CN113358120B - 一种传感器的采样方法以及相关装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种传感器的采样方法以及相关装置，该采样方法包括：对多个传感模块设置共同使用的采样周期，每个传感模块包括多个传感器，采样周期均满足每个传感器的采样规范；从采样周期中至少划分出每个传感器产生数据的置信时间作为更新区间，采集数据的置信时间作为采集区间；检测每个传感模块中传感器在采样周期中的运行状态；若每个运行状态在更新区间内均为更新数据的状态，则截止采集区间分别对每个传感模块完成采集传感器产生的数据的操作。上述方法通过设置共同使用的采样周期，对采样周期进行区域划分，在特定的区域中判断传感器的运行状态，依据运行状态确定对多个传感器进行同步数据采集的时机，能保证采集到的数据是同步且对齐的。
Description
技术领域
本发明实施例涉及传感器信号检测技术，尤其涉及一种传感器的采样方法以及相关装置。
背景技术
随着科技的进步和人民生活水平的提高，包含多个传感模块的多传感器系统在现代生活中的应用越来越普遍。
然而，鉴于传感模块中不同种类的传感器之间存在较大的种类差异性(主要体现在采样频率上的差异性)，并且，针对同一种传感器的类型，各个传感器之间也存在较大的个体差异(主要体现在每个传感器自身数据更新周期上的差异性)，在利用多传感器系统进行数据采集时，多个传感器所生成的数据难以同步采集，再者，若没有相应的举措保证多传感器系统中的所有传感器的数据能够同步采集，将会导致后续的传感器数据融合困难，很可能会使数据无法解算，达不到数据处理的要求。
发明内容
本发明实施例提出了一种传感器的采样方法以及相关装置，以解决多传感器系统所产生的数据无法同步采集、导致后续数据融合及解算困难的问题。
第一方面，本发明实施例提供了一种传感器的采样方法，所述采样方法包括：
对多个传感模块设置共同使用的采样周期，每个所述传感模块包括多个传感器，所述采样周期均满足每个所述传感器的采样规范；
从所述采样周期中至少划分出每个所述传感器产生数据的置信时间作为更新区间，采集所述数据的置信时间作为采集区间；
检测每个所述传感模块中所述传感器在所述采样周期中的运行状态；
若每个所述运行状态在所述更新区间内均为更新数据的状态，则截止所述采集区间分别对每个所述传感模块完成采集所述传感器产生的数据的操作。
第二方面，本发明实施例还提供了一种传感器的采样装置，所述采样装置包括：
采样周期确定模块，用于对多个传感模块设置共同使用的采样周期，每个所述传感模块包括多个传感器，所述采样周期均满足每个所述传感器的采样规范；
区间划分模块，用于从所述采样周期中至少划分出每个所述传感器产生数据的置信时间作为更新区间，采集所述数据的置信时间作为采集区间；
状态检测模块，用于检测每个所述传感模块中所述传感器在所述采样周期中的运行状态，若每个所述运行状态在所述更新区间内均为更新数据的状态，则调用数据采集模块；
数据采集模块，用于截止所述采集区间分别对每个所述传感模块完成采集所述传感器产生的数据的操作。
第三方面，本发明实施例还提供了一种机器人，所述机器人包括多个传感模块和数据采集器，多个所述传感模块用于进行材质识别或形状识别，多个所述传感模块以阵列的形式放置于所述机器人的手掌和每个指尖上；
其中，每个所述传感模块包括多个传感器，多个所述传感模块均具有相同的采样周期，所述采样周期均满足每个所述传感器的采样规范，所述采样周期至少包括更新区间和采集区间，所述更新区间为每个所述传感器产生数据的置信时间，所述采集区间为采集所述数据的置信时间；
多个所述传感模块分别接入所述数据采集器中，所述数据采集器用于检测每个所述传感模块中所述传感器在所述采样周期中的运行状态，若每个所述运行状态在所述更新区间内均为更新数据的状态，则截止所述采集区间分别对每个所述传感模块完成采集所述传感器产生的数据的操作。
第四方面，本发明实施例还提供了一种动作捕捉系统，所述动作捕捉系统包括多个传感模块、数据采集器、映射器以及机械臂，多个所述传感模块贴装在用户上，所述数据采集器与多个所述传感模块连接，所述映射器用于计算所述用户的姿态，将所述姿态映射到所述机械臂，所述机械臂用于根据所述姿态模拟所述用户的动作；
其中，每个所述传感模块包括多个传感器，多个所述传感模块均具有相同的采样周期，所述采样周期均满足每个所述传感器的采样规范，所述采样周期至少包括更新区间和采集区间，所述更新区间为每个所述传感器产生数据的置信时间，所述采集区间为采集所述数据的置信时间；
多个所述传感模块分别接入所述数据采集器中，所述数据采集器用于检测每个所述传感模块中所述传感器在所述采样周期中的运行状态，若每个所述运行状态在所述更新区间内均为更新数据的状态，则截止所述采集区间分别对每个所述传感模块完成采集所述传感器产生的数据的操作。
第五方面，本发明实施例还提供了一种无人机航迹规划系统，所述无人机航迹规划系统包括无人机、数据采集器以及设置在所述无人机上的多个传感模块；每个所述传感模块用于识别所述无人机的状态，所述状态包括所述无人机的位置、所述无人机的角度、所述无人机的速度；所述数据采集器用于将关联所述状态的数据反馈至所述无人机的控制中心，以使所述控制中心依据所述状态对所述无人机进行航迹规划；
其中，每个所述传感模块包括多个传感器，多个所述传感模块均具有相同的采样周期，所述采样周期均满足每个所述传感器的采样规范，所述采样周期至少包括更新区间和采集区间，所述更新区间为每个所述传感器产生数据的置信时间，所述采集区间为采集所述数据的置信时间；
