專利名稱：統(tǒng)計流的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及對記錄的數(shù)據(jù)進行顯示和分析的領域，特別涉及但不限于，提高計算機對用戶從記錄的數(shù)據(jù)文件中所選擇的記錄數(shù)據(jù)樣本的顯示速度、以及提高計算機對上述所選擇的記錄數(shù)據(jù)進行計算并顯示相關統(tǒng)計數(shù)量的速度，尤其在處理極龐大的數(shù)據(jù)文件時。
背景技術：
在數(shù)據(jù)采集和存儲工業(yè)中，通常要記錄數(shù)量龐大的數(shù)據(jù)。存儲的數(shù)據(jù)量在快速增長。計算機存儲器如硬盤等的容量每年在相應地不斷增大，多盤同時使用的新技術也在不斷的開發(fā)中。為了適應需求，數(shù)據(jù)傳送方法的發(fā)展已經(jīng)涉及到大量數(shù)據(jù)的移動，可舉使用FireWire(火線)、USB2和千兆比特的以太網(wǎng)技術來傳輸數(shù)據(jù)為證，并為主流計算機的制造商所采用。由于對日益增多的大量數(shù)據(jù)進行實時記錄和傳送已變?yōu)榭赡?，記錄文件的大小已增大到能適應更高的測量精度的需要。這就引發(fā)了一個問題，當使用普通的辦公用計算機來處理上述產(chǎn)生的數(shù)據(jù)文件時，例如進行工業(yè)或科學測量的分析，雖然個人計算機的速度和容量也有所提高，但是它們?nèi)匀粺o法按用戶的期望、對如今以千兆比特計的整個記錄文件進行處理。
在實際應用中，使用個人計算機處理大量數(shù)據(jù)，一般需要先把數(shù)據(jù)從硬盤讀進內(nèi)存，根據(jù)需求在內(nèi)存中對數(shù)據(jù)進行處理，之后存儲結果或是將經(jīng)處理的數(shù)值丟棄掉。當記錄的數(shù)據(jù)文件的大小超過目前個人計算機的固態(tài)內(nèi)存(即隨機存取內(nèi)存)所具有的256Mb到512Mb的高帶寬容量時，那么這些數(shù)據(jù)就不能全部被讀入所述的固態(tài)內(nèi)存，在處理器能夠對數(shù)據(jù)執(zhí)行所選的數(shù)學運算之前，只能部分或全部直接地從硬盤讀取、或者使用一種業(yè)內(nèi)稱為交換文件的內(nèi)存替代文件，于是不可避免地降低了速度。
未來，計算機毫無疑問將配置有增長量的固態(tài)內(nèi)存，并擁有更強大的處理能力，但是如果數(shù)據(jù)文件的大小與個人計算機的性能以同樣的速率增加，則上述的問題依然無法解決。
所以本發(fā)明的目的就在于幫助解決上述的問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提出一種用于提供顯示信號的方法，其中待顯示的數(shù)字數(shù)據(jù)具有與其相結合的確定該數(shù)字數(shù)據(jù)預定大小的塊統(tǒng)計數(shù)值，該方法包括下列步驟確定顯示比例參數(shù)；當確定所述數(shù)字數(shù)據(jù)和/或所述統(tǒng)計數(shù)值中哪些數(shù)據(jù)點需要顯示時，由所述顯示比例參數(shù)確定統(tǒng)計數(shù)值可在何種程度上代替部分或者全部數(shù)字數(shù)據(jù)使用；確定待顯示的數(shù)據(jù)點；讀入待顯示的數(shù)字數(shù)據(jù)和/或統(tǒng)計數(shù)值；以及由所述的數(shù)字數(shù)據(jù)和/或統(tǒng)計數(shù)值產(chǎn)生顯示信號。
本發(fā)明提出一種用于提供顯示信號的系統(tǒng)，其中，待顯示的數(shù)字數(shù)據(jù)具有與其相結合的、確定該數(shù)字數(shù)據(jù)的預定大小的塊的統(tǒng)計數(shù)值，包括顯示比例參數(shù)確定裝置；當確定該數(shù)字數(shù)據(jù)和/或所述統(tǒng)計數(shù)值中哪些數(shù)據(jù)點需要顯示時，由該顯示比例參數(shù)確定統(tǒng)計數(shù)值可在何種程度上代替部分或者全部數(shù)字數(shù)據(jù)使用的處理裝置；用于確定那些數(shù)據(jù)點需要顯示的處理裝置；用于讀入待顯示的數(shù)字數(shù)據(jù)和/或統(tǒng)計數(shù)值的數(shù)據(jù)讀取裝置；以及用于由該數(shù)字數(shù)據(jù)和/或統(tǒng)計數(shù)值產(chǎn)生顯示信號的顯示裝置。
