CN110739969A - 一种信号同步采集系统 - Google Patents

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Tang Zhi Science And Technology Development Of Hu ' Nan Co Ltd
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Abstract

本发明实施例公开了一种信号同步采集系统，数据处理设备和多个信号采集设备中均设置有时间处理模块，以保证数据处理设备与多个信号采集设备之间的时间同步。信号采集设备将采集的模拟信号转化为数据帧传输至数据处理设备。数据处理设备解析出各数据帧的采样点数据、采样频率以及起始采样时间，将各采样点数据按照相应的起始采样时间和采样频率进行时间轴对齐，以实现所有信号采集设备的信号同步。通过设置时间处理模块，保证了数据处理设备和多个信号采集设备时间上的同步，因此数据处理设备仅需根据各数据帧的起始采样时间和采样频率，便可以实现各信号采集设备的信号同步，降低了信号同步的实现难度，提升了信号同步的可靠性。

Description

一种信号同步采集系统
技术领域
本发明涉及信号监测技术领域，特别是涉及一种信号同步采集系统。
背景技术
在监测领域，由于信号的传递性，不同位置的信号采集设备可以接收到来自于同一信号源的信号，为了提高监测分析的准确性，可以由数据处理设备将不同位置信号采集设备采集的来自同一信号源的信号进行相关性分析，进行相关性分析的前提条件是实现不同信号采集设备对来自同一信号源的信号的同步采集。
传统方式中，数据处理设备与信号采集设备之间传输模拟信号，由数据处理设备将模拟信号进行数字化；数据处理设备采用多通道AD转换器，可同时采集多只信号采集设备传输过来的模拟信号，AD转换器的各通道使用相同的采样时钟。在进行数据采集前，数据处理设备先将所需信号采集设备接入相应的AD转换通道，然后在同一采样时钟下进行采集，实现不同信号采集设备信号的同步采集。
但是传统方式下，数据处理设备与信号采集设备之间必须有线连接，在不具备布线条件的情况下无法使用。并且数据处理设备与信号采集设备之间传输模拟信号，易受外部干扰。
可见，如何提升信号同步的可靠性，是本领域技术人员需要解决的问题。
发明内容
本发明实施例的目的是提供一种信号同步采集系统，可以提升信号同步的可靠性。
为解决上述技术问题，本发明实施例提供一种信号同步采集系统，包括数据处理设备和多个信号采集设备；其中，所述数据处理设备和多个信号采集设备中均设置有时间处理模块，以保证所述数据处理设备与多个信号采集设备之间的时间同步；
所述信号采集设备，用于将采集的模拟信号转化为数据帧传输至所述数据处理设备；
所述数据处理设备，用于接收各信号采集设备传输的数据帧，并解析出各数据帧的采样点数据、采样频率以及起始采样时间，将各采样点数据按照相应的起始采样时间和采样频率进行时间轴对齐，以实现所有信号采集设备的信号同步。
可选地，所述时间处理模块包括GPS模块或北斗导航模块；
所述数据处理设备用于根据所述GPS模块或所述北斗导航模块中的卫星时间，调整数据处理设备的自身时间；
所述信号采集设备用于根据所述GPS模块或所述北斗导航模块中的卫星时间，调整信号采集设备的自身时间。
可选地，所述数据处理设备用于将自身时间发送至各信号采集设备；
所述信号采集设备用于根据所述数据处理设备传输的自身时间，调整信号采集设备的自身时间。
可选地，所述时间处理模块包括GPS模块或北斗导航模块；
所述数据处理设备在将自身时间发送至各信号采集设备之前还用于根据所述GPS模块或所述北斗导航模块中的卫星时间，调整自身时间；并将调整后的自身时间发送至各信号采集设备。可选地，所述信号采集设备具体用于将实时采集的模拟信号转化为数据帧传输至所述数据处理设备；
相应的，所述数据处理设备具体用于解析出各数据帧的采样点数据、采样频率和起始采样时间；
从所有起始采样时间中选取取值最大的一个起始采样时间作为参考时间；
根据各数据帧的起始采样时间、采样频率以及所述参考时间，计算各数据帧所需丢弃的采样点个数，以得到信号同步的采样点数据。
可选地，所述数据处理设备具体用于向各信号采集设备发送携带有数据采集时间的采集指令；其中，所述数据采集时间的取值大于所述数据处理设备的当前时间；
所述信号采集设备具体用于接收所述数据处理设备传输的采集指令，当自身时间达到所述数据采样时间时，开始采集模拟信号。
