專利名稱：一種針對移動體目標異地同步測量數(shù)據(jù)采集裝置的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及電子測量技術領域，尤其涉及一種針對移動體目標異地同步測量數(shù)據(jù)采集裝置。
背景技術：
在現(xiàn)代電子測量中，往往需要針對某一種特定目標的多種參量進行同步測量。進行同步測量的原因往往在于，各測量參量之間存在特定的工作時序聯(lián)系或者各參量之間存在相互影響的邏輯關系，需要通過測量來研究或者驗證這種關系并得到他們之間的準確關系。有時，這些針對同一目標的多種參量的測量獲取并不能在同一個測試點上獲得，而是需要在分布的不同測試點上獲得，這樣為多參量數(shù)據(jù)的同步帶來了很大困難。例如，研究針對高速動車組(或飛行器)的整車電磁輻射發(fā)射問題。該課題需要研究動車組(或飛行器)在運行中對周圍空間所產(chǎn)生的射頻電磁發(fā)射，而研究目標的發(fā)射量是隨著車輛的具體運行工況而改變的，例如車速、牽引/制動等級等運行參數(shù)都會影響車輛的整體發(fā)射水平，發(fā)動機功率、飛行高度、風速等都可能影響到飛行器的整體發(fā)射水平。這就要求，不僅要在地面的固定地點進行測量以獲得車輛(或飛行器)的實時發(fā)射水平，還需要將該發(fā)射量數(shù)據(jù)與車輛(或飛行器)上的實時運行工況加以結合。這就意味著，在車輛(或飛行器)上需要部署至少第二套車輛運行參數(shù)測量系統(tǒng)，并將兩種(地面和車/機載的)測量同步起來。由于被測目標體在測量過程中是高速移動的，所以無法通過傳統(tǒng)的同步測量方式來進行。傳統(tǒng)的同步測量方式是將多個分布的測量分系統(tǒng)通過一個同步信號來觸發(fā)，以保證各分布測量節(jié)點的測量同步，即多個分系統(tǒng)之間通過同步信號電纜實現(xiàn)連接。為保證測量的嚴格同步，還需 要對不同測量節(jié)點與同步控制節(jié)點的傳輸距離不同進行相應的同步修正，以補償同步控制信號在傳輸中所產(chǎn)生的延遲差異。而對于存在測量分系統(tǒng)部署于高速移動體上的情形，以上測量方法就無法實施了，原因在于地面分系統(tǒng)與車載/機載分系統(tǒng)無法實現(xiàn)固定的同步信號連接。如果采用無線鏈路來傳輸同步控制信號，由于車載/機載分系統(tǒng)與地面分系統(tǒng)之間存在高速的實時相對運動，如何對該實時變化的傳輸延遲進行精確的估計和補償是一個難以克服的問題。目前，還沒有專門用于上述高速移動體進行分布式同步測量的成熟方法。
發(fā)明內(nèi)容本實用新型解決的技術問題是針對高速移動體如何進行分布式同步測量。本實用新型的基本思路是在分布的測量地點(地面一端和車載/機載一端)分別部署一套針對各自目標參量的半自主式測量系統(tǒng)，并分別配備各自的精確授時裝置(如GPS/北斗接收系統(tǒng))，將各自的測量數(shù)據(jù)以測量數(shù)據(jù)幀的形式加蓋時間戳。同步控制單元負責將來自地面和車載/機載測量分系統(tǒng)的測量數(shù)據(jù)幀依據(jù)其各自的時間戳來完成分布測量數(shù)據(jù)的同步組幀，實現(xiàn)完備測量數(shù)據(jù)集的同步采集。[0008]為了解決以上技術問題，本實用新型實施例公開了一種針對移動體目標異地同步測量數(shù)據(jù)采集裝置，包括地面采集單元、地面同步授時裝置、車載采集單元、車載授時和定位裝置、地面無線通信裝置、車載無線通信裝置和同步控制單元；包括地面子裝置和車載子裝置，地面子裝置為同步控制單元連接地面采集單元、地面同步授時裝置和地面無線通