本發(fā)明提出一種用于提供顯示信號的計算機程序產(chǎn)品，該計算機程序產(chǎn)品包括其上具有計算機可讀代碼的可用于計算機的介質，所述程序代碼包括用于使處理器執(zhí)行確定顯示比例參數(shù)的指令和數(shù)據(jù)；當確定該數(shù)字數(shù)據(jù)和/或統(tǒng)計數(shù)值中哪些數(shù)據(jù)點需要顯示時，由該顯示比例參數(shù)確定統(tǒng)計數(shù)值可在何種程度上代替部分或者全部數(shù)字數(shù)據(jù)使用的確定模塊；確定待顯示數(shù)據(jù)點的確定模塊；讀入待顯示的數(shù)字數(shù)據(jù)和/或統(tǒng)計數(shù)值的讀入模塊；以及由該數(shù)字數(shù)據(jù)和/或統(tǒng)計數(shù)值產(chǎn)生顯示信號的生成模塊。
本發(fā)明的有益效果在于，所提出的方法避免將一個龐大的數(shù)據(jù)文件完全讀入，并且能夠迅速顯示該數(shù)據(jù)的全部或部分，而不會丟失該數(shù)據(jù)的關鍵特征值，比如峰值。
此外，上述方法通過使用另加的統(tǒng)計流，還能應用于日后必然不斷增大的數(shù)據(jù)文件。
同時，本發(fā)明提供了一種當數(shù)據(jù)已經(jīng)開始顯示以后，能根據(jù)用戶的查看全部或部分數(shù)據(jù)的要求，更快地計算不同統(tǒng)計數(shù)據(jù)的方法。
關于本發(fā)明進一步的特征與優(yōu)點，讀者可通過參閱權利要求、結合下列參照附圖對本發(fā)明的優(yōu)選及其他實施例的描述加以明確，附圖中相同的符號表示相同或者相似的組件。


圖1為將標準的個人計算機通過標準以太網(wǎng)數(shù)據(jù)網(wǎng)絡與本發(fā)明中的數(shù)據(jù)采樣和記錄裝置相連接的結構圖；圖2為圖1中的數(shù)據(jù)采樣和記錄裝置的詳細結構圖；圖3為適用于圖1中的個人計算機的內(nèi)部詳細構成的簡化結構圖；圖4為原始數(shù)據(jù)和與之并排的某兩路本發(fā)明優(yōu)選實施例的抽樣統(tǒng)計流的示意圖；圖5為對記錄的數(shù)據(jù)進行采樣和存儲的過程的概要流程圖；圖6為使用抽取的數(shù)據(jù)能夠加速顯示用戶所選擇的數(shù)據(jù)的過程的概要流程圖；圖7為等級超越檢測過程的概要示意圖；以及圖8為對信號進行采樣并產(chǎn)生原始數(shù)據(jù)時抽樣流的生成過程的概要示意圖。
具體實施例方式
數(shù)據(jù)是測量物理量所得到的典型隨時間變化的值，如溫度、地點、速度、濃度或光的強度。因而，在本發(fā)明所涉及的應用中，這些值很可能作為時間的函數(shù)而不斷地變化。然而，即使是很大程度上不連續(xù)的值也是可以使用的。
本發(fā)明的優(yōu)選實施例提出了一種數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，用于接收模擬信號后，以預定的采樣率對信號進行采樣，然后將采樣數(shù)據(jù)記錄在原始數(shù)據(jù)文件中。所述系統(tǒng)的用戶可以定制測量規(guī)則，以根據(jù)他們的測量需要而記錄數(shù)據(jù)。在記錄數(shù)據(jù)的同時，該系統(tǒng)為原始數(shù)據(jù)各個預定大小的塊計算統(tǒng)計概數(shù)然后存儲該統(tǒng)計數(shù)據(jù)，使之與從信號中提取樣本所成的原始數(shù)據(jù)文件相聯(lián)。最終用戶認為是有用的數(shù)據(jù)就可以得到保存和分析。
本實施例的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)優(yōu)選設置于獨立的單元中，該單元包括記錄設備、記錄數(shù)據(jù)文件的內(nèi)存、處理結果的計算設備以及顯示結果的顯示器。但本發(fā)明設上述部件部分或全部可以設置在分開的模塊中，各個模塊間能通過通信系統(tǒng)，例如圖1所示的記錄設備、計算機和顯示設備之間的以太網(wǎng)連接相互作用。