多个所述传感模块分别接入所述数据采集器中，所述数据采集器用于检测每个所述传感模块中所述传感器在所述采样周期中的运行状态，若每个所述运行状态在所述更新区间内均为更新数据的状态，则截止所述采集区间分别对每个所述传感模块完成采集所述传感器产生的数据的操作。
第六方面，本发明实施例还提供了一种计算机设备，所述计算机设备包括：
一个或多个处理器；
存储器，用于存储一个或多个程序；
当所述一个或多个程序被所述一个或多个处理器执行，使得所述一个或多个处理器实现如第一方面所述的传感器的采样方法。
第七方面，本发明实施例还提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现如第一方面所述的传感器的采样方法。
本发明通过对多个传感模块设置共同使用的采样周期，每个传感模块包括多个传感器，采样周期均满足每个传感器的采样规范；从采样周期中至少划分出每个传感器产生数据的置信时间作为更新区间，采集数据的置信时间作为采集区间；检测每个传感模块中传感器在采样周期中的运行状态；若每个运行状态在更新区间内均为更新数据的状态，则截止采集区间分别对每个传感模块完成采集传感器产生的数据的操作。上述方法能够解决多传感器系统所产生的数据无法同步采集、导致后续数据融合及解算困难的问题，为多个传感模块设置共同使用的采样周期，对采样周期进行区域划分，选定特定的区域判断各个传感器的运行状态，当确定所有传感器的运行状态满足数据采集的要求时，同时可以实现对多个传感器进行数据采集，能够保证采集到的数据都是同步且对齐的，并且避免了所有传感器数据还没被读完传感器的数据就已经更新的问题。
附图说明
图1为本发明实施例一提供的一种传感器的采样方法的流程图；
图2为本发明实施例一提供的一种采样周期的区间划分示意图；
图3为本发明实施例一提供的一种传感器的采样方法的流程图；
图4为本发明实施例二提供的一种传感器的采样装置的示意图；
图5为本发明实施例三提供的一种机器人的结构示意图；
图6为本发明实施例五提供的一种计算机设备的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部结构。
应注意到：在本发明实施例的描述中，术语“第一”、“第二”、“第三”、“第四”、“第五”等次序词仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
实施例一
图1为本发明实施例一提供的一种传感器的采样方法的流程图，本实施例可适用于在不同的传感器存在较大时钟差异的情况下、实现对多传感器生成数据的同步采集，本实施例所提出的传感器的采样方法可以由传感器的采样装置来执行，该传感器的采样装置可以由软件和/或硬件实现，可配置在计算机设备中，例如，服务器、工作站、个人电脑，等等，该方法具体包括如下步骤：
S110、对多个传感模块设置共同使用的采样周期。
本实施例中，每个传感模块包括多个传感器，每个传感模块所使用的采样周期均满足模块内每个传感器的采样规范，每个传感器的采样规范是指传感器在出厂时所满足的采样率可设置范围的标准，采样规范可以包括传感器自身的出厂采样率所组成的采样范围，或者，厂商规定的额定的采样率所组成的范围。
需要说明的是，本实施例中的传感模块均为同一种类型的传感模块，即各传感模块内部所包含的传感器的类型、数量均相同，同时，每个传感模块的内部不同传感器之间的出厂采样率(或额定的采样率)存在倍数关系。本实施例对传感器的种类和数量不作限定，例如，传感器可以包括温度计、磁力计、加速度计、陀螺仪、压力计，等等。
在上述两个前提条件下，可以根据各传感器的出厂采样率(或额定的采样率)的可设置范围，选择合适的采样率，将采样率转换为采样周期，在该采样周期内实现对各传感模块的数据进行并行同步采集，以保证最大化使用传感器本身性能。当然，在设置采样率时，也需要结合实际的使用需求，例如如下示例，假设一种数据采集装置中包括100个相同的传感模块，每个传感模块内部均存在2个不同的传感器，这两个传感器的采样率可设置范围分别为4KHz-100Hz，1KHz-20Hz；针对该装置，最大可以将采样率设置为1KHz；但结合实际使用的需求，假设只需要100Hz即可满足数据处理的需求，那也可以将对应的传感器的采样率都设置为100Hz，可以理解的是，100Hz和1KHz均存在于两个传感器的采样率可设置范围的交集中，可以根据实际业务需求进行抉择。
在本实施例的一个优选示例中，对多个传感模块设置共同使用的采样周期，可以包括如下具体步骤：
S1101、获取多个传感模块中各传感器的采样范围。
其中，该采样范围为传感器额定的采样率所组成的范围。
S1102、从多个采样范围的交集中选取任一采样率，作为目标采样率。
在该示例中，针对每个传感模块，获取传感模块中各传感器的采样范围，可得到传感模块的多个采样范围，确定多个采样范围的交集，从该交集中选取任一采样率，作为目标采样率。
S1103、将目标采样率转换为采样周期，作为多个传感模块共同使用的采样周期。
S120、从采样周期中至少划分出每个传感器产生数据的置信时间作为更新区间，采集数据的置信时间作为采集区间。
其中，每个传感器产生数据的置信时间是指对每个传感器产生数据的时间的估计值，采集数据的置信时间是指对多个传感模块采集数据所需的时间的估计值，即本实施例中所指的置信时间均为对时间的估计值，但表征该估计值具有一定的置信度，可以理解的，将置信时间作为时间的测量值，则时间的真实值有一定概率落在该测量值的周围。
为了对多个传感模块实现高精度的同步数据采集，本实施例在对多个传感模块设置共同使用的采样周期之后，可以对该采样周期进行区域划分，得到多个子区域，针对不同子区域的特性确定在该采样周期内采集数据的起始时刻，从而可以驱动多个传感模块在同一个起始时刻进行数据采集，实现同步数据采集的目的。