信裝置；車載子裝置為車載無線通信裝置連接車載采集單元和車載授時和定位裝置；所述地面采集單元包括至少一個用于感測移動體目標外部參量數(shù)據(jù)信息的第一傳感器和至少一個用于測量該外部參量數(shù)據(jù)信息的第一接收裝置；所述車載采集設備包括至少一個用于感測移動體目標內(nèi)部參量數(shù)據(jù)信息的第二傳感器和至少一個用于測量該內(nèi)部參量數(shù)據(jù)信息的第二接收裝置；所述地面采集單元和所述地面同步授時裝置將實時的采集數(shù)據(jù)和實時的授時信息傳送給所述同步控制單元進行處理；所述車載采集單元和所述車載授時和定位裝置通過所述車載無線通信裝置和地面無線通信裝置將包含了精確定時信息的移動體內(nèi)部參量信息發(fā)送給地面的所述同步控制單兀；所述同步控制單元在分別接收到來自地面的外部參量數(shù)據(jù)信息和來自移動體的內(nèi)部參量數(shù)據(jù)信息后，依據(jù)與數(shù)據(jù)綁定的定時信息，對外部參量數(shù)據(jù)和內(nèi)部參量數(shù)據(jù)進行冋步和組裝,完成完備數(shù)據(jù)集的米集。進一步，作為優(yōu)選，外部參量數(shù)據(jù)信息為輻射電磁場。
·[0017]進一步，作為優(yōu)選，地面同步授時裝置為GPS或北斗系統(tǒng)。進一步，作為優(yōu)選，內(nèi)部參量數(shù)據(jù)信息為列車的實時牽引電流。進一步，作為優(yōu)選，車載授時和定位裝置為GPS或北斗系統(tǒng)。一種針對移動體目標異地同步測量數(shù)據(jù)采集方法，包括以下步驟:地面參量采集，通過第一傳感器感測移動體目標外部參量數(shù)據(jù)信息，并進行外部參量數(shù)據(jù)信息的采集；將實時的外部參量數(shù)據(jù)信息的采集數(shù)據(jù)和地面的實時的授時信息傳送給同步控制單元進行處理；車載參量采集，通過第二傳感器感測移動體目標內(nèi)部參量數(shù)據(jù)信息，并進行內(nèi)部參量數(shù)據(jù)信息的采集；將實時的內(nèi)部參量數(shù)據(jù)信息的采集數(shù)據(jù)和車載的實時的授時信息傳送給同步控制單元進行處理；同步控制單元在分別接收到來自地面的外部參量數(shù)據(jù)信息和來自移動體的內(nèi)部參量數(shù)據(jù)信息后，依據(jù)與數(shù)據(jù)綁定的定時信息，對外部參量數(shù)據(jù)和內(nèi)部參量數(shù)據(jù)進行同步和組裝，完成完備數(shù)據(jù)集的采集。以上地面參量采集和車載參量采集步驟并無先后順序限定。本實用新型通過應用采用授時時間戳技術，能夠?qū)Ω咚僖苿芋w目標的多種外部/內(nèi)部參量進行同步測量和數(shù)據(jù)采集。避免了對同步控制信號的時變無線傳輸延遲進行精確的估計和補償?shù)碾y題，能夠有效地部署和實施分布式測量方案。不僅適用于對上述高速移動體的多參量同步測量，還能夠應用于遠距離分布的大系統(tǒng)的多節(jié)點測量方案。
當結合附圖考慮時，通過參照下面的詳細描述，能夠更完整更好地理解本實用新型以及容易得知其中許多伴隨的優(yōu)點，但此處所說明的附圖用來提供對本實用新型的進一步理解，構成本實用新型的一部分，本實用新型的示意性實施例及其說明用于解釋本實用新型，并不構成對本實用新型的不當限定，其中:圖1是本實用新型實施例一種針對移動體目標異地同步測量數(shù)據(jù)采集裝置示意圖。圖2是本實用新型實施例一種針對移動體目標異地同步測量數(shù)據(jù)采集方法流程圖。
具體實施方式
參照圖1、圖2對本實用新型的實施例進行說明。為使上述目的、特征和優(yōu)點能夠更加明顯易懂，
以下結合附圖和具體實施方式