可选地，所述信号采集设备具体用于对采集的模拟信号进行预处理，并根据固定的采样频率将预处理后的模拟信号转换为采样点数据；
按照设定的数据量将所述采样点数据组织成数据帧，并将所述数据帧传输至所述数据处理设备。
可选地，在所述数据帧中携带有信号采集设备的身份信息以及数据帧校验信息。
可选地，所述数据处理设备为诊断仪；所述信号采集设备为传感器。
可选地，所述数据处理设备分别与多个信号采集设备通过数据线连接；或者在所述数据处理设备和多个信号采集设备中均设置无线通信模块，以实现数据处理设备和多个信号采集设备的无线连接。
由上述技术方案可以看出，信号同步采集系统包括数据处理设备和多个信号采集设备；其中，数据处理设备和多个信号采集设备中均设置有时间处理模块，以保证数据处理设备与多个信号采集设备之间的时间同步。信号采集设备，用于将采集的模拟信号转化为数据帧传输至数据处理设备。通过在各信号采集设备中完成信号的模数转换，降低了数据处理设备的工作量。数据处理设备，用于接收各信号采集设备传输的数据帧，并解析出各数据帧的采样点数据、采样频率以及起始采样时间，将各采样点数据按照相应的起始采样时间和采样频率进行时间轴对齐，以实现所有信号采集设备的信号同步。通过在数据处理设备和多个信号采集设备中设置时间处理模块，保证了数据处理设备和多个信号采集设备时间上的同步，因此数据处理设备仅需根据各数据帧的起始采样时间和采样频率，便可以实现各信号采集设备的信号同步，从而便于数据处理设备对信号同步后的采样点数据进行相关性分析，降低了信号同步的实现难度，提升了信号同步的可靠性。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例，下面将对实施例中所需要使用的附图做简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例提供的一种信号同步采集系统的结构示意图；
图2为本发明实施例提供的一种适用于机车走行部诊断的信号同步采集系统的结构示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下，所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护范围。
为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步的详细说明。
接下来，详细介绍本发明实施例所提供的一种信号同步采集系统。图1为本发明实施例提供的一种信号同步采集系统的结构示意图，包括数据处理设备1和多个信号采集设备2；其中，数据处理设备1和多个信号采集设备2中均设置有时间处理模块3，以保证数据处理设备1与多个信号采集设备2之间的时间同步。
数据处理设备1的自身时间指的是数据处理设备1当前运行的时间；信号采集设备2的自身时间指的是信号采集设备2当前运行的时间。
数据处理设备1与多个信号采集设备2之间的时间同步指的是数据处理设备1的自身时间与多个信号采集设备2的自身时间取值相同或者偏差较小，一般小于5微秒。
在本发明实施例中，通过在数据处理设备1和多个信号采集设备2中设置时间处理模块3，实现对数据处理设备1和多个信号采集设备2各自的自身时间的调整，从而保证数据处理设备1和多个信号采集设备2之间的时间同步。
其中，时间处理模块3可以包括高精度时钟和卫星定位模块，其中卫星定位模块可以为GPS模块或北斗导航模块。高精度时钟的精度可以达到微秒级，高精度时钟的当前时间即为设备的自身时间。
GPS模块和北斗导航模块均有其对应的卫星时间，在本发明实施例中，可以将卫星时间作为基准时间。
在实际应用中，数据处理设备1和信号采集设备2时间同步的方式可以有两种，第一种时间同步方式可以是数据处理设备1和信号采集设备2均根据自身设置的时间处理模块3调整自身时间。
以GPS模块或北斗导航模块为例，数据处理设备1可以根据设置的GPS模块或北斗导航模块中的卫星时间，调整数据处理设备1的自身时间；信号采集设备2可以根据设置的GPS模块或北斗导航模块中的卫星时间，调整信号采集设备2的自身时间。
第二种时间同步方式可以是以数据处理设备1的自身时间为基准，调整各信号采集设备2的自身时间。具体的，数据处理设备1可以将自身时间发送至各信号采集设备2；各信号采集设备2用于根据数据处理设备1传输的自身时间，调整信号采集设备的自身时间。
以时间处理模块3包括有GPS模块或北斗导航模块为例，数据处理设备1在向各信号采集设备2发送自身时间之前，可以根据GPS模块或北斗导航模块中的卫星时间，调整自身时间；并将调整后的自身时间发送至各信号采集设备2。
