CN109189717B - 一种多源数据同步采集系统 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种多源数据同步采集系统，包括信号采集模块、信号处理模块和数据输出模块；所述信号采集模块为多源信号传感器，用于采集多源数据；所述信号处理模块包括同步脉冲合成器、ARM处理器和FPGA；所述数据输出模块包括地面站和本地保存；将所述同步脉冲合成器输出的同步脉冲信号作为所述ARM处理器的中断请求信号，当所述ARM处理器收到中断请求信号后，所述ARM处理器同步采集当前缓存内的多源数据，传送所述FPGA进行融合处理后，把融合数据传送至所述地面站或所述本地保存。本发明通过同步脉冲合成器的同步触发，能够实现多源信号传感器的硬同步。

Description

一种多源数据同步采集系统
技术领域
本发明属于数据采集领域，具体的说，涉及了一种多源数据同步采集系统。
背景技术
随着无人机系统的迅速发展，在侦查，森林防火，大气检测等领域应用越来越多。在应用过程中，可见光图像数据、POS数据、红外图像、空气质量数据等异源数据种类越来越多，目前主要采用图像+POS数据方式，气体传感器，使用多种采集设备，不同的数据的格式与协议，数据传输采集频率等各有不同，各个系统相互独立，不能实现数据的联调分析，因此亟需一种用于工程的多源数据同步采集的设备。
为了解决以上存在的问题，人们一直在寻求一种理想的技术解决方案。
发明内容
本发明的目的是针对现有技术的不足，从而提供一种多源数据同步采集系统，以解决不同数据格式和不同数据传输采集频率导致的无法对异源数据进行同步采集的问题。
为了实现上述目的，本发明所采用的技术方案是：一种多源数据同步采集系统，包括信号采集模块、信号处理模块和数据输出模块；
所述信号采集模块为多源信号传感器，用于采集多源数据；
所述信号处理模块包括同步脉冲合成器、ARM处理器和FPGA；
所述数据输出模块包括地面站和本地保存；
将所述同步脉冲合成器输出的同步脉冲信号作为所述ARM处理器的中断请求信号， 当所述ARM处理器收到中断请求信号后，所述ARM处理器同步采集当前缓存内的多源数据，传送所述FPGA进行融合处理后，把融合数据传送至所述地面站或所述本地保存。
基于上述，所述多源数据包括GNSS数据、可见光数据、红外数据、激光雷达数据和IMU姿态数据。
基于上述，所述同步脉冲合成器以GNSS模块产生的1PPS信号作为信号源输入，对其的本地晶振进行误差修正后通过DDS原理产生同步脉冲信号。
基于上述，所述信号采集模块还包括可见光视频解码模块和红外视频解码模块，所述可见光数据和所述红外数据分别经过所述可见光视频解码模块和所述红外视频解码模块解码后的数据放入缓存中，通过VDMA将解码后的数据搬运到FPGA的OSD核对两种视频数据进行画中画功能实现，同时通过字幕叠加的方式将GNSS数据和IMU姿态数据叠加到视频画面中，采用HDMI的方式对外输出。
基于上述，所述ARM处理器对GNSS数据和IMU姿态数据进行解码，再通过FPGA的AXI总线传输到OSD核用于视频画面的叠加，或者通过485通信、232通信或串口直接进行数据对外传输。
本发明相对现有技术具有突出的实质性特点和显著的进步，具体的说，本发明通过同步脉冲合成器的同步触发，能够实现多源信号传感器的硬同步。本发明系统还提供了为视频数据叠加GNSS数据和IMU姿态数据，使每一帧视频画面都有对应的POS信息，针对不同数据源的频率问题，做了针对性的融合和同步处理，从而实现不同数据源的时间同步。
附图说明
图1是本发明的原理框图。
图2是本发明的同步采集原理框图。
具体实施方式
下面通过具体实施方式，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。
实施例1
如图1和图2所示，一种多源数据同步采集系统，包括信号采集模块、信号处理模块和数据输出模块；
所述信号采集模块为多源信号传感器，用于采集多源数据，其中，所述多源数据包括GNSS数据、可见光数据、红外数据、激光雷达数据、IMU姿态数据、大气数据、北斗导航数据等；
所述信号处理模块包括同步脉冲合成器、ARM处理器和FPGA；
所述数据输出模块包括地面站和本地保存；
将所述同步脉冲合成器输出的同步脉冲信号作为所述ARM处理器的中断请求信号， 当所述ARM处理器收到中断请求信号后，所述ARM处理器同步采集当前缓存内的多源数据，传送所述FPGA进行融合处理后，把融合数据传送至所述地面站或所述本地保存。
通过同步脉冲合成器的同步触发，同步采集当前缓存内的视频、位置、姿态、大气等数据，从而实现多源信号传感器的硬同步。
实施例2
本实施例与实施例1的区别在于：所述同步脉冲合成器以GNSS模块产生的1PPS信号作为信号源输入，对其的本地晶振进行误差修正后通过DDS原理产生同步脉冲信号。
现有技术中，多源数据信号往往是以不同的频率传送到同步采集系统中，例如，可见光视频信号是30帧/秒，北斗导航数据是10赫兹/秒，大气数据是1赫兹/3秒，IMU姿态数据则是20赫兹/秒。本发明系统先对这些信号进行缓存处理，而同步脉冲合成器的输出频率是30赫兹/秒，与视频信号相同，即 ARM处理器以30赫兹/秒的频率，同步采集当前缓存里的各项数据。
实施例3
本实施例与实施例1的区别在于，本发明还实现了多源数据输出同步：
所述信号采集模块还包括可见光视频解码模块和红外视频解码模块，所述可见光数据和所述红外数据分别经过所述可见光视频解码模块和所述红外视频解码模块解码后的数据放入缓存中，通过VDMA将解码后的数据搬运到FPGA的OSD核对两种视频数据进行画中画功能实现，同时通过字幕叠加的方式将GNSS数据和IMU姿态数据叠加到视频画面中，采用HDMI的方式对外输出至地面站。
所述ARM处理器对GNSS数据和IMU姿态数据进行解码，再通过FPGA的AXI总线传输到OSD核用于视频画面的叠加，或者通过485通信、232通信或串口直接进行数据对外传输。
不同传感器由于采集频率不同的原因造成数据无法一一对应，本发明通过以视频数据为基准的方式对多源数据进行内插与外推的方式实现采集频率的同步。
最后应当说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制；尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者对部分技术特征进行等同替换；而不脱离本发明技术方案的精神，其均应涵盖在本发明请求保护的技术方案范围当中。

