CN110865395A - 激光雷达数据异步采集同步处理方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种激光雷达数据异步采集同步处理方法，用于解决现有激光雷达数据处理方法实用性差的技术问题。技术方案是激光雷达的模拟数据采集包括近场数据采集、远场数据采集和气溶胶数据采集三路，其中近场采集不仅仅采集信号数据，还包含信噪判断标志位，远场和气溶胶只采集信号数据，三路数据的采集分别在三个独立的线程中，三路数据的处理依托于近场采集的信噪判断标志位且数据载体只有一个，要求采集完成填充数据然后推送到队列中，通过采用异步采集同步处理的方法，在三个独立线程中按照次序采集三路数据，并推送到队列中处理数据，切实有效的解决多路信号采集后数据处理次序混乱的问题，实用性好。

Description

激光雷达数据异步采集同步处理方法

技术领域

本发明涉及一种激光雷达数据处理方法，特别涉及一种激光雷达数据异步采集同步处理方法。

背景技术

在气象学中，大气温度、湿度及气溶胶是重要的大气气象及物理参数，也是精细结构大气观测的基本参数。采用激光雷达采集大气数据是当前一种非常实用的技术应用。其中对激光雷达的数据处理，文献“申请公布号是CN108169767 A的中国发明专利”公开了一种自校正转动拉曼激光雷达测温系统及其反演方法。该方法通过建立在硬件端采用光谱分光系统和控制探测系统结合的方式处理激光雷达数据。但是数据的采集和数据的处理同步问题没有得到很好的解决，因为在多路信号数据采集和单路数据处理的过程中，多路数据采集次序需要保持和数据处理次序同步进行，这其中数据同步问题的解决需要一种切实可行的方法，解决其中的硬件数据采集和软件数据处理的同步问题。

发明内容

为了克服现有激光雷达数据处理方法实用性差的不足，本发明提供一种激光雷达数据异步采集同步处理方法。该方法激光雷达的模拟数据采集包括近场数据采集、远场数据采集和气溶胶数据采集三路，其中近场采集不仅仅采集信号数据，还包含信噪判断标志位，远场和气溶胶只采集信号数据，三路数据的采集分别在三个独立的线程中，三路数据的处理依托于近场采集的信噪判断标志位且数据载体只有一个，要求采集完成填充数据然后推送到队列中，通过采用异步采集同步处理的方法，在三个独立线程中按照次序采集三路数据，并推送到队列中处理数据，切实有效的解决多路信号采集后数据处理次序混乱的问题，实用性好。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案：一种激光雷达数据异步采集同步处理方法，其特点是包括以下步骤：

步骤一、异步数据采集，激光雷达温度数据采集包括近场信号采集、远场信号采集和气溶胶信号采集三路。首先创建三个线程用于三路同步采集，并创建数据传送载体，传送载体包含信噪信号、近场数组、远场数组和气溶胶数组，创建数据临时存放数据载体，临时存放数据载体包含信噪信号、近场数组、远场数组、气溶胶数组、近场采集完成信号、远场采集完成信号和气溶胶采集完成信号，其中近场数据数据采集包括信号数组和信噪信号，近场一次采集完成后把当前获取到的信噪信号赋值给临时存放数据载体的信号位，并拷贝信号数据到临时存放数据载体中的近场数组中，设置临时存放数据载体中的近场采集完成信号为真，远场一次采集完成后把信号数组拷贝给数组载体临时存放数据载体中的远场数据数组，设置临时存放数据载体中的远场采集完成信号为真，气溶胶一次采集完成后把信号数组拷贝给数组载体临时存放数据载体中的气溶胶数据数组，并设置临时存放数据载体中的气溶胶采集完成信号为真。即一次多路采集完成。

步骤二、同步信号判断，三路数据采集彼此独立，首先判断临时存放数据载体中的近场采集完成信号、远场采集完成信号和气溶胶采集完成信号是否都为真，且三个独立的采集线程中都存在一样的判断，三路都为真不符合，则当前线程沉睡一毫秒，并持续做判断和沉睡操作。三路采集信号都为真，则立即加锁，防止其他两路线程进入判断中，然后立即拷贝临时存放数据载体中的信噪信号和近场数据、远场数据和气溶胶数据到数据传送载体中，然后立即判断队列锁信号，为假则持续判断，为真则推送数据传送载体到数据队列中。立即释放队列锁、同步锁，设置近场采集信号、远场采集信号和气溶胶采集信号为假，开始下一次采集。