信号采集设备2，用于将采集的模拟信号转化为数据帧传输至数据处理设备1；数据处理设备1，用于接收各信号采集设备2传输的数据帧，并解析出各数据帧的采样点数据、采样频率以及起始采样时间，将各采样点数据按照相应的起始采样时间和采样频率进行时间轴对齐，以实现所有信号采集设备2的信号同步。
信号采集设备2采集信号的时机既可以由自身控制，也可以由数据处理设备1控制。
以自身控制信号采集时机为例，信号采集设备2具体用于将实时采集的模拟信号转化为数据帧传输至数据处理设备1。
由于各信号采集设备2采集模拟信号的时间存在差异，导致各信号采集设备采集的模拟信号不同步，为了实现信号的同步，此时数据处理设备1需要解析出各数据帧的采样点数据、采样频率和起始采样时间；从所有起始采样时间中选取取值最大的一个起始采样时间作为参考时间；根据各数据帧的起始采样时间、采样频率以及参考时间，计算各数据帧所需丢弃的采样点个数，以得到信号同步的采样点数据。
每个信号采集设备2所需丢弃的采样点个数的计算方式类似，以任意一个信号采集设备2为例，可以计算参考时间和该信号采集设备2的起始采样时间的差值，并将该差值和采样频率相乘，得到的乘积即为该信号采集设备2所需丢弃的采样点个数。即根据公式(TX-Tn)*Fs可以计算出信号采集设备需要丢弃的采样点的个数。
其中，TX表示参考时间；Tn表示信号采集设备2的起始采样时间；Fs表示采样频率。
举例说明，信号采集设备a与信号采集设备b各自在采集数据，假设信号采集设备a是在0时0分0秒0毫秒0微秒开始采集的模拟信号，信号采集设备b是在0时0分0秒0毫秒50微秒开始采集的模拟信号。为了将两个信号采集设备所采集的信号对齐，也就是信号的同步，则可以按0时0分0秒0毫秒50微秒进行对齐，也就是说将信号采集设备a在0时0分0秒0毫秒0微秒～0时0分0秒0毫秒50微秒之间采集的数据丢弃即可。假设采样频率为100KHz，则信号采集设备a所需丢弃的采样点个数为(50*10-6-0)*100*103＝5。
以数据处理设备1控制采集时机为例，数据处理设备1具体用于向各信号采集设备2发送携带有数据采集时间的采集指令；其中，数据采集时间的取值大于数据处理设备1的当前时间；相应的，信号采集设备2具体用于接收数据处理设备1传输的采集指令，当自身时间达到数据采样时间时，开始采集模拟信号。
每次信号采集之前，由数据处理设备1以广播方式或点到点方式向各信号采集设备2发送采集指令，采集指令中包含要求信号采集设备2开始采集模拟信号的时间T1，T1滞后于当前时间T2。接收到采集指令的信号采集设备2统一在T1时间开始按相同的采样频率Fs采集模拟信号，从而实现不同的信号采集设备2采集的信号在时间轴上对齐。
在本发明实施例中，为了降低数据处理设备1的工作量，可以将模拟信号的预处理以及模数转换过程交由信号采集设备2执行。具体的，信号采集设备2可以对采集的模拟信号进行预处理，并根据固定的采样频率将预处理后的模拟信号转换为采样点数据；按照设定的数据量将采样点数据组织成数据帧，并将数据帧传输至数据处理设备1。
其中，预处理包括对采集的模拟信号进行放大、滤波、电压或电流转换。
在信号采集设备2中设置AD转换模块，用于根据采样频率将预处理后的模拟信号转换为采样点数据。
其中，所有信号采集设备2所依赖的采样频率取值相同，例如，可以设置为100KHz。
在实际应用中，可以在信号采样设备2中设置晶振和倍分频模块，从而提供100KHz的采样频率。
在本发明实施例中，可以在信号采集设备2和数据处理设备1中均设置数据传输模块。其中，数据传输模块可以包括数据接口，通过数据线将数据接口连接，以实现信号采集设备2和数据处理设备1的数据交互。
除了有线连接的方式外，也可以采用无线通信方式，此时数据传输模块可以包括无线通信模块，例如，蓝牙模块或者wifi模块等。
数据传输模块可以将采样点数据按照设定的数据量组织成数据帧，并将数据帧传输至数据处理设备1的数据传输模块。
在具体实现中，可以根据实际需求设定数据量的大小。例如，可以将数据量设定为100000，即按每100000个采样点数据组成一个数据帧。
在数据帧中除了可以携带采样频率和起始采样时间外，还可以携带有信号采集设备2的身份信息以及数据帧校验信息，以便于数据处理设备1对接收的数据帧进行校验。
数据帧的组成可以为如下形式：5byte帧头+1byte帧标识符+1byte信号采集设备的身份信息+4字节采样频率+8字节起始采样时间+100000个采样点+4byte CRC校验信息。