參見圖1，圖1所示即為如上所述的分模塊方法，其設有個人計算機1，通過以太網(wǎng)數(shù)據(jù)網(wǎng)絡2與數(shù)據(jù)記錄裝置3相連接。個人計算機1上設有用于顯示結果的顯示裝置。所述數(shù)據(jù)記錄裝置3包含了記錄系統(tǒng)和網(wǎng)絡接口控制器，用于通過以太網(wǎng)數(shù)據(jù)網(wǎng)絡同個人計算機1進行通信。個人計算機1可以顯示記錄的數(shù)據(jù)，該數(shù)據(jù)可存儲于任何合適的存儲介質上，位于如數(shù)據(jù)記錄系統(tǒng)3或者計算機1中。
設還可有其他的通信方法可用于在記錄裝置和計算機之間，以及在計算機和顯示器之間建立通信。這些通信方法包括但不限于，無線網(wǎng)絡設備如藍牙和802.11b，以及直接電纜連接如USB和/或火線。同樣可設個人計算機1可為任意計算設備，其能夠以所述的方式處理存儲的數(shù)據(jù)樣本并進行顯示，因此可以采用標準臺式機或便攜式電腦的形式，例如基于英特爾或者AMD處理器的IBM便攜PC，或者也可以是如掌上PC的微型設備。
數(shù)據(jù)101接收自如傳感器等的模擬數(shù)據(jù)源，所述傳感器如熱感應器或者壓感器等。接收的數(shù)據(jù)隨后傳送入模數(shù)轉換器(ADC)102。所述ADC 102以預定的采樣率對模擬信號101進行采樣后，將數(shù)字采樣數(shù)據(jù)送入信號處理器。在另一實施例中，輸入的信號也可以是數(shù)字的，或者從事先已經(jīng)采集好信號的存儲裝置中進行加載。如果數(shù)據(jù)已經(jīng)是數(shù)字形式，就可以省略模數(shù)轉換的步驟，或者經(jīng)數(shù)字轉換器處理為適用于信號處理器103的正確格式。
如圖8所示，信號處理器103對接收自ADC 102的信號進行處理。其接收數(shù)據(jù)后，根據(jù)該輸入的采樣數(shù)據(jù)的預定大小的多個塊計算出多個統(tǒng)計量，然后將該統(tǒng)計數(shù)據(jù)的一個或多個抽樣流與原始輸入數(shù)據(jù)相聯(lián)后進行輸出。在最基本的實施例中，這些分離的抽樣數(shù)據(jù)流中對數(shù)據(jù)每個預定大小的塊都具有最大和最小采樣值。在本實施例中，抽樣數(shù)據(jù)流存儲了500個數(shù)據(jù)樣本塊的最大和最小采樣絕對值，但是也可使用其他大小的數(shù)據(jù)集合。
信號處理器103的形式是根據(jù)待采樣的數(shù)據(jù)量和采樣率由技術人員視需要而定的，如果是有大量數(shù)據(jù)需要處理可設為編程門陣列(FPGA)的形式，如果數(shù)據(jù)量較少則可用DSP(數(shù)字信號處理器)的形式。如果需要計算大量的統(tǒng)計流，則可以使用更快的FPGA設備。
產(chǎn)生抽樣數(shù)據(jù)流可使用多種方法，這些方法在硬件或軟件上都可實現(xiàn)。任何基于軟件的數(shù)字信號處理器(DSP)都可以對原始數(shù)據(jù)樣本進行加法和乘法運算。DSP具有專門的乘法器和加法器來執(zhí)行這些功能。如果采樣率提高，則更適合使用基于硬件的解法，比如有專門的乘法器和加法器作為支持的新式FPGA和/或CPLD。將來采樣率提高的時候，DSP的性能和FPGA/CPLD的速度都會相應提升。要從原始采樣流中實時地把抽樣數(shù)據(jù)流提取出來，可在基于軟件的DSP和基于硬件的FPGA/CPLD方法中進行優(yōu)選。
抽樣流無需原始數(shù)據(jù)就能使用，可以讓用戶在尺寸有限的顯示區(qū)域查看到大量的采樣數(shù)據(jù)，而不會出現(xiàn)由于計算機要對所有的原始數(shù)據(jù)進行處理而發(fā)生的明顯的延遲現(xiàn)象。抽樣流的使用同時使得原始數(shù)據(jù)的特征值如峰值和谷值得以保留，這一點將在后文對數(shù)據(jù)顯示方法的詳細描述中加以說明。
信號處理器103可以選擇性地適用于提供附加的統(tǒng)計運算，以協(xié)助后面的對用戶所選數(shù)據(jù)部分進行的分析，同樣，對用戶不會出現(xiàn)明顯的處理延遲現(xiàn)象。根據(jù)選擇的待存儲統(tǒng)計參數(shù)，迅速顯示進一步的統(tǒng)計運算，例如對用戶所選擇的數(shù)據(jù)部分進行r.m.s.(均方根)、STD(標準差)和取平均值等。