步骤三、同步加锁释放，同步加锁过程中包括一个信号判断循环和一个同步信号锁，三路判断中，其中任意一路采集未完成，其他两路则需要进入等待状态，且在等待状态下需要判断是否自己的信号占用是否被释放，如果未释放则说明数据并未入队列，仍然需要持续判断，如果自己的信号占用被释放，则说明三路数据已经在某一路中被推送到队列中，则立即跳出循环，开始下一次数据采集。如果存在特殊情况多路同时判断信号为真，则首先满足判断的一路立即加同步锁，防止其他路进入数据传输，然后立即拷贝数据入队列，并释放全部三路信号。被同步锁困住的一路持续判断自己的信号是否被释放，如果未释放则持续等待并判断，如果释放则证明数据入队列完成，开始下一次采集。

步骤四、数据处理显示，三路数据采集一次完成后，数据传送载体被推送到队列中。数据处理线程持续判断队列是否为空，如果为空则持续判断，如果不为空则立即判断队列锁信号，如果队列锁不可用，说明有数据入队列，等待队列锁释放，直到锁可用则取出队列首元素到本地载体，包含信噪信号和近场数据、远场数据和气溶胶数据，根据信噪信号分离信号数据和噪声数据，立即滤除信号中包含的噪声数据，然后采用多种滤波算法处理数据，最终获取到大气温度数据，并通过图像显示。

本发明的有益效果是：该方法激光雷达的模拟数据采集包括近场数据采集、远场数据采集和气溶胶数据采集三路，其中近场采集不仅仅采集信号数据，还包含信噪判断标志位，远场和气溶胶只采集信号数据，三路数据的采集分别在三个独立的线程中，三路数据的处理依托于近场采集的信噪判断标志位且数据载体只有一个，要求采集完成填充数据然后推送到队列中，通过采用异步采集同步处理的方法，在三个独立线程中按照次序采集三路数据，并推送到队列中处理数据，切实有效的解决多路信号采集后数据处理次序混乱的问题，实用性好。

下面结合附图和具体实施方式对本发明作详细说明。

附图说明

图1是本发明激光雷达数据异步采集同步处理方法的流程图。

具体实施方式

参照图1。本发明激光雷达数据异步采集同步处理方法具体步骤如下：

步骤一：异步数据采集，激光雷达温度数据采集包括三路，近场信号采集、远场信号采集、气溶胶信号采集。首先创建三个线程用于三路同步采集，并创建数据传送载体，传送载体包含信噪信号、近场数组、远场数组、气溶胶数组，创建数据临时存放数据载体，临时存放数据载体包含信噪信号、近场数组、远场数组、气溶胶数组、近场采集完成信号、远场采集完成信号、气溶胶采集完成信号，其中近场数据数据采集包括信号数组和信噪信号，近场一次采集完成后把当前获取到的信噪信号赋值给临时存放数据载体的信号位，并拷贝信号数据到临时存放数据载体中的近场数组中，设置临时存放数据载体中的近场采集完成信号为真，远场一次采集完成后把信号数组拷贝给数组载体临时存放数据载体中的远场数据数组，设置临时存放数据载体中的远场采集完成信号为真，气溶胶一次采集完成后把信号数组拷贝给数组载体临时存放数据载体中的气溶胶数据数组，并设置临时存放数据载体中的气溶胶采集完成信号为真。即一次多路采集完成。

步骤二：同步信号判断，三路数据采集彼此独立，首先判断临时存放数据载体中的近场采集完成信号、远场采集完成信号、气溶胶采集完成信号是否都为真，且三个独立的采集线程中都存在一样的判断，三路都为真不符合，则当前线程沉睡一毫秒，并持续做判断和沉睡操作。三路采集信号都为真，则立即加锁，防止其他两路线程进入判断中，然后立即拷贝临时存放数据载体中的信噪信号和近场数据、远场数据、气溶胶数据到数据传送载体中，然后立即判断队列锁信号，为假则持续判断，为真则推送数据传送载体到数据队列中。立即释放队列锁、同步锁，设置近场采集信号、远场采集信号、气溶胶采集信号为假，开始下一次采集。