在具体实现中，可以从采样周期中至少划分出每个传感器产生数据的置信时间作为更新区间，预计对多个传感模块进行采集数据的置信时间作为采集区间；可以理解的是，本实施例可以将采样周期划分成更新区间、采集区间，也可以将采样周期划分成2个以上的区间，具体的划分方式有很多种，比如可以按照传感器数据生成时间、传感器数据采集时间对采样周期进行划分，比如还可以按照数据的更新频次、数据的实际读取时间、数据的预留读取时间对采样周期进行划分；总而言之，可以综合考虑传感器产生数据的生成时间、不同类型传感器生成数据的更新频次、对所有传感模块并行采集数据的总采集时间、对不同类型传感器读取数据所需的最大时间等因素，对采样周期进行区域划分，以确定对多个传感模块同步采集数据的起始时刻。本实施例对采样周期的具体划分方式、划分数量不作具体限定。
在本实施例的一种优选实施方式中，可以通过如下方式对采样周期进行划分、以确认更新区间和采集区间：
S1201、为多个传感模块设置采集数据的浮动时间作为采样周期中的预留区间。
在具体实现中，可以针对每个传感模块，在连续多个采样周期内，分别获取传感模块中的计数芯片在每个采样周期内计数的数值，以多个数值的平均值作为计数芯片的基准值；确定多个传感模块中最大的基准值和最小的基准值；计算最大的基准值与最小的基准值之间的差值；将差值所对应的时长作为采样周期中的预留区间。
S1202、针对每个传感模块，确定从传感模块中读取多个传感器所产生的数据的总时长。
S1203、针对多个传感模块，选取最大的总时长作为采样周期中的采集区间。
S1204、将采样周期中除采集区间与预留区间之外的时间作为更新区间。
需要说明的是，在本实施例的一种优选实施方式中，在采样周期中，更新区间位于采集区间之前，采集区间位于预留区间之前；采集区间与预留区间的总长度小于更新区间的长度。
在一个具体示例中，在一个包含1-N个传感模块的数据采集系统中，为多个传感模块设置共同使用的采样周期，每个传感模块包括多个传感器，各传感模块均相同，即各传感模块均具备相同的传感器，参见图2所示，将采样周期按照时间长度划分为3个区间(对应为X、Y、Z区间)，其中，t0-t3为对应于该数据采集系统中数据采集的一个采样周期，t0-t1、t1-t2、t2-t3时间段分别对应设置X、Y、Z三个区间，X区间即为本实施例中的更新区间，X区间的长度应占整个采样周期的70％以上；Y区间即为本实施例中的采集区间，Y区间的时间长度为预留的读取多个传感模块中传感器数据的所需时间长度；Z区间即为本实施例中的预留区间，Z区间的时间长度为预留的一定时间，用于避免遇到在采集传感器数据时部分传感模块中的传感器数据正在更新的情况。如图2所示，X区间位于Y区间之前，Y区间位于Z区间之前，X区间的时间长度远大于Y区间和Z区间的时间总长度。
为了进一步便于本领域技术人员的理解，本实施例针对图2所示的XYZ区间给出一个应用示例：假设数据采集系统包括20个相同的传感模块，每个传感模块内部存在3个不同类型的传感器，这三个传感器的采样率可设置范围分别为4KHz-100Hz，2KHz-2Hz、3KHz-2Hz。假设设置传感模块的各传感器采样率为1KHz(即为多个传感模块设置的共同使用的采样周期所对应的采样率),预计读取20个数据所需的时间长度(假设并行读完这20个传感模块的数据需要150us)，设置Y区间的时间长度；并且测试得到设置完1KHz以后，多个传感模块的实际采样周期的浮动范围最大在0.1us，根据这个最大浮动范围，Z区间的设置可以比这个浮动范围略大，可以将Z区间的时间长度设置为0.2us；则X、Y、Z区间的时间长度可分别设置为849.8us、150us、0.2us。
S130、检测每个传感模块中传感器在采样周期中的运行状态。
在对采样周期进行区域划分后，至少得到更新区间和采集区间，检测每个传感模块中传感器在采样周期中的运行状态，可以具体到在采样周期内的更新区间中进行传感器运行状态的检测以及在采样周期内的采集区间中进行传感器运行状态的检测，具体的状态检测时机可以依据实际业务需求而定，本实施例对此不作具体限定。
在本实施例中，传感器的运行状态可以包括初始启动的状态、生成数据的状态、更新数据的状态以及发生异常的状态，等等，本实施例通过检测每个传感模块中传感器在采样周期中的运行状态，可以及时掌握每个传感模块的工作状态，判断传感模块是否发生异常、是否能够正常采集数据，以及时对传感模块进行维护。
在本实施例的一种优选实施方式中，可以在采样周期内的更新区间中检测每个传感模块中传感器的运行状态，判断该运行状态是否为更新数据的状态，通过判断的结果来确定对传感模块进行数据采集的时机。在该实施方式的具体实现中，S130可以包括如下具体步骤：
S1301、针对每个传感模块，获取传感模块的指示信号。
其中，该指示信号表示传感模块中所有传感器的运行状态为更新数据的状态。
在本实施方式中，针对每个传感模块，当传感模块根据自身的运行状态确定其内部的多个传感器已经完成数据生成的过程，则向用于进行数据采集的采集模块发出表示传感器数据准备完成的指示信号(也可称为中断信号)，该指示信号用于提示该传感模块内的传感器生成数据已经转换完成，可以准备采集数据。
S1302、判断指示信号是否位于采样周期内。
S1303、对位于采样周期内的指示信号，检测指示信号的上升沿是否落在更新区间内；若上升沿落在更新区间内，则执行S1304。
S1304、确定每个运行状态在更新区间内均为更新数据的状态。