當數(shù)據(jù)的一部分被用戶選定時，要對上述進一步的統(tǒng)計數(shù)據(jù)進行迅速計算，就要求迅速提供特定值。例如，上述統(tǒng)計運算需要所選原始數(shù)據(jù)的起始點和終止點，以確定需要執(zhí)行數(shù)學函數(shù)運算的數(shù)據(jù)部分。用戶一旦選定數(shù)據(jù)就可以迅速得到這些數(shù)值。
但是，對于同樣的運算，對于用戶所選定的數(shù)據(jù)部分，還需要對數(shù)據(jù)塊內(nèi)采樣的總數(shù)與平方和進行計算。對于大量的數(shù)據(jù)，這需要耗費相當長的時間。因此，在改進的實施例中，加快了運算處理過程，采樣值的和值與平方和值中的一個或兩個都由信號處理器在記錄階段就進行預計算，并且包含在一個或多個另加的統(tǒng)計流中。
例如，上述均方根可以由計算機對原始數(shù)據(jù)的N個數(shù)值的集合{x1，x2，…，xn}運用下述公式進行計算RMS=1NΣi=1nXi2]]>或者RMS=X12+X22+···+Xn2N]]>
計算N個數(shù)值的集合{x1，x2，…，xn}的平均值要使用的公式為1NΣi=1nXi]]>或者X1+X2+···+XnN]]>計算N個數(shù)值的集合{x1，x2，…，xn}的標準差使用的公式為Σi=1nXi2N-(Σi=1nXiN)2]]>因此，為了以更快的速度計算這些公式，計算機可以將采樣值的和值與平方和值中兩個值或其中一個預先進行存儲，使用時將它們插入到公式中，省略了讀入大量數(shù)據(jù)并運算的過程。
在本實施例中，為了進行上述示例的計算，要先存儲500個樣本的數(shù)據(jù)塊的所有值的和值與平方值和值。一旦計算機需要執(zhí)行RMS運算，它可以從這些抽樣數(shù)據(jù)流中提取所需值，然后對500個樣本的每個數(shù)據(jù)集使用一個中間值，而不用處理原始數(shù)據(jù)的所有500個樣本。這就使用戶能更快地對在連續(xù)的原始數(shù)據(jù)中所選擇的部分計算RMS值，即，原始數(shù)據(jù)傳送期間任何選定的部分都是實時的。
在另一個實施例中，信號處理器103還進一步能輸出更大數(shù)據(jù)塊的抽樣流。為了提高對超大數(shù)據(jù)文件的這種處理速度，要在一個或多個單獨的抽樣流中存儲每十萬個樣本的和值與平方和值。對于更大的文件，要在一個或多個進一步抽樣的數(shù)據(jù)流中加入每一千萬個樣本的和值。當文件大小增大時，設上述概念通過為更大的數(shù)據(jù)塊提供和值得到延伸。必須注意，選為示例的數(shù)據(jù)塊的大小不受這些任意值的限制，相應地就有可能選擇更大或者更小的數(shù)據(jù)塊。
上述列出的組大小已經(jīng)通過試驗得到確認，而且被認為是非常適當?shù)拇笮?，所以就不會對統(tǒng)計數(shù)據(jù)所需的額外存儲造成顯著影響。在上述實施例中提到的所有統(tǒng)計計算中使用大小為500、十萬和一千萬樣本的數(shù)據(jù)塊產(chǎn)生抽樣流時，記錄數(shù)據(jù)需要增加的存儲量僅為2.5％。但無需使用固定的抽樣尺度，任何尺度和數(shù)量的抽樣數(shù)據(jù)流都是允許的。
對所需另加的光盤存儲與顯示過程中提高數(shù)學運算速度的需求的比值進行優(yōu)化是可行的，這樣是為了，當對用于顯示給最終用戶的可存為單獨文件的數(shù)據(jù)進行處理時，使計算機性能保持在一個滿意的水平?？梢杂弥悄苘浖泶_定優(yōu)化尺度和抽樣流的數(shù)量。例如，當工作站使用因逐漸增加抽樣系數(shù)而具備不同抽樣系數(shù)的數(shù)據(jù)時，可以用軟件來處理末位數(shù)據(jù)以決定工作站的響應率。一旦工作站的響應度達到了預定的具有良好響應的水平，則抽樣流的數(shù)量和尺度就由該結果來確定。另外，基于上述測試的結果，也可以利用CPU和硬盤速度之間的關聯(lián)來確定抽樣流適當?shù)臄?shù)量和尺度。但在當前實施例中，抽樣流的數(shù)量和尺度是人工確定的。
抽樣數(shù)據(jù)流允許數(shù)據(jù)塊為任意大小。數(shù)據(jù)集的長度，即，數(shù)據(jù)塊的大小，存儲在數(shù)據(jù)流的流信息頭中。這使得多個數(shù)據(jù)流都可以具備獨立的數(shù)據(jù)集長度，并包含了下一更高的抽樣系數(shù)，并可從其信息頭中識別出來。存儲有流的記錄文件的格式經(jīng)組織以包含從零到任意數(shù)量的抽樣數(shù)據(jù)流。