数据处理设备1可以对接收到的数据帧进行CRC校验，对校验正确的数据帧解析出采样点数据、起始采样时间和信号采集设备2的身份信息，将各信号采集设备2的采样点数据按时间轴对齐后，可以进行相关性分析形成诊断分析结果。
本发明实施例提供的信号同步采集系统适用于机车走行部的故障诊断，其中数据处理设备1可以为诊断仪；信号采集设备2可以为振动/冲击复合传感器。
如图2所示为适用于机车走行部诊断的信号同步采集系统的结构示意图，根据振动/冲击复合传感器所需实现的功能，可以划分为信号处理模块、AD转换模块、数据传输模块、采样控制模块和时间处理模块。根据诊断仪所需实现的功能，可以划分为数据传输模块、数据处理模块、数据存储模块和时间处理模块组成。
振动/冲击复合传感器由信号处理模块、AD转换模块、数据传输模块、采样控制模块、时间处理模块组成。其中，信号处理模块采集振动/冲击信号，将振动/冲击信号转换为振动/冲击电模拟信号并进行放大、滤波、电压转换后输出至AD转换模块；AD转换模块按固定采样频率100kHz将经过信号处理模块处理后的振动/冲击电模拟信号转换为采样点后输出至数据传输模块；数据传输模块将振动/冲击采样点按每100000个采样点组织成一个数据帧，数据帧的组成可以为：5byte帧头+1byte帧标识符+1byte信号采集设备标识符+4字节采样频率+8字节起始采样点的采样时间标签+100000个采样点+4byte CRC校验信息，将数据帧发送给数据处理单元。采样控制模块中包含晶振和倍分频模块，向AD转换模块提供100kHz的采样频率；时间处理模块中具有精度为微秒级的高精度时钟模块和卫星定位模块，如GPS模块，GPS模块用于与导航定位卫星建立时间同步，高精度时钟模块用于向其他模块提供高精度时间信息。
诊断仪由数据传输模块、数据处理模块、数据存储模块和时间处理模块组成。其中，数据传输模块一方面接收振动/冲击复合传感器发送过来的数据帧并传输给数据处理模块，另一方面可以将诊断仪要发送给振动/冲击复合传感器的数据(如数据帧应答)组织成数据帧发送给振动/冲击复合传感器；数据处理模块对数据帧进行CRC校验，对校验正确的数据帧解析出采样点数据、起始采样时间和振动/冲击复合传感器的身份信息，将各传感器的采样点数据按时间轴对齐后进行相关性分析，形成诊断分析结果；数据存储单元用于存储串口通信状态数据、振动/冲击样本数据和诊断分析结果；时间处理模块中具有精度为微秒级的高精度时钟模块和GPS模块，GPS模块用于与导航定位卫星建立时间同步，高精度时钟模块用于向其他模块提供高精度时间信息。
在实际应用中，针对于机车走行部的故障诊断，信号同步采集系统可以由1台诊断仪和8只振动/冲击复合传感器组成，诊断仪与各振动/冲击复合传感器之间可以通过物理连接，含电源线和串口通信线。
诊断仪与振动/冲击复合传感器在上电启动后通过GPS模块分别与导航卫星进行时间同步，从而实现诊断仪与振动/冲击复合传感器之间、振动/冲击复合传感器之间的时间同步，诊断仪与振动/冲击复合传感器在后续工作过程中监控自身时间与导航卫星之间的时间误差是否超过5微秒，超过则以导航卫星的时间基准对自身时间进行校准；每一只振动/冲击复合传感器各自独立进行数据采集，如下内容将以示例形式来说明系统如何实现不同振动/冲击复合传感器采集的数据按时间轴对齐。
以振动/冲击复合传感器自身控制信号采集时机为例，振动/冲击复合传感器将采集的数据以数据帧的形式发送给诊断仪：与振动/冲击复合传感器1对应的数据帧为D1，对应的时间标签为T1为0时0分0秒0毫秒0微秒；与振动/冲击复合传感器2对应的数据帧为D2，对应的时间标签为T2为0时0分0秒0毫秒50微秒；与振动/冲击复合传感器3对应的数据帧为D3，对应的时间标签为T3为0时0分0秒0毫秒100微秒；与振动/冲击复合传感器4对应的数据帧为D4，对应的时间标签为T4为0时0分0秒0毫秒150微秒；与振动/冲击复合传感器5对应的数据帧为D5，对应的时间标签为T5为0时0分0秒0毫秒200微秒；与振动/冲击复合传感器6对应的数据帧为D6，对应的时间标签为T6为0时0分0秒0毫秒250微秒；与振动/冲击复合传感器7对应的数据帧为D7，对应的时间标签为T7为0时0分0秒0毫秒300微秒；与振动/冲击复合传感器8对应的数据帧为D8，对应的时间标签为T8为0时0分0秒0毫秒350微秒；
诊断仪解析出T1～T8并进行排序，找出最大的时间标签T8；
诊断仪丢弃各振动/冲击复合传感器在T8时刻以前采集的采样点即实现不同振动/冲击复合传感器采集的数据按时间轴对齐：
振动/冲击复合传感器1应丢弃的采样点数为：(T8-T1)*Fs＝(350*10-6-0)*100000＝35；