Claims (2)

1.一种多源数据同步采集系统，其特征在于：包括信号采集模块、信号处理模块和数据输出模块；
所述信号采集模块为多源信号传感器，用于采集多源数据；
所述信号处理模块包括同步脉冲合成器、ARM处理器和FPGA；
所述数据输出模块包括地面站和本地保存；
将所述同步脉冲合成器输出的同步脉冲信号作为所述ARM处理器的中断请求信号，当所述ARM处理器收到中断请求信号后，所述ARM处理器同步采集当前缓存内的多源数据，传送所述FPGA进行融合处理后，把融合数据传送至所述地面站或所述本地保存；
所述多源数据包括GNSS数据、可见光数据、红外数据、激光雷达数据和IMU姿态数据；
所述信号采集模块还包括可见光视频解码模块和红外视频解码模块，所述可见光数据和所述红外数据分别经过所述可见光视频解码模块和所述红外视频解码模块解码后的数据放入缓存中，通过VDMA将解码后的数据搬运到FPGA的OSD核对两种视频数据进行画中画功能实现，同时通过字幕叠加的方式将GNSS数据和IMU姿态数据叠加到视频画面中，采用HDMI的方式对外输出；
所述ARM处理器对GNSS数据和IMU姿态数据进行解码，再通过FPGA的AXI总线传输到OSD核用于视频画面的叠加，或者通过485通信、232通信或串口直接进行数据对外传输。
2.根据权利要求1 所述的多源数据同步采集系统，其特征在于：所述同步脉冲合成器以GNSS模块产生的1PPS信号作为信号源输入，对其的本地晶振进行误差修正后通过DDS原理产生同步脉冲信号。
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