在另一實施例中，所需的(或可能的)流的數(shù)量和樣本的大小可以根據(jù)速度與確定的一般存儲量相比的必要性，由記錄應用程序或裝置進行計算。參考圖8，確定塊的大小以及要計算的統(tǒng)計量的第二步驟改為，還包括基于該過程可用的硬件和應用軟件來確定流的優(yōu)化數(shù)量以及樣本大小的步驟。在更簡單的實施例中，要確定不同的抽樣系數(shù)用在什么點，可以通過簡單的運算法則得到。一旦每個抽樣流得到二十個計算結果，該抽樣流就被計算和存儲起來。所以，考慮到抽樣比率是1比500，則所需的原始樣本為一萬個。如果抽樣比是1比十萬，則需要兩百萬個原始樣本。
經(jīng)處理的樣本數(shù)據(jù)隨后存儲在內(nèi)存104中，并可以由微處理器105進行操作，并且/或者存儲在存儲裝置106中。內(nèi)存104可以是任何類型的適用于存儲由信號處理器103輸出的數(shù)據(jù)的內(nèi)存，并設可以采取例如標準計算機RAM或者閃存的形式。存儲裝置106優(yōu)選為硬盤驅動器，但可以包含其它形式的存儲裝置如固態(tài)內(nèi)存，并且無需安置于記錄裝置3的內(nèi)部。設經(jīng)處理的樣本數(shù)據(jù)可以存儲在與原始數(shù)據(jù)同時存取的地方。
要顯示數(shù)據(jù)，計算機可以從本地存儲介質、或者通過通信介質如以太網(wǎng)絡從數(shù)據(jù)記錄裝置，讀入數(shù)據(jù)或者抽樣流。
在顯示數(shù)據(jù)的時候，必須知道以軌跡或者類似形式顯示數(shù)據(jù)的區(qū)域的大小。一旦知道該大小以后，確定比例系數(shù)，根據(jù)該系數(shù)依比例決定顯示數(shù)據(jù)，以適應顯示區(qū)域。該顯示區(qū)域可以是可用顯示區(qū)域的部分或全部。例如，整個顯示區(qū)域為1024×768像素大小，分配于顯示數(shù)據(jù)的區(qū)域可以是800×600像素大小。
在該執(zhí)行過程中，每個像素都分配到一個數(shù)據(jù)點，但設一個數(shù)據(jù)點能分配給所有其他像素，這意味著僅需要400個數(shù)據(jù)點用來顯示一條軌跡。多個數(shù)據(jù)點也可以分配給任意數(shù)量的像素，這就意味著要顯示的數(shù)據(jù)點更少。
當用戶選擇部分數(shù)據(jù)顯示的時候，計算機讀入原始數(shù)據(jù)。如果樣本數(shù)據(jù)點和像素點一樣多(在這個例子中，沿水平軸顯示每個數(shù)據(jù)，共800個數(shù)據(jù)點)，則讀入所選的數(shù)據(jù)樣本并在顯示器上描繪出軌跡。如果數(shù)據(jù)點為像素點的兩倍，則其它的每個數(shù)據(jù)點都可繪出。這種數(shù)據(jù)點和像素點之間的關系如下當需要顯示x個數(shù)據(jù)點時，每個像素顯示x點中的一個點。
存儲在縮減的數(shù)據(jù)流中的最大值和最小值，在縮減系數(shù)達到最初縮減的數(shù)據(jù)流的縮減系數(shù)時(本例中為500)，可以用于取代讀入原始數(shù)據(jù)。當數(shù)據(jù)樣本數(shù)量為顯示器可用像素點的500倍時，可以用縮減的數(shù)據(jù)流取代原始數(shù)據(jù)樣本來產(chǎn)生顯示軌跡。因此，在上述執(zhí)行過程中，由于縮減的數(shù)據(jù)流可以用來產(chǎn)生軌跡，計算機需要讀入的數(shù)據(jù)的數(shù)量也由系數(shù)500進行縮減。
另加的縮減數(shù)據(jù)流也可以用同樣的方式來使用。在使用由100,000進行縮減的抽樣流，且數(shù)據(jù)點至少為可用于顯示軌跡的像素點的十萬倍時，這些另加的抽樣流可用于取代原始數(shù)據(jù)。該原則同樣可應用于對具備不同縮減系數(shù)的抽樣流的使用。
考慮到用戶選擇部分的數(shù)據(jù)包含的部分塊的確定的抽樣值已經(jīng)存儲在縮減數(shù)據(jù)流中而不能從縮減的數(shù)據(jù)流中單獨讀出，計算機必須執(zhí)行邊界處理，如圖6所略述。