振动/冲击复合传感器2应丢弃的采样点数为：(T8-T2)*Fs＝(350*10-6-50*10-6)*100000＝30；
振动/冲击复合传感器3应丢弃的采样点数为：(T8-T3)*Fs＝(350*10-6-100*10-6)*100000＝25；
振动/冲击复合传感器4应丢弃的采样点数为：(T8-T4)*Fs＝(350*10-6-150*10-6)*100000＝20；
振动/冲击复合传感器5应丢弃的采样点数为：(T8-T5)*Fs＝(350*10-6-200*10-6)*100000＝15；
振动/冲击复合传感器6应丢弃的采样点数为：(T8-T6)*Fs＝(350*10-6-250*10-6)*100000＝10；
振动/冲击复合传感器7应丢弃的采样点数为：(T8-T7)*Fs＝(350*10-6-300*10-6)*100000＝5。
以诊断仪控制各传感器的采集时机为例，工作基本过程如下：
诊断仪与振动/冲击复合传感器在上电启动后通过GPS模块分别与导航卫星进行时间同步，从而实现诊断仪与振动/冲击复合传感器之间、振动/冲击复合传感器之间的时间同步，诊断仪与振动/冲击复合传感器在后续工作过程中监控自身时间与导航卫星之间的时间误差是否超过5微秒，超过则以导航卫星的时间基准对自身时间进行校准。
每次数据采集之前，由诊断仪以广播方式或点到点方式向振动/冲击复合传感器发送数据采集指令，指令中包含要求振动/冲击复合传感器开始采集数据的时间T1，T1滞后于当前时间T2；接收到数据采集指令的振动/冲击复合传感器统一在T1时间开始按相同的采样频率Fs采集数据，从而实现不同的振动/冲击复合传感器采集的数据在时间轴上对齐，以下以1台诊断仪8只振动/冲击复合传感器进行说明：
1)诊断仪以广播方式向振动/冲击复合传感器下发采集指令：
a)诊断仪在0时0分0毫秒0微秒(T2)以广播方式向8只振动/冲击复合传感器发送采集指令，指令中要求各振动/冲击复合传感器在0时0分0毫秒50微秒(T1)时开始采集数据；
b)各振动/冲击复合传感器在接收到采集指令后，在其时钟为0时0分0毫秒50微秒(T1)时开始采集数据，从而实现各振动/冲击复合传感器数据采集同步。
2)诊断仪以点到点方式向振动/冲击复合传感器下发采集指令：
a)诊断仪在0时0分0毫秒0微秒(T2)以广播方式向第1只振动/冲击复合传感器发送采集指令，指令中要求第1只振动/冲击复合传感器在0时0分0毫秒50微秒(T1)时开始采集数据；诊断仪在0时0分0毫秒5微秒以广播方式向第2只振动/冲击复合传感器发送采集指令，指令中要求第2只振动/冲击复合传感器在0时0分0毫秒50微秒(T1)时开始采集数据；诊断仪依次向其他6只振动/冲击传感器发送数据采集指令，指令中均要求对应的振动/冲击复合传感器在0时0分0毫秒50微秒(T1)时开始采集数据；
b)各振动/冲击复合传感器在接收到采集指令后，在其时钟为0时0分0毫秒50微秒(T1)时开始采集数据，从而实现各振动/冲击复合传感器数据采集同步。
本发明实施例将信号采集设备之间的信号同步采集问题转化为信号采集设备之间时间同步问题，在实现信号采集设备的时间同步后，可通过上述介绍的时间轴对齐的方式实现信号采集设备之间的信号同步。
由上述技术方案可以看出，信号同步采集系统包括数据处理设备和多个信号采集设备；其中，数据处理设备和多个信号采集设备中均设置有时间处理模块，以保证数据处理设备与多个信号采集设备之间的时间同步。信号采集设备，用于将采集的模拟信号转化为数据帧传输至数据处理设备。通过在各信号采集设备中完成信号的模数转换，降低了数据处理设备的工作量。数据处理设备，用于接收各信号采集设备传输的数据帧，并解析出各数据帧的采样点数据、采样频率以及起始采样时间，将各采样点数据按照相应的起始采样时间和采样频率进行时间轴对齐，以实现所有信号采集设备的信号同步。通过在数据处理设备和多个信号采集设备中设置时间处理模块，保证了数据处理设备和多个信号采集设备时间上的同步，因此数据处理设备仅需根据各数据帧的起始采样时间和采样频率，便可以实现各信号采集设备的信号同步，从而便于数据处理设备对信号同步后的采样点数据进行相关性分析，降低了信号同步的实现难度，提升了信号同步的可靠性。
以上对本发明实施例所提供的一种信号同步采集系统进行了详细介绍。说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的装置而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。