對本實用新型作進一步詳細的說明。如圖1所示，本實用新型提供一種針對移動體目標異地同步測量數(shù)據(jù)采集裝置，地面子裝置為同步控制單元(6)連接地面采集單元(I)、地面同步授時裝置(2)和地面無線通信裝置(5);車載子裝置為車載無線通信裝置(7)連接車載采集單元(3)和車載授時和定位裝置⑷。一種針對移動體目標異地同步測量數(shù)據(jù)采集裝置，包括:地面子裝置100和車載子裝置200，地面子裝 置100包括:地面采集單元(I)、地面同步授時裝置(2)、同步控制單元(6 )和地面無線通信裝置(5 )，車載子裝置200包括:車載采集單元(3 )、車載授時和定位裝置(4)、車載無線通信裝置(7);所述同步控制單元(6)與所述地面采集單元(I)之間、所述同步控制單元(6)與所述地面同步授時裝置(2)之間、所述同步控制單元(6)與所述地面無線通信裝置(5)之間、所述車載無線通信裝置(7)與所述車載采集單元(3)之間，以及所述車載無線通信裝置(7)與所述車載授時和定位裝置(4)之間通過數(shù)據(jù)總線及控制總線連接。所述地面無線通信裝置(5)與車載無線通信裝置(7)之間，通過無線通信鏈路實現(xiàn)信息傳輸。下面進一步說明所述監(jiān)測系統(tǒng)所包括的各單元的具體結構和功能。地面采集單元(I)所述地面采集單元(I)包括至少一個用于感測高速移動體目標外部參量的傳感器和至少一部用于測量該參量信號的接收裝置；所述地面采集單元(I)能夠?qū)崟r測量并采集高速移動體目標的外部參量信息(如輻射電磁場)，并將測量結果數(shù)據(jù)實時送給所述同步控制單元(6)進行處理。地面同步授時裝置(2)所述地面同步授時裝置(2)能夠通過GPS或北斗系統(tǒng)接收授時功能獲得準確的時間信息，并將該時間信息實時送給所述同步控制單元(6)進行處理。車載采集單元(3)所述車載采集單元(3)包括至少一個用于感測高速移動體目標內(nèi)部參量的傳感器和至少一部用于測量該參量信號的接收裝置；[0041]所述車載采集單元(3)能夠?qū)崟r測量并采集高速移動體目標的內(nèi)部參量信息(如列車的實時牽引電流或飛行器的發(fā)動機輸出功率)，并將測量結果數(shù)據(jù)實時送給所述地面無線通信裝置(5 )和車載無線通信裝置(7 )進行處理。車載授時和定位裝置(4)所述車載授時和定位裝置(4)能夠通過GPS或北斗系統(tǒng)接收授時/定位功能獲得準確的時間信息和地理位置信息，并實時送往所述地面無線通信裝置(5)和車載無線通信裝置(7)進行處理。地面無線通信裝置(5)和車載無線通信裝置(7)所述地面無線通信裝置(5)和車載無線通信裝置(7)之間，通過無線通信鏈路實現(xiàn)信息傳輸；所述車載無線通信裝置(7)能夠?qū)碜运鲕囕d采集單元(3)的移動體內(nèi)部參量測量數(shù)據(jù)和來自所述車載授時和定位裝置(4)的時間/地理位置信息進行實時組幀，并通過無線鏈路發(fā)送給 地面子裝置，所述地面無線通信裝置(5)在接收到該數(shù)據(jù)幀后，將接收到的含有時間戳的測量數(shù)據(jù)送給所述同步控制單元(6)進行處理。同步控制單元(6)所述同步控制單元(6)例如包括計算機。所述同步控制單元(6)將來自所述地面采集單元(I)的高速移動體目標的外部參量信息數(shù)據(jù)和通過地面無線通信裝置(5)和車載無線通信裝置(7)傳輸?shù)膩碜攒囕d子裝置的移動體目標的內(nèi)部參量信息數(shù)據(jù)幀，依據(jù)其各自所附加綁定的時間戳，進行時間軸校準并進行同步組裝，從而實現(xiàn)地面和車載兩部分測量值的同步數(shù)據(jù)集的采集，并進行顯示和保存。如圖2所示，一種針對移動體目標異地同步測量數(shù)據(jù)采集方法，包括以下步驟:S1、地面參量采集:通過第一傳感器感測移動體目標外部參量數(shù)據(jù)信息，并進行外部參量數(shù)據(jù)信息的采集；將實時的外部參量數(shù)據(jù)信息的采集數(shù)據(jù)和地面的實時的授時信息傳送給同步控制單元進行處理； S2、車載參量采集:通過第二傳感器感測移動體目標內(nèi)部參量數(shù)據(jù)信息，并進行內(nèi)部參量數(shù)據(jù)信息的采集；將實時的內(nèi)部參量數(shù)據(jù)信息的采集數(shù)據(jù)和車載的實時的授時信息傳送給同步控制單元進行處理；以上地面參量采集SI和車載參量采集步驟S2并無先后順序限定。