步骤三：同步加锁释放，同步加锁过程中包括一个信号判断循环和一个同步信号锁，三路判断中，其中任意一路采集未完成，其他两路则需要进入等待状态，且在等待状态下需要判断是否自己的信号占用是否被释放，如果未释放则说明数据并未入队列，仍然需要持续判断，如果自己的信号占用被释放，则说明三路数据已经在某一路中被推送到队列中，则立即跳出循环，开始下一次数据采集。如果存在特殊情况多路同时判断信号为真，则首先满足判断的一路立即加同步锁，防止其他路进入数据传输，然后立即拷贝数据入队列，并释放全部三路信号。被同步锁困住的一路持续判断自己的信号是否被释放，如果未释放则持续等待并判断，如果释放则证明数据入队列完成，开始下一次采集。

步骤四：数据处理显示，三路数据采集一次完成后，数据传送载体被推送到队列中。数据处理线程持续判断队列是否为空，如果为空则持续判断，如果不为空则立即判断队列锁信号，如果队列锁不可用，说明有数据入队列，等待队列锁释放，直到锁可用则取出队列首元素到本地载体，包含信噪信号和近场数据、远场数据、气溶胶数据，根据信噪信号分离信号数据和噪声数据，立即滤除信号中包含的噪声数据，然后采用多种滤波算法处理数据，最终获取到大气温度数据，并通过图像显示。

Claims (1)

1.一种激光雷达数据异步采集同步处理方法，其特征在于包括以下步骤：

步骤一、异步数据采集，激光雷达温度数据采集包括近场信号采集、远场信号采集和气溶胶信号采集三路；首先创建三个线程用于三路同步采集，并创建数据传送载体，传送载体包含信噪信号、近场数组、远场数组和气溶胶数组，创建数据临时存放数据载体，临时存放数据载体包含信噪信号、近场数组、远场数组、气溶胶数组、近场采集完成信号、远场采集完成信号和气溶胶采集完成信号，其中近场数据数据采集包括信号数组和信噪信号，近场一次采集完成后把当前获取到的信噪信号赋值给临时存放数据载体的信号位，并拷贝信号数据到临时存放数据载体中的近场数组中，设置临时存放数据载体中的近场采集完成信号为真，远场一次采集完成后把信号数组拷贝给数组载体临时存放数据载体中的远场数据数组，设置临时存放数据载体中的远场采集完成信号为真，气溶胶一次采集完成后把信号数组拷贝给数组载体临时存放数据载体中的气溶胶数据数组，并设置临时存放数据载体中的气溶胶采集完成信号为真；即一次多路采集完成；

步骤二、同步信号判断，三路数据采集彼此独立，首先判断临时存放数据载体中的近场采集完成信号、远场采集完成信号和气溶胶采集完成信号是否都为真，且三个独立的采集线程中都存在一样的判断，三路都为真不符合，则当前线程沉睡一毫秒，并持续做判断和沉睡操作；三路采集信号都为真，则立即加锁，防止其他两路线程进入判断中，然后立即拷贝临时存放数据载体中的信噪信号和近场数据、远场数据和气溶胶数据到数据传送载体中，然后立即判断队列锁信号，为假则持续判断，为真则推送数据传送载体到数据队列中；立即释放队列锁、同步锁，设置近场采集信号、远场采集信号和气溶胶采集信号为假，开始下一次采集；

步骤三、同步加锁释放，同步加锁过程中包括一个信号判断循环和一个同步信号锁，三路判断中，其中任意一路采集未完成，其他两路则需要进入等待状态，且在等待状态下需要判断是否自己的信号占用是否被释放，如果未释放则说明数据并未入队列，仍然需要持续判断，如果自己的信号占用被释放，则说明三路数据已经在某一路中被推送到队列中，则立即跳出循环，开始下一次数据采集；如果存在特殊情况多路同时判断信号为真，则首先满足判断的一路立即加同步锁，防止其他路进入数据传输，然后立即拷贝数据入队列，并释放全部三路信号；被同步锁困住的一路持续判断自己的信号是否被释放，如果未释放则持续等待并判断，如果释放则证明数据入队列完成，开始下一次采集；

步骤四、数据处理显示，三路数据采集一次完成后，数据传送载体被推送到队列中；数据处理线程持续判断队列是否为空，如果为空则持续判断，如果不为空则立即判断队列锁信号，如果队列锁不可用，说明有数据入队列，等待队列锁释放，直到锁可用则取出队列首元素到本地载体，包含信噪信号和近场数据、远场数据和气溶胶数据，根据信噪信号分离信号数据和噪声数据，立即滤除信号中包含的噪声数据，然后采用多种滤波算法处理数据，最终获取到大气温度数据，并通过图像显示。

Images