专业人员还可以进一步意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、计算机软件或者二者的结合来实现，为了清楚地说明硬件和软件的可互换性，在上述说明中已经按照功能一般性地描述了各示例的组成及步骤。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本发明的范围。
结合本文中所公开的实施例描述的方法或算法的步骤可以直接用硬件、处理器执行的软件模块，或者二者的结合来实施。软件模块可以置于随机存储器(RAM)、内存、只读存储器(ROM)、电可编程ROM、电可擦除可编程ROM、寄存器、硬盘、可移动磁盘、CD-ROM、或技术领域内所公知的任意其它形式的存储介质中。

Claims (10)

1.一种信号同步采集系统，其特征在于，包括数据处理设备和多个信号采集设备；其中，所述数据处理设备和多个信号采集设备中均设置有时间处理模块，以保证所述数据处理设备与多个信号采集设备之间的时间同步；
所述信号采集设备，用于将采集的模拟信号转化为数据帧传输至所述数据处理设备；
所述数据处理设备，用于接收各信号采集设备传输的数据帧，并解析出各数据帧的采样点数据、采样频率以及起始采样时间，将各采样点数据按照相应的起始采样时间和采样频率进行时间轴对齐，以实现所有信号采集设备的信号同步。
2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述时间处理模块包括GPS模块或北斗导航模块；
所述数据处理设备用于根据所述GPS模块或所述北斗导航模块中的卫星时间，调整数据处理设备的自身时间；
所述信号采集设备用于根据所述GPS模块或所述北斗导航模块中的卫星时间，调整信号采集设备的自身时间。
3.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述数据处理设备用于将自身时间发送至各信号采集设备；
所述信号采集设备用于根据所述数据处理设备传输的自身时间，调整信号采集设备的自身时间。
4.根据权利要求3所述的系统，其特征在于，所述时间处理模块包括GPS模块或北斗导航模块；
所述数据处理设备在将自身时间发送至各信号采集设备之前还用于根据所述GPS模块或所述北斗导航模块中的卫星时间，调整自身时间；并将调整后的自身时间发送至各信号采集设备。
5.根据权利要求1-4任意一项所述的系统，其特征在于，所述信号采集设备具体用于将实时采集的模拟信号转化为数据帧传输至所述数据处理设备；
相应的，所述数据处理设备具体用于解析出各数据帧的采样点数据、采样频率和起始采样时间；
从所有起始采样时间中选取取值最大的一个起始采样时间作为参考时间；
根据各数据帧的起始采样时间、采样频率以及所述参考时间，计算各数据帧所需丢弃的采样点个数，以得到信号同步的采样点数据。
6.根据权利要求1-4任意一项所述的系统，其特征在于，所述数据处理设备具体用于向各信号采集设备发送携带有数据采集时间的采集指令；其中，所述数据采集时间的取值大于所述数据处理设备的当前时间；
所述信号采集设备具体用于接收所述数据处理设备传输的采集指令，当自身时间达到所述数据采样时间时，开始采集模拟信号。
7.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述信号采集设备具体用于对采集的模拟信号进行预处理，并根据固定的采样频率将预处理后的模拟信号转换为采样点数据；
按照设定的数据量将所述采样点数据组织成数据帧，并将所述数据帧传输至所述数据处理设备。
8.根据权利要求7所述的系统，其特征在于，在所述数据帧中携带有信号采集设备的身份信息以及数据帧校验信息。
9.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述数据处理设备为诊断仪；所述信号采集设备为传感器。
10.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述数据处理设备分别与多个信号采集设备通过数据线连接；或者在所述数据处理设备和多个信号采集设备中均设置无线通信模块，以实现数据处理设备和多个信号采集设备的无线连接。
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111542038A (zh) * 2020-05-14 2020-08-14 浙江强脑科技有限公司 具有时间同步功能的蓝牙组网系统