邊界處理包括，無需預計算統(tǒng)計量，計算各個數(shù)據(jù)塊的統(tǒng)計值。例如，數(shù)據(jù)的用戶選擇部分可以分為多個數(shù)據(jù)塊，而這些數(shù)據(jù)塊除了數(shù)據(jù)起始部分和末尾部分外的統(tǒng)計值已經(jīng)計算完畢，所述起始和末尾部分僅僅為數(shù)據(jù)塊的一部分，所述數(shù)據(jù)塊的統(tǒng)計值已經(jīng)得到預計算，這時就需要從這些數(shù)據(jù)中計算相對統(tǒng)計值。
如果需要，可以在屏幕上顯示其他計算的統(tǒng)計數(shù)據(jù)，如所有數(shù)據(jù)或數(shù)據(jù)所選擇部分的r.m.s和標準差，與數(shù)據(jù)點并行排列或者取代數(shù)據(jù)點。
由于經(jīng)處理的統(tǒng)計數(shù)據(jù)僅僅用于數(shù)據(jù)的各個規(guī)定的塊，所以原始數(shù)據(jù)的用戶選擇部分很可能起始于某塊且終止于某塊內(nèi)，即，它會跨越各塊的部分或者全部塊，其中各個塊的統(tǒng)計數(shù)據(jù)已經(jīng)得到計算。如果用戶的數(shù)據(jù)選擇包括的數(shù)據(jù)塊的部分的統(tǒng)計數(shù)據(jù)已經(jīng)得到計算，而且如果現(xiàn)有數(shù)據(jù)流為任何使用較小數(shù)據(jù)塊的統(tǒng)計數(shù)據(jù)流，則將使用可能更高縮減系數(shù)的統(tǒng)計數(shù)據(jù)流。如果沒有合適的統(tǒng)計數(shù)據(jù)流可用，那就須使用原始數(shù)據(jù)。因此，該計算采用了下述的方法，參考圖4中的例子原始數(shù)據(jù)R0被劃分為相同大小的鄰近塊，由序列B1…Bn表示的塊序列和由序列R1…Rn(每個大小增加的塊)表示的統(tǒng)計數(shù)據(jù)的抽樣流。
用戶選定的數(shù)據(jù)間隔，表示為Δ，其由統(tǒng)計抽樣數(shù)據(jù)R1B2和R1B6的局部塊、及介于它們之間的整塊的統(tǒng)計抽樣數(shù)據(jù)構成。為了建立這些局部塊的平方總和，計算機需要讀入原始樣本并計算每個局部塊的平方和。本實施例中使用了抽樣系數(shù)，就是兩個塊中499個樣本中的最大值。圖6所示的所使用的處理方法。使用這個處理方法，任何用戶的選定數(shù)據(jù)內(nèi)的抽樣流可以檢測出來，并用于降低尺度級直到?jīng)]有可用的抽樣流，此時讀入原始數(shù)據(jù)相應塊，以及計算相應統(tǒng)計數(shù)據(jù)或顯示統(tǒng)計值。但是塊R1B3和R1B4可適用縮減系數(shù)。所以計算機只需從R2B2中讀入結果。因此需要計算的等式如下RMS=Σi=first500Xi2+R1B2SumSqrsR2B2+SumSqrsR1B5+Σi=1endXi2R1B6N]]>現(xiàn)在計算機需要從原始數(shù)據(jù)中加出了部分和的計算結果，即R2B2的計算結果和R1B5的計算結果，這樣就可以計算出等式的值。作為對比，可以想象一下原始數(shù)據(jù)原本需要計算機讀入和處理一億個樣本。
因此在這個執(zhí)行過程中，用抽樣流來替代樣本大小在500和100,000的數(shù)據(jù)塊，計算機需要讀入的數(shù)據(jù)的最大數(shù)量為2倍的500個樣本原始數(shù)據(jù)＝1000個樣本；2倍的200個由500縮減的計算結果＝400個計算結果；1000個由100K縮減的計算結果＝1000個計算結果；
總計讀入大小為2400的計算結果或樣本。
如果沒有這些數(shù)據(jù)流，就必須讀入一億個樣本，并執(zhí)行所需的平方操作和加法運算以配合該方法。
對每千萬個樣本的各塊，使用額外的數(shù)據(jù)流，計算機需要讀入和處理的數(shù)據(jù)數(shù)量將縮減到2倍的500個樣本原始數(shù)據(jù)＝1000個樣本；2倍的200個由500縮減的計算結果＝400個計算結果；2倍的100個由100k縮減的計算結果＝200個計算結果；10倍的由100k縮減的計算結果＝10個計算結果；總計讀入大小為1610的計算結果或樣本。
這個讀入量的縮減不會像用于處理原始數(shù)據(jù)的讀入數(shù)量和當為每500個樣本使用統(tǒng)計數(shù)據(jù)流所需要讀入的數(shù)量之間的縮減那么顯著。但是，一旦記錄數(shù)據(jù)開始增加到超過1G的樣本，為每千萬個樣本使用數(shù)據(jù)流所帶來的差別就非常的明顯。