可以理解的是，针对每个传感模块，在判断该传感模块发出的指示信号位于采样周期内时，采集模块需要时刻检测该指示信号的上升沿(由低到高变化)是否落在更新区间内，根据上升沿的检测结果确定该传感模块中传感器的运行状态是否为更新数据的状态；若确定上升沿落在更新区间内，则确定该传感模块中每个传感器的运行状态在更新区间内均为更新数据的状态。对于所有传感模块而言，若各个传感模块的指示信号均位于采样周期内，且每个指示信号的上升沿均落在更新区间内，则确定所有传感模块的状态均达到更新数据的状态，可以预备对所有传感模块同步完成采集数据的操作。
S140、若每个运行状态在更新区间内均为更新数据的状态，则截止采集区间分别对每个传感模块完成采集传感器产生的数据的操作。
在本实施例中，针对每个传感模块，当确认该传感模块中每个传感器的运行状态在更新区间内均为更新数据的状态，则截止采集区间对该传感模块完成采集传感器产生的数据的操作。对于所有传感模块而言，可以在采样周期的更新区间内判断所有传感器的状态是否为更新数据的状态，即通过判断指示信号的上升沿是否落在更新区间内，若所有传感模块的指示信号的上升沿均落在更新区间内，则确定所有传感模块的传感器的状态均为更新数据的状态，则可以截止采集区间并行地对所有的传感模块执行数据采集的操作。
在本实施例中，还包括：确定上升沿未落在更新区间内的传感模块发生异常；将发生异常的传感模块中传感器在当前采样周期内产生的数据替换成发生异常的传感模块在上一个采样周期中采集到的传感器的数据。
为了便于本领域技术人员进一步了解本实施例中所阐述的技术方案，下面结合图2给出一个具体的示例进行说明。
在一个包含1-N个传感模块、每个传感模块包括1-m个传感器的多传感器数据采集系统中，如图3所示，本实施例中所提出的传感器的采样方法的具体流程步骤如下：
Step1：根据多个传感模块内的不同传感器的采样率可设置范围设置一个合适的采样率，该采样率的选择也需结合实际使用环境的需求；
Step2：将根据设置的采样率对应的采样周期划分为X、Y、Z三个区间，如图2所示。X区间的长度应占整个采样周期的70％以上，Y区间的时间长度为预留的读取多传感器数据的所需时间长度。Z区间为预留的一定时间，用于避免遇到在采集数据时部分传感器的数据正在更新的情况；
Step3：检测多传感模块的数据更新状态Data Ready(以下简称DRDY)指示信号；
其中，当每个传感模块设置完采样率后，都会有一个数据更新完成的指示信号DRDY。
Step4：判断DRDY的上升沿是否都落在X区间内；
Step5：根据DRDY是否都落在X区间来决定是否采集该周期的数据，如果都落在X区间内，则开始采集此周期多传感模块每个传感器数据，如果有一个传感模块的DRDY没有落在X区间内，则这个周期的该传感模块的传感器数据被丢弃，采集数据结果将会保持上个周期的数值；
Step6：检测多传感模块的DRDY时，如果检测到连续两个采样周期内都没有DRDY的上升沿指示信号时，则给出告警信号上报给上位机；
Step7：根据对应的告警信号剔除对应的step5中对应异常传感模块的DRDY是否落在X区间的判断条件,将根据其余正常传感模块的数据的DRDY状态来采集数据，避免系统一致保持上个周期的数据而瘫痪；
Step8：回到Step3继续进行检测。
在上述流程中，t0-t1时刻(即X区间)开始对多传感模块的指示信号的上升沿进行检测，若1-N个传感模块的指示信号的上升沿都在t0-t1的时间段内到来，表示这个周期内所有传感器的数据都已经更新完成，则在t4时刻开始采集系统中所有传感模块中的所有传感器数据(t4时刻对应于最后一个落在X区间内的传感模块的指示信号的上升沿)。t1-t2时刻(即Y区间)为预留的最后采集数据的所需时间。当t4<t1并且很接近t1时刻时，则在t1时刻开始对多传感器系统进行数据采集。t2-t3时刻(即Z区间)为根据多传感模块中指示信号的周期浮动的空间设置的一个固定时间长度。若没有这个区间，则很可能在t1-t2时刻采集传感器数据的过程中，系统中某个传感模块的指示信号刚好来一个上升沿，导致该周期的数据没有被完整读取进而影响到传感器数据的解算，该区间的设置有效了避免了此类现象的发生。
本实施例通过对多个传感模块设置共同使用的采样周期，每个传感模块包括多个传感器，采样周期均满足每个传感器的采样规范；从采样周期中至少划分出每个传感器产生数据的置信时间作为更新区间，采集数据的置信时间作为采集区间；检测每个传感模块中传感器在采样周期中的运行状态；若每个运行状态在更新区间内均为更新数据的状态，则截止采集区间分别对每个传感模块完成采集传感器产生的数据的操作。上述方法能够解决多传感器系统所产生的数据无法同步采集、导致后续数据融合及解算困难的问题，为多个传感模块设置共同使用的采样周期，对采样周期进行区域划分，选定特定的区域判断各个传感器的运行状态，当确定所有传感器的运行状态满足数据采集的要求时，同时可以实现对多个传感器进行数据采集，能够保证采集到的数据都是同步且对齐的，并且避免了所有传感器数据还没被读完传感器的数据就已经更新的问题。
实施例二
图4为本发明实施例二提供的一种传感器的采样装置的结构示意图，该装置具体可以包括如下模块：
采样周期确定模块401，用于对多个传感模块设置共同使用的采样周期，每个所述传感模块包括多个传感器，所述采样周期均满足每个所述传感器的采样规范；
区间划分模块402，用于从所述采样周期中至少划分出每个所述传感器产生数据的置信时间作为更新区间，采集所述数据的置信时间作为采集区间；
状态检测模块403，用于检测每个所述传感模块中所述传感器在所述采样周期中的运行状态，若每个所述运行状态在所述更新区间内均为更新数据的状态，则调用数据采集模块；
数据采集模块404，用于截止所述采集区间分别对每个所述传感模块完成采集所述传感器产生的数据的操作。
在本发明的一个实施例中，所述采样周期确定模块401包括：