CN113358120A (zh) * 2021-06-04 2021-09-07 广东人工智能与先进计算研究院 一种传感器的采样方法以及相关装置
CN113611007A (zh) * 2021-08-05 2021-11-05 北京百姓车服网络科技有限公司 一种数据处理方法及数据采集系统
CN114235446A (zh) * 2021-11-18 2022-03-25 浙江众合科技股份有限公司 一种应用于列车转向架的在线智能诊断系统

Citations (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20050171740A1 (en) * 2002-05-15 2005-08-04 Ermme Synchronous multi-channel acquisition system for measuring physical parameters, acquisition module used and method implemented in such a system
US20090080290A1 (en) * 2007-09-21 2009-03-26 Ray Clifford H Method and apparatus for correcting the timing function in a nodal seismic data acquisition unit
CN102054344A (zh) * 2009-10-27 2011-05-11 西安迅腾科技有限责任公司 基于无线传感器网络的草坪环境监测系统及其监测方法
CN102664630A (zh) * 2012-04-28 2012-09-12 重庆大学 一种机械系统内部多路信号同步获取方法
US20120274793A1 (en) * 2009-12-08 2012-11-01 Rd-Tek Co., Ltd. System and method for synchronizing video and sensor signals
CN103825749A (zh) * 2014-02-28 2014-05-28 北京腾控科技有限公司 基于网络和分布式供电的级联式同步大规模数据采集系统
CN105068121A (zh) * 2015-07-30 2015-11-18 吉林大学 一种井下多节点信号采集同步误差校正装置及方法
US9423822B1 (en) * 2013-03-14 2016-08-23 The Mathworks, Inc. Automatic data acquisition subsystem synchronization and sample rate arbitration
EP3085012A1 (en) * 2013-12-16 2016-10-26 Telefonaktiebolaget LM Ericsson (publ) Feedback based adaptation of multicast transmission offset
US20160373617A1 (en) * 2014-02-25 2016-12-22 Rd-Tek Co., Ltd. System and method for synchronizing video signal and wireless sensor signal
CN107577626A (zh) * 2017-09-04 2018-01-12 苏州军盾科技有限公司 一种基于北斗的同步数据采集装置、方法及系统
CN108847921A (zh) * 2018-07-06 2018-11-20 哈尔滨工业大学（深圳） 分布式振动连续监测系统
CN109116289A (zh) * 2018-11-15 2019-01-01 国网山东省电力公司电力科学研究院 一种高压互感器群运行状态实时采集系统

Patent Citations (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20050171740A1 (en) * 2002-05-15 2005-08-04 Ermme Synchronous multi-channel acquisition system for measuring physical parameters, acquisition module used and method implemented in such a system