額外的絕對最大值和絕對最小值已經(jīng)存儲在縮減的數(shù)據(jù)流起始部分里，計算機也可以更快的速度提供搜索功能。類似絕對最小值或絕對最大值的數(shù)值可以通過搜索統(tǒng)計流的起始部分而快速地獲得。任何等級的超越可以通過檢查何處的最小值比選定的等級更小以及何處的最大值比選定的等級更大而搜索出來。當一個數(shù)據(jù)集的最小值和最大值達到這個標準，計算機就會讀入數(shù)據(jù)集中相對縮減得更少的部分，最后通過相應的原始數(shù)據(jù)樣本建立準確的超過選定等級的樣本。
參考圖7，所略述的是等級超越的確定方法，最高抽樣數(shù)據(jù)流的最小值和最大值與選定的等級超越數(shù)值相比較。如果沒有達到標準，該抽樣數(shù)據(jù)集下面的整個采樣塊可以標志為沒有超越等級。如果搜索到符合標準，則計算機開始檢查每個塊大小更低的統(tǒng)計數(shù)據(jù)流，直到在該原始數(shù)據(jù)中找到有效的超越選定等級的樣本。
為了在垂直軸顯示數(shù)據(jù)的整個軌跡，必須確定該軌跡的適當比例系數(shù)。在確定顯示區(qū)域的垂直比例之前，計算機需要該待顯示軌跡的絕對最小值和絕對最大值。通過使用可用的以最高的塊尺度抽樣的數(shù)據(jù)流并沿更低的流進行下去，最后到達原始數(shù)據(jù)，計算機將為選定的數(shù)據(jù)確定絕對最大值和絕對最小值，。此處所指的過程為自動調(diào)整比例。如果自動調(diào)整不可用，則最終用戶可以設置該縮放比例為任何期望值。
一旦在顯示器上顯示了軌跡，并且如果與存儲的值例如樣本總和與樣本的平方和已經(jīng)為每個塊存儲在額外的抽樣數(shù)據(jù)流中，就可以為數(shù)據(jù)被顯示的部分計算統(tǒng)計量?？蛇x地，或者另外，用戶可以選擇數(shù)據(jù)顯示部分的局部，而且可以計算并顯示該局部數(shù)據(jù)的統(tǒng)計量。
例如，在一個實施例中對絕對最小值、絕對最大值、總和值、值的平方的和值、以及為塊尺寸500計算統(tǒng)計流，計算機可通過下述公式計算原始數(shù)據(jù)的N個值的集合{x1，x2，…xN}的均方根RMS=Σi=1500Xi2+Σi=501NXi2N]]>
使用下述公式計算N個值的集合{x1，x2，…xN}的均值mean=Σi=1500Xi+Σi=501NXiN]]>以及根據(jù)下述公式計算N個值的集合{x1，x2，…xN}的標準差s.d.=Σi=1NXi2N-(Σi=1NXiN)2]]>在優(yōu)選實施例中，上述所有提到的數(shù)學運算都是可行的，并且創(chuàng)建了塊大小為500、十萬和一千萬的抽樣數(shù)據(jù)流，其擁有※代表了數(shù)據(jù)塊中最低值的樣本值；※代表了數(shù)據(jù)塊中最高值的樣本值；※數(shù)據(jù)塊中所有樣本的樣本總和 以及※數(shù)據(jù)塊中所有樣本的所有樣本平方和 最后，如上所述，提供了一種用于將數(shù)據(jù)流的統(tǒng)計特征量存儲在附隨的數(shù)據(jù)流中并與原始數(shù)據(jù)并行的創(chuàng)新方法。這種方法可使用戶非常有效地用計算機顯示超大的數(shù)據(jù)文件，其中所述計算機能用統(tǒng)計數(shù)據(jù)取代原始數(shù)據(jù)，從而與直接對原始數(shù)據(jù)進行處理的傳統(tǒng)方法相比具有更快的顯示速度。
權利要求
1.一種用于提供顯示信號的方法，其中待顯示的數(shù)字數(shù)據(jù)具有與其相結合的、確定該數(shù)字數(shù)據(jù)預定大小的塊的統(tǒng)計數(shù)值，包括下列步驟確定顯示比例參數(shù)；當確定所述數(shù)字數(shù)據(jù)和/或所述統(tǒng)計數(shù)值中哪些數(shù)據(jù)點需要顯示時，由所述顯示比例參數(shù)確定統(tǒng)計數(shù)值可在何種程度上代替部分或者全部數(shù)字數(shù)據(jù)使用；確定待顯示的數(shù)據(jù)點；讀入待顯示的數(shù)字數(shù)據(jù)和/或統(tǒng)計數(shù)值；以及由所述數(shù)字數(shù)據(jù)和/或統(tǒng)計數(shù)值產(chǎn)生顯示信號。
