控制信号S_3q(q＝1、2、…v，v为头文件采集线程的个数)为“F”，如果输入的D、和E_i至少有一个是“T”，则该头文件采集线程输出控制信号S_3q为“T”；各数据写入线程中，如果输入的D、和E_i全部为“F”，则该数据写入线程输出控制信号S_4k(k＝1、2、…r，r为数据写入线程的个数)为“F”，如果输入的D、和E_i至少有一个是“T”，则该数据写入线程输出控制信号S_4k为“T”；

4)各个线程输出的控制信号(S₂、S_2j、S_3q或S_4k)控制着各自循环进程(F1)：如果控制信号为“F”则该线程继续运行，并将该控制信号赋值(AO)给全局控制变量D，重复步骤2)；如果该线程输出控制信号为“T”，则将该控制信号赋值给全局控制变量D，同时对于雷达数据采集和头文件数据采集线程运行结束(End)，对数据写入线程则转至步骤5)；

所述数据写入线程还包括以下步骤：

5)检测各数据写入线程中的数据是否全部被写入硬盘(F2)，如果检测结果显示该线程数据全部写入，则该写入线程运行结束(End)，如果检测结果显示该线程数据没有全部写入，则该写入线程继续运行，重复步骤2)，从而确保采集到的所有数据都被存储起来。

附图说明

图1为本发明的4线程数据采集系统的同步控制流程图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细描述，图1为本发明的4线程数据采集系统的同步控制流程图：

本实施例中用到的计算机CPU为4核I7处理器，雷达数据采样设备为AcqirisU1065A数字化仪，其实时采样率可达到8GSamples/s。头文件数据采样设备有测量轮编码器和QSB-M采集设备。多线程数据采集系统分为4个线程，多线程数据采集系统的同步控制流程如图1所示，4个线程在数据采集和写入过程中各自都以循环形式相互独立工作。其中雷达数据采集任务由线程1和线程2完成，头文件数据采集任务由线程3完成，数据写入任务由线程4完成。雷因Labview开发环境有其固有的语言优势，本实施例的控制方法是在Labview环境中开发设计的程序。Labview是美国国家仪器(NI)公司研制开发的图形化编程语言，由其开发出来的程序都称为VI。一个VI由3部分组成，程序前面板(FrontPanel)、框图程序(DiagramProgram)、图标/连接端口(Icon/Terminal)。其中，前面板是图形化用户界面，用于设置输入数值和观察输出量。框图程序是在后台用图形化编程语言编制的，每一个前面板都有一个框图程序与之对应。

本实施例所述数据采集和写入过程包括以下步骤：

1)在第一个雷达数据采集线程中设置三个整型变量A、B、C，分别表示预设的采集时间：时、分、秒，用于控制雷达数据采集的时间；在所有线程中设置一个全局控制变量D，用于各线程间结束信息的传递；各个线程设置自身的局部控制变量E_i，i＝1、2、3、4，4为线程的个数，该局部变量表示其所在线程的运行正确与否；三种控制变量均有两个状态：“T”、“F”；

2)第一个雷达数据采集线程对整型变量A、B、C进行单位转化处理，转化为以秒为单位的变量值Q，转化方法为：变量A乘以3600，变量B乘以60，两个乘积结果与C相加即可得到Q；另外，在该雷达数据采集线程中设置一个计时器，并将Q作为输入参数输入到该计时器中，计时器以数据采集开始时刻点为起始点，并记录采集的时间，如果记录的采集时间小于Q，则该线程输出控制信号S₁为“F”，如果记录的采集时间大于Q，则该线程输出控制信号S₁为“T”；