采样范围获取子模块，用于获取多个传感模块中各传感器的采样范围，所述采样范围为所述传感器额定的采样率所组成的范围；
目标采样率确定子模块，用于从多个所述采样范围的交集中选取任一采样率，作为目标采样率；
采样周期确定子模块，用于将所述目标采样率转换为采样周期，作为多个所述传感模块共同使用的采样周期。
在本发明的一个实施例中，所述区间划分模块402包括：
预留区间设置子模块，用于为多个所述传感模块设置采集所述数据的浮动时间作为所述采样周期中的预留区间；
读取时间确定子模块，用于针对每个所述传感模块，确定从所述传感模块中读取多个所述传感器所产生的数据的总时长；
采样区间确定子模块，用于针对多个所述传感模块，选取最大的所述总时长作为所述采样周期中的采集区间；
更新区间确定子模块，用于将所述采样周期中除所述采集区间与所述预留区间之外的时间作为更新区间。
在本发明的一个实施例中，所述预留区间设置子模块包括：
基准值确定单元，用于针对每个所述传感模块，在连续多个所述采样周期内，分别获取所述传感模块中的计数芯片在每个所述采样周期内计数的数值，以多个所述数值的平均值作为所述计数芯片的基准值；
极值确定单元，用于确定多个所述传感模块中最大的所述基准值和最小的所述基准值；
差值计算单元，用于计算最大的所述基准值与最小的所述基准值之间的差值；
预留区间确定单元，用于将所述差值所对应的时长作为所述采样周期中的预留区间。
在本发明的一个实施例中，在所述采样周期中，所述更新区间位于所述采集区间之前，所述采集区间位于所述预留区间之前；所述采集区间与所述预留区间的总长度小于所述更新区间的长度。
在本发明的一个实施例中，所述状态检测模块403包括：
状态获取子模块，用于针对每个所述传感模块，获取所述传感模块的指示信号，所述指示信号表示所述传感模块中所有所述传感器的运行状态为更新数据的状态；
指示信号判断子模块，用于判断所述指示信号是否位于所述采样周期内；
指示信号检测子模块，用于对位于所述采样周期内的所述指示信号，检测所述指示信号的上升沿是否落在所述更新区间内；
运行状态确定子模块，用于若所述上升沿落在所述更新区间内，则确定每个所述运行状态在所述更新区间内均为更新数据的状态。
在本发明的一个实施例中，所述传感器的采样装置还包括：
告警执行模块，用于若针对任一所述传感模块在连续两个所述采样周期内均未检测到所述指示信号，则执行告警操作。
在本发明的一个实施例中，所述传感器的采样装置还包括：
异常确定模块，用于确定所述上升沿未落在所述更新区间内的所述传感模块发生异常；
数据替换模块，用于将发生异常的所述传感模块中所述传感器在当前所述采样周期内产生的数据替换成发生异常的所述传感模块在上一个所述采样周期中采集到的所述传感器的数据。
本发明实施例所提供的传感器的采样装置可执行本发明任意实施例所提供的传感器的采样方法，具备执行方法相应的功能模块和有益效果。
实施例三
图5为本发明实施例三提供的一种机器人的结构示意图，该机器人包括多个传感模块和数据采集器。数据采集器可以通过通信采集接口模块与多个传感模块连接。
其中，多个所述传感模块用于进行材质识别或形状识别，多个所述传感模块以阵列的形式放置于所述机器人的手掌和每个指尖上。
在本实施例中，每个所述传感模块包括多个传感器，多个所述传感模块均具有相同的采样周期，所述采样周期均满足每个所述传感器的采样规范，所述采样周期至少包括更新区间和采集区间，所述更新区间为每个所述传感器产生数据的置信时间，所述采集区间为采集所述数据的置信时间；
多个所述传感模块分别接入所述数据采集器中，所述数据采集器用于检测每个所述传感模块中所述传感器在所述采样周期中的运行状态，若每个所述运行状态在所述更新区间内均为更新数据的状态，则截止所述采集区间分别对每个所述传感模块完成采集所述传感器产生的数据的操作。
在本实施例的一种实施方式中，所述传感器至少包括压力传感器、温度传感器、加速度计、陀螺仪、磁力计。
本发明实施例所提供的机器人可执行本发明任意实施例所提供的传感器的采样方法，具备执行方法相应的功能模块和有益效果。
实施例四
本发明实施例四提供的是一种动作捕捉系统，该动作捕捉系统包括多个传感模块、数据采集器、映射器以及机械臂，多个所述传感模块贴装在用户上，所述数据采集器与多个所述传感模块连接，所述映射器用于计算所述用户的姿态，将所述姿态映射到所述机械臂，所述机械臂用于根据所述姿态模拟所述用户的动作；
其中，每个所述传感模块包括多个传感器，多个所述传感模块均具有相同的采样周期，所述采样周期均满足每个所述传感器的采样规范，所述采样周期至少包括更新区间和采集区间，所述更新区间为每个所述传感器产生数据的置信时间，所述采集区间为采集所述数据的置信时间；
多个所述传感模块分别接入所述数据采集器中，所述数据采集器用于检测每个所述传感模块中所述传感器在所述采样周期中的运行状态，若每个所述运行状态在所述更新区间内均为更新数据的状态，则截止所述采集区间分别对每个所述传感模块完成采集所述传感器产生的数据的操作。
在本实施例的一种优选实施方式中，至少一个所述传感模块设置在所述用户的手臂关节处，至少一个所述传感模块设置在所述用户的手掌处，至少一个所述传感模块设置在所述用户的手指处。
本发明实施例所提供的动作捕捉系统可执行本发明任意实施例所提供的传感器的采样方法，具备执行方法相应的功能模块和有益效果。
实施例五
本发明实施例五提供的是一种无人机系统，该无人机系统包括无人机、数据采集器以及设置在所述无人机上的多个传感模块；每个所述传感模块用于识别所述无人机的状态，所述状态包括所述无人机的位置、所述无人机的角度、所述无人机的速度；所述数据采集器用于将关联所述状态的数据反馈至所述无人机的控制中心，以使所述控制中心依据所述状态对所述无人机进行航迹规划；