S3、數(shù)據(jù)同步控制:同步控制單元在分別接收到來自地面的外部參量數(shù)據(jù)信息和來自移動體的內(nèi)部參量數(shù)據(jù)信息后，依據(jù)與數(shù)據(jù)綁定的定時信息，對外部參量數(shù)據(jù)和內(nèi)部參量數(shù)據(jù)進行同步和組裝，完成完備數(shù)據(jù)集的采集。雖然以上描述了本實用新型的具體實施方式
，但是本領域的技術人員應當理解，這些具體實施方式
僅是舉例說明，本領域的技術人員在不脫離本實用新型的原理和實質(zhì)的情況下，可以對上述方法和系統(tǒng)的細節(jié)進行各種省略、替換和改變。例如，合并上述方法步驟，從而按照實質(zhì)相同的方法執(zhí)行實質(zhì)相同的功能以實現(xiàn)實質(zhì)相同的結果則屬于本實用新型的范圍。因此，本實用新型的范圍僅由所附權利要求書限定。
權利要求1.一種針對移動體目標異地同步測量數(shù)據(jù)采集裝置，其特征在于包括地面子裝置和車載子裝置， 地面子裝置為同步控制單元(6)連接地面采集單元(I)、地面同步授時裝置(2)和地面無線通信裝置(5); 車載子裝置為車載無線通信裝置(7)連接車載采集單元(3)和車載授時和定位裝置(4)。
2.根據(jù)權利要求1所述針對移動體目標異地同步測量數(shù)據(jù)采集裝置，其特征在于，所述地面采集單元(I)包括至少一個用于感測移動體目標外部參量數(shù)據(jù)信息的第一傳感器和至少一個用于測量該外部參量數(shù)據(jù)信息的第一接收裝置； 所述車載采集單元(3)包括至少一個用于感測移動體目標內(nèi)部參量數(shù)據(jù)信息的第二傳感器和至少一個用于測量該內(nèi)部參量數(shù)據(jù)信息的第二接收裝置； 所述地面采集單元(I)和所述地面同步授時裝置(2)將實時的采集數(shù)據(jù)和實時的授時信息傳送給所述同步控制單元(6)進行處理； 所述車載采集單元(3)和所述車載授時和定位裝置(4)通過所述車載無線通信裝置(7)和地面無線通信裝置(5)將包含了精確定時信息的移動體內(nèi)部參量信息發(fā)送給地面的所述同步控制單元(6); 所述同步控制單元(6)在分別接收到來自地面的外部參量數(shù)據(jù)信息和來自移動體的內(nèi)部參量數(shù)據(jù)信息后，依據(jù)與數(shù)據(jù)綁定的定時信息，對外部參量數(shù)據(jù)和內(nèi)部參量數(shù)據(jù)進行同步和組裝，完成完備數(shù)據(jù)集的米集。
3.根據(jù)權利要求1所述針對`移動體目標異地同步測量數(shù)據(jù)采集裝置，其特征在于，所述地面同步授時裝置(2)為GPS或北斗系統(tǒng)。
4.根據(jù)權利要求1所述針對移動體目標異地同步測量數(shù)據(jù)采集裝置，其特征在于，所述車載授時和定位裝置(4)為GPS或北斗系統(tǒng)。
專利摘要本實用新型公開了一種針對移動體目標異地同步測量數(shù)據(jù)采集裝置，包括地面子裝置和車載子裝置，地面子裝置為同步控制單元連接地面采集單元、地面同步授時裝置和地面無線通信裝置；車載子裝置為車載無線通信裝置連接車載采集單元和車載授時和定位裝置。本實用新型適用于對上述高速移動體的多參量同步測量，還能夠應用于遠距離分布的大系統(tǒng)的多節(jié)點測量方案。
文檔編號G01R29/08GK203101526SQ20122071056
公開日2013年7月31日 申請日期2012年12月20日 優(yōu)先權日2012年12月20日
發(fā)明者陳嵩, 聞映紅, 張金寶, 王國棟, 周克生, 朱云, 王鳳蘭 申請人:北京交通大學