3)各线程中分别对所述控制信号S₁、和变量D、E_i进行布尔“或”运算(BOO)；所述BOO规则为：第一个雷达数据采集线程中，如果输入的S₁、D、和E₁全部为“F”，则该雷达数据采集线程输出控制信号S₂为“F”，如果输入的S₁、D、和E₁至少有一个是“T”，则该雷达数据采集线程输出控制信号S₂为“T”；第二个雷达数据采集线程中，如果输入的D、和E₂全部为“F”，则该雷达数据采集线程输出控制信号S₂₁为“F”，如果输入的D、和E₂至少有一个是“T”，则该雷达数据采集线程输出控制信号S₂₁为“T”；头文件采集线程中，如果输入的D、和E₃全部为“F”，则该头文件采集线程输出控制信号S₃₁为“F”，如果输入的D、和E₃至少有一个是“T”，则该头文件采集线程输出控制信号S₃₁为“T”；数据写入线程中，如果输入的D、和E₄全部为“F”，则该数据写入线程输出控制信号S₄₁为“F”，如果输入的D、和E₄至少有一个是“T”，则该数据写入线程输出控制信号S₄₁为“T”；

4)各个线程输出的控制信号(S₂、S₂₁、S₃₁或S₄₁)控制着各自循环进程(F1)：如果控制信号为“F”则该线程继续运行，并将该控制信号赋值(AO)给全局控制变量D，重复步骤2)；如果该线程输出控制信号为“T”，则将该控制信号赋值给全局控制变量D，同时对于雷达数据采集和头文件数据采集线程运行结束(End)，对数据写入线程则转至步骤5)；

所述数据写入线程还包括以下步骤：

5)检测各数据写入线程中的数据是否全部被写入硬盘(判据为F2)，如果检测结果显示该线程数据全部写入，则该写入线程运行结束(End)，如果检测结果显示该线程数据没有全部写入，则该写入线程继续运行，重复步骤2)，从而确保采集到的所有数据都被存储起来。

Claims

1.一种采集时间控制模式下的多线程数据采集系统同步控制方法，其特征在于，采用多个线程来完成探地数据采集中不同的存取任务，存取任务包括雷达数据采集，头文件数据采集和数据写入，多个线程在数据采集和写入过程中各自根据控制信号以循环形式相互独立工作；所述数据采集和写入过程包括以下步骤：

1）在任意一个雷达数据采集线程中设置三个整型变量A、B、C，分别表示预设的采集时间：时、分、秒，用于控制雷达数据采集的时间；在所有线程中设置一个全局控制变量D，用于各线程间结束信息的传递；各个线程设置自身的局部控制变量E_i, i=1、2、…p, p为总线程的个数，该局部变量表示其所在线程的运行正确与否；三种控制变量均有两个状态：“T”、“F”，分别表示是与否；

2）对所述雷达数据采集线程的整型变量A、B、C单位转化为以秒为单位的变量值Q，转化方法为：变量A乘以3600，变量B乘以60，变量A、B的两个乘积结果与C相加得到Q；另外，在该雷达数据采集线程中设置一个计时器，并将Q作为输入参数输入到该计时器中，计时器以数据采集开始时刻点为起始点，并记录采集的时间，如果记录的采集时间小于Q，则该线程输出控制信号S₁为“F”，如果记录的采集时间大于Q，则该线程输出控制信号S₁为“T”；

3）各线程中分别对所述控制信号S_1、和变量D、E_i进行布尔“或”运算（BOO）；所述运算（BOO）规则为：设置采集时间的雷达数据采集线程中，如果输入的S₁、D、和E_i全部为“F”，则该雷达数据采集线程输出控制信号S₂为“F”，如果输入的S₁、D、和E_i至少有一个是“T”，则该雷达数据采集线程输出控制信号S₂为“T”；其它雷达数据采集线程中，如果输入的D、和E_i全部为“F”，则该雷达数据采集线程输出控制信号S_2j（j=1、2、…m-1, m为头文件采集线程的个数）为“F”，如果输入的D、和E_i至少有一个是“T”，则该雷达数据采集线程输出控制信号S_2j为“T”；各头文件采集线程中，如果输入的D、和E_i全部为“F”，则该头文件采集线程输出控制信号S_3q（q=1、2、…v, v为头文件采集线程的个数）为“F”，如果输入的D、和E_i至少有一个是“T”，则该头文件采集线程输出控制信号S_3q为“T”；各数据写入线程中，如果输入的D、和E_i全部为“F”，则该数据写入线程输出控制信号S_4k（k=1、2、…r, r为数据写入线程的个数）为“F”，如果输入的D、和E_i至少有一个是“T”，则该数据写入线程输出控制信号S_4k为“T”。