其中，每个所述传感模块包括多个传感器，多个所述传感模块均具有相同的采样周期，所述采样周期均满足每个所述传感器的采样规范，所述采样周期至少包括更新区间和采集区间，所述更新区间为每个所述传感器产生数据的置信时间，所述采集区间为采集所述数据的置信时间；
多个所述传感模块分别接入所述数据采集器中，所述数据采集器用于检测每个所述传感模块中所述传感器在所述采样周期中的运行状态，若每个所述运行状态在所述更新区间内均为更新数据的状态，则截止所述采集区间分别对每个所述传感模块完成采集所述传感器产生的数据的操作。
可以理解的是，无人机的控制中心可以是指对无人机发送控制指令的终端设备(例如控制器、服务器等等)，本实施例对此不作具体限定。本实施例中的控制中心可以与数据采集器进行数据通信，数据采集器用于对传感模块中传感器产生的数据执行数据采集操作，还用于将采集后的数据传输给控制中心，需要说明的是，本实施例中每个传感模块内的多个传感器所产生的数据包括无人机的位置信息、角度信息、速度信息等，即每个传感模块能够依据其内部传感器产生的数据识别无人机的状态，数据采集器在采集数据、传输数据的过程中，可以将关联无人机当前状态的数据反馈至控制中心，控制中心则在接收到数据采集器发送的数据后，可以依据无人机当前的状态对无人机进行航迹规划。
在本实施例的一种优选实施方式中，所述传感模块可以是惯性测量单元IMU(Inertial Measurement Unit)模块，该传感模块中的多个传感器可以包括加速度计、陀螺仪、磁力计等。本实施方式对所述惯性测量单元IMU模块的数量不作具体限定，优选的，考虑到无人机的体积大小，可以选取3个所述惯性测量单元IMU模块安装在所述无人机内部。
在本实施例的一种优选实施方式中，所述传感模块可以安装在所述无人机的重心位置，例如，可以放置在所述无人机内部的飞行控制器模块附近位置。本实施方式对所述传感模块安装在所述无人机上的位置不作具体限定。
本发明实施例所提供的无人机航迹规划系统可执行本发明任意实施例所提供的传感器的采样方法，具备执行方法相应的功能模块和有益效果。
实施例六
图6为本发明实施例六提供的一种计算机设备的结构示意图，如图6所示，该计算机设备包括处理器600、存储器601、通信模块602、输入装置603和输出装置604；计算机设备中处理器600的数量可以是一个或多个，图6中以一个处理器600为例；计算机设备中的处理器600、存储器601、通信模块602、输入装置603和输出装置604可以通过总线或其他方式连接，图6中以通过总线连接为例。
存储器601作为一种计算机可读存储介质，可用于存储软件程序、计算机可执行程序以及模块，如本发明实施例中的传感器的采样方法对应的模块(例如，如图4所示的传感器的采样装置中的采样周期确定模块401、区间划分模块402、状态检测模块403和数据采集模块404)。处理器600通过运行存储在存储器601中的软件程序、指令以及模块，从而执行计算机设备的各种功能应用以及数据处理，即实现上述的传感器的采样方法。
存储器601可主要包括存储程序区和存储数据区，其中，存储程序区可存储操作系统、至少一个功能所需的应用程序；存储数据区可存储根据终端的使用所创建的数据等。此外，存储器601可以包括高速随机存取存储器，还可以包括非易失性存储器，例如至少一个磁盘存储器件、闪存器件、或其他非易失性固态存储器件。在一些实例中，存储器601可进一步包括相对于处理器600远程设置的存储器，这些远程存储器可以通过网络连接至计算机设备。上述网络的实例包括但不限于互联网、企业内部网、局域网、移动通信网及其组合。
通信模块602，用于与显示屏建立连接，并实现与显示屏的数据交互。
输入装置603可用于接收输入的数字或字符信息，以及产生与计算机设备的用户设置以及功能控制有关的键信号输入。
输出装置604可包括显示屏等显示设备。
需要说明的是，输入装置603和输出装置604的具体组成可以根据实际情况设定。
本实施例提供的计算机设备，可执行本发明任一实施例提供的传感器的采样方法，具备相应的功能和有益效果。
实施例七
本发明实施例七还提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现上述任一实施例的传感器的采样方法。
该传感器的采样方法包括：
对多个传感模块设置共同使用的采样周期，每个所述传感模块包括多个传感器，所述采样周期均满足每个所述传感器的采样规范；
从所述采样周期中至少划分出每个所述传感器产生数据的置信时间作为更新区间，采集所述数据的置信时间作为采集区间；
检测每个所述传感模块中所述传感器在所述采样周期中的运行状态；
若每个所述运行状态在所述更新区间内均为更新数据的状态，则截止所述采集区间分别对每个所述传感模块完成采集所述传感器产生的数据的操作。
当然,本发明实施例所提供的计算机可读存储介质,其计算机程序不限于如上所述的方法操作,还可以执行本发明任意实施例所提供的传感器的采样方法中的相关操作。
通过以上关于实施方式的描述，所属领域的技术人员可以清楚地了解到，本发明可借助软件及必需的通用硬件来实现，当然也可以通过硬件实现，但很多情况下前者是更佳的实施方式。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品可以存储在计算机可读存储介质中，如计算机的软盘、只读存储器(Read-Only Memory,ROM)、随机存取存储器(RandomAccess Memory,RAM)、闪存(FLASH)、硬盘或光盘等，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述的方法。