US20090080290A1 (en) * 2007-09-21 2009-03-26 Ray Clifford H Method and apparatus for correcting the timing function in a nodal seismic data acquisition unit
CN102054344A (zh) * 2009-10-27 2011-05-11 西安迅腾科技有限责任公司 基于无线传感器网络的草坪环境监测系统及其监测方法
US20120274793A1 (en) * 2009-12-08 2012-11-01 Rd-Tek Co., Ltd. System and method for synchronizing video and sensor signals
CN102664630A (zh) * 2012-04-28 2012-09-12 重庆大学 一种机械系统内部多路信号同步获取方法
US9423822B1 (en) * 2013-03-14 2016-08-23 The Mathworks, Inc. Automatic data acquisition subsystem synchronization and sample rate arbitration
EP3085012A1 (en) * 2013-12-16 2016-10-26 Telefonaktiebolaget LM Ericsson (publ) Feedback based adaptation of multicast transmission offset
US20160373617A1 (en) * 2014-02-25 2016-12-22 Rd-Tek Co., Ltd. System and method for synchronizing video signal and wireless sensor signal
CN103825749A (zh) * 2014-02-28 2014-05-28 北京腾控科技有限公司 基于网络和分布式供电的级联式同步大规模数据采集系统
CN105068121A (zh) * 2015-07-30 2015-11-18 吉林大学 一种井下多节点信号采集同步误差校正装置及方法
CN107577626A (zh) * 2017-09-04 2018-01-12 苏州军盾科技有限公司 一种基于北斗的同步数据采集装置、方法及系统
CN108847921A (zh) * 2018-07-06 2018-11-20 哈尔滨工业大学（深圳） 分布式振动连续监测系统
CN109116289A (zh) * 2018-11-15 2019-01-01 国网山东省电力公司电力科学研究院 一种高压互感器群运行状态实时采集系统

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
T. LENNVALL, J. ÅKERBERG, E. HANSEN AND K. YU: "A new wireless sensor network TDMA timing synchronization protocol", 2016 IEEE 14TH INTERNATIONAL CONFERENCE ON INDUSTRIAL INFORMATICS (INDIN) *
李凯成: "基于水下设备专用控制器的光纤数传系统", 知网 *

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111542038A (zh) * 2020-05-14 2020-08-14 浙江强脑科技有限公司 具有时间同步功能的蓝牙组网系统
CN113358120A (zh) * 2021-06-04 2021-09-07 广东人工智能与先进计算研究院 一种传感器的采样方法以及相关装置
CN113358120B (zh) * 2021-06-04 2022-08-05 广东人工智能与先进计算研究院 一种传感器的采样方法以及相关装置
CN113611007A (zh) * 2021-08-05 2021-11-05 北京百姓车服网络科技有限公司 一种数据处理方法及数据采集系统
CN114235446A (zh) * 2021-11-18 2022-03-25 浙江众合科技股份有限公司 一种应用于列车转向架的在线智能诊断系统

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