值得注意的是，上述传感器的采样装置的实施例中，所包括的各个单元和模块只是按照功能逻辑进行划分的，但并不局限于上述的划分，只要能够实现相应的功能即可；另外，各功能单元的具体名称也只是为了便于相互区分，并不用于限制本发明的保护范围。
注意，上述仅为本发明的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本发明不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本发明的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本发明进行了较为详细的说明，但是本发明不仅仅限于以上实施例，在不脱离本发明构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本发明的范围由所附的权利要求范围决定。
Claims (15)
1.一种传感器的采样方法，其特征在于，包括：
对多个传感模块设置共同使用的采样周期，每个所述传感模块包括多个传感器，所述采样周期均满足每个所述传感器的采样规范；
所述对多个传感模块设置共同使用的采样周期，包括：
获取多个传感模块中各传感器的采样范围，所述采样范围为所述传感器额定的采样率所组成的范围；
从多个所述采样范围的交集中选取任一采样率，作为目标采样率；
将所述目标采样率转换为采样周期，作为多个所述传感模块共同使用的采样周期；
从所述采样周期中至少划分出每个所述传感器产生数据的置信时间作为更新区间，采集所述数据的置信时间作为采集区间；
其中，所述每个所述传感器产生数据的置信时间为对每个所述传感器产生数据的时间的估计值，所述采集所述数据的置信时间为对多个所述传感模块采集数据所需的时间的估计值；
检测每个所述传感模块中所述传感器在所述采样周期中的运行状态；
若每个所述运行状态在所述更新区间内均为更新数据的状态，则截止所述采集区间分别对每个所述传感模块完成采集所述传感器产生的数据的操作。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述从所述采样周期中至少划分出每个所述传感器产生数据的置信时间作为更新区间，采集所述数据的置信时间作为采集区间，包括：
为多个所述传感模块设置采集所述数据的浮动时间作为所述采样周期中的预留区间；
针对每个所述传感模块，确定从所述传感模块中读取多个所述传感器所产生的数据的总时长；
针对多个所述传感模块，选取最大的所述总时长作为所述采样周期中的采集区间；
将所述采样周期中除所述采集区间与所述预留区间之外的时间作为更新区间。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述为多个所述传感模块设置采集所述数据的浮动时间作为所述采样周期中的预留区间，包括：
针对每个所述传感模块，在连续多个所述采样周期内，分别获取所述传感模块中的计数芯片在每个所述采样周期内计数的数值，以多个所述数值的平均值作为所述计数芯片的基准值；
确定多个所述传感模块中最大的所述基准值和最小的所述基准值；
计算最大的所述基准值与最小的所述基准值之间的差值；
将所述差值所对应的时长作为所述采样周期中的预留区间。
4.根据权利要求2或3所述的方法，其特征在于，在所述采样周期中，所述更新区间位于所述采集区间之前，所述采集区间位于所述预留区间之前；
所述采集区间与所述预留区间的总长度小于所述更新区间的长度。
5.根据权利要求1-3中任一项所述的方法，其特征在于，所述检测每个所述传感模块中所述传感器在所述采样周期中的运行状态，包括：
针对每个所述传感模块，获取所述传感模块的指示信号，所述指示信号表示所述传感模块中所有所述传感器的运行状态为更新数据的状态；
判断所述指示信号是否位于所述采样周期内；
对位于所述采样周期内的所述指示信号，检测所述指示信号的上升沿是否落在所述更新区间内；
若所述上升沿落在所述更新区间内，则确定每个所述运行状态在所述更新区间内均为更新数据的状态。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，还包括：
若针对任一所述传感模块在连续两个所述采样周期内均未检测到所述指示信号，则执行告警操作。
7.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，还包括：
确定所述上升沿未落在所述更新区间内的所述传感模块发生异常；
将发生异常的所述传感模块中所述传感器在当前所述采样周期内产生的数据替换成发生异常的所述传感模块在上一个所述采样周期中采集到的所述传感器的数据。
8.一种传感器的采样装置，其特征在于，包括：
采样周期确定模块，用于对多个传感模块设置共同使用的采样周期，每个所述传感模块包括多个传感器，所述采样周期均满足每个所述传感器的采样规范；
区间划分模块，用于从所述采样周期中至少划分出每个所述传感器产生数据的置信时间作为更新区间，采集所述数据的置信时间作为采集区间；
其中，所述每个所述传感器产生数据的置信时间为对每个所述传感器产生数据的时间的估计值，所述采集所述数据的置信时间为对多个所述传感模块采集数据所需的时间的估计值；
状态检测模块，用于检测每个所述传感模块中所述传感器在所述采样周期中的运行状态，若每个所述运行状态在所述更新区间内均为更新数据的状态，则调用数据采集模块；
数据采集模块，用于截止所述采集区间分别对每个所述传感模块完成采集所述传感器产生的数据的操作；
所述采样周期确定模包括：
采样范围获取子模块，用于获取多个传感模块中各传感器的采样范围，所述采样范围为所述传感器额定的采样率所组成的范围；
目标采样率确定子模块，用于从多个所述采样范围的交集中选取任一采样率，作为目标采样率；
采样周期确定子模块，用于将所述目标采样率转换为采样周期，作为多个所述传感模块共同使用的采样周期。
9.一种机器人，其特征在于，包括多个传感模块和数据采集器，多个所述传感模块用于进行材质识别或形状识别，多个所述传感模块以阵列的形式放置于所述机器人的手掌和每个指尖上；
其中，每个所述传感模块包括多个传感器，多个所述传感模块均具有相同的采样周期，所述采样周期均满足每个所述传感器的采样规范，所述采样周期至少包括更新区间和采集区间，所述更新区间为每个所述传感器产生数据的置信时间，所述采集区间为采集所述数据的置信时间；
其中，所述每个所述传感器产生数据的置信时间为对每个所述传感器产生数据的时间的估计值，所述采集所述数据的置信时间为对多个所述传感模块采集数据所需的时间的估计值；
所述多个所述传感模块均具有相同的采样周期，包括：
获取多个所述传感模块中各传感器的采样范围，所述采样范围为所述传感器额定的采样率所组成的范围；
从多个所述采样范围的交集中选取任一采样率，作为目标采样率；
将所述目标采样率转换为采样周期，作为多个所述传感模块共同使用的采样周期；
多个所述传感模块分别接入所述数据采集器中，所述数据采集器用于检测每个所述传感模块中所述传感器在所述采样周期中的运行状态，若每个所述运行状态在所述更新区间内均为更新数据的状态，则截止所述采集区间分别对每个所述传感模块完成采集所述传感器产生的数据的操作。
10.根据权利要求9所述的机器人，其特征在于，所述传感器至少包括压力传感器、温度传感器、加速度计、陀螺仪、磁力计。
11.一种动作捕捉系统，其特征在于，包括多个传感模块、数据采集器、映射器以及机械臂，多个所述传感模块贴装在用户上，所述数据采集器与多个所述传感模块连接，所述映射器用于计算所述用户的姿态，将所述姿态映射到所述机械臂，所述机械臂用于根据所述姿态模拟所述用户的动作；
其中，每个所述传感模块包括多个传感器，多个所述传感模块均具有相同的采样周期，所述采样周期均满足每个所述传感器的采样规范，所述采样周期至少包括更新区间和采集区间，所述更新区间为每个所述传感器产生数据的置信时间，所述采集区间为采集所述数据的置信时间；
其中，所述每个所述传感器产生数据的置信时间为对每个所述传感器产生数据的时间的估计值，所述采集所述数据的置信时间为对多个所述传感模块采集数据所需的时间的估计值；
所述多个所述传感模块均具有相同的采样周期，包括：
获取多个所述传感模块中各传感器的采样范围，所述采样范围为所述传感器额定的采样率所组成的范围；
从多个所述采样范围的交集中选取任一采样率，作为目标采样率；
将所述目标采样率转换为采样周期，作为多个所述传感模块共同使用的采样周期；
多个所述传感模块分别接入所述数据采集器中，所述数据采集器用于检测每个所述传感模块中所述传感器在所述采样周期中的运行状态，若每个所述运行状态在所述更新区间内均为更新数据的状态，则截止所述采集区间分别对每个所述传感模块完成采集所述传感器产生的数据的操作。
12.根据权利要求11所述的动作捕捉系统，其特征在于，至少一个所述传感模块设置在所述用户的手臂关节处，至少一个所述传感模块设置在所述用户的手掌处，至少一个所述传感模块设置在所述用户的手指处。
13.一种无人机航迹规划系统，其特征在于，包括无人机、数据采集器以及设置在所述无人机上的多个传感模块；每个所述传感模块用于识别所述无人机的状态，所述状态包括所述无人机的位置、所述无人机的角度、所述无人机的速度；所述数据采集器用于将关联所述状态的数据反馈至所述无人机的控制中心，以使所述控制中心依据所述状态对所述无人机进行航迹规划；
其中，每个所述传感模块包括多个传感器，多个所述传感模块均具有相同的采样周期，所述采样周期均满足每个所述传感器的采样规范，所述采样周期至少包括更新区间和采集区间，所述更新区间为每个所述传感器产生数据的置信时间，所述采集区间为采集所述数据的置信时间；
其中，所述每个所述传感器产生数据的置信时间为对每个所述传感器产生数据的时间的估计值，所述采集所述数据的置信时间为对多个所述传感模块采集数据所需的时间的估计值；
所述多个所述传感模块均具有相同的采样周期，包括：
获取多个所述传感模块中各传感器的采样范围，所述采样范围为所述传感器额定的采样率所组成的范围；
从多个所述采样范围的交集中选取任一采样率，作为目标采样率；
将所述目标采样率转换为采样周期，作为多个所述传感模块共同使用的采样周期；
多个所述传感模块分别接入所述数据采集器中，所述数据采集器用于检测每个所述传感模块中所述传感器在所述采样周期中的运行状态，若每个所述运行状态在所述更新区间内均为更新数据的状态，则截止所述采集区间分别对每个所述传感模块完成采集所述传感器产生的数据的操作。
14.一种计算机设备，其特征在于，所述计算机设备包括：
一个或多个处理器；
存储器，用于存储一个或多个程序，
当所述一个或多个程序被所述一个或多个处理器执行，使得所述一个或多个处理器实现如权利要求1-7中任一所述的传感器的采样方法。
15.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质上存储计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1-7中任一所述的传感器的采样方法。
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| GR01 | Patent grant | ||
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