2.如權利要求1所述的方法，其特征在于，所述統(tǒng)計數(shù)值包括數(shù)字數(shù)據(jù)的最小值或最大值的部分或全部。
3.如權利要求2所述的方法，其特征在于，待顯示的數(shù)據(jù)點同時包括數(shù)字數(shù)據(jù)的最小值和最大值。
4.如權利要求2或3所述的方法，其特征在于，該統(tǒng)計數(shù)值包括部分或全部標準差、部分數(shù)值或者部分數(shù)值的平方。
5.如權利要求1到4所述的方法，其特征在于，該待顯示的數(shù)字數(shù)據(jù)是通過對模擬信號進行采樣并將樣本轉換為數(shù)字數(shù)據(jù)而得到的。
6.如權利要求1到5所述的方法，其特征在于，該處理過程基本實時進行。
7.一種用于提供顯示信號的系統(tǒng)，其中，待顯示的數(shù)字數(shù)據(jù)具有與其相結合的、確定該數(shù)字數(shù)據(jù)的預定大小的塊的統(tǒng)計數(shù)值，包括顯示比例參數(shù)確定裝置；當確定該數(shù)字數(shù)據(jù)和/或所述統(tǒng)計數(shù)值中哪些數(shù)據(jù)點需要顯示時，用于由該顯示比例參數(shù)確定統(tǒng)計數(shù)值可在何種程度上代替部分或者全部數(shù)字數(shù)據(jù)使用的處理裝置；用以確定哪些數(shù)據(jù)點需要顯示的處理裝置；用于讀入待顯示的數(shù)字數(shù)據(jù)和/或統(tǒng)計數(shù)值的數(shù)據(jù)讀取裝置；以及用于由該數(shù)字數(shù)據(jù)和/或統(tǒng)計數(shù)值產(chǎn)生顯示信號的顯示裝置。
8.如權利要求7所述的系統(tǒng)，其特征在于，統(tǒng)計數(shù)值包括該數(shù)字數(shù)據(jù)的最小值或最大值的部分或全部。
9.如權利要求8所述的系統(tǒng)，其特征在于，待顯示的數(shù)據(jù)點同時包括數(shù)字數(shù)據(jù)的最小值和最大值。
10.如權利要求8或9所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述統(tǒng)計數(shù)值包括部分或全部標準差、部分數(shù)值或者部分數(shù)值的平方。
11.如權利要求7到10所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述待顯示的數(shù)字數(shù)據(jù)是通過對模擬信號進行采樣并將樣本轉換為數(shù)字數(shù)據(jù)而得到的。
12.如權利要求7到11所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述處理過程基本實時進行。
13.一種用于提供顯示信號的計算機程序產(chǎn)品，該計算機程序產(chǎn)品包括其上具有計算機可讀代碼的可用于計算機的介質，所述程序代碼包括用于使處理器執(zhí)行確定顯示比例參數(shù)的指令和數(shù)據(jù)；當確定該數(shù)字數(shù)據(jù)和/或統(tǒng)計數(shù)值中哪些數(shù)據(jù)點需要顯示時，由該顯示比例參數(shù)確定統(tǒng)計數(shù)值可在何種程度上代替部分或者全部數(shù)字數(shù)據(jù)使用的確定模塊；確定待顯示數(shù)據(jù)點的確定模塊；讀入待顯示的數(shù)字數(shù)據(jù)和/或統(tǒng)計數(shù)值的讀入模塊；以及由該數(shù)字數(shù)據(jù)和/或統(tǒng)計數(shù)值產(chǎn)生顯示信號的生成模塊。
14.如權利要求13所述的用于提供顯示信號的計算機程序產(chǎn)品，其特征在于，所述統(tǒng)計數(shù)值包括數(shù)字數(shù)據(jù)的最小值或最大值的部分或全部。
15.如權利要求14所述的用于提供顯示信號的計算機程序產(chǎn)品，其特征在于，待顯示的數(shù)據(jù)點同時包括數(shù)字數(shù)據(jù)的最小值和最大值。
16.如權利要求14或15所述的用于提供顯示信號的計算機程序產(chǎn)品，其特征在于，所述統(tǒng)計數(shù)值包括部分或全部標準差、部分數(shù)值或者部分數(shù)值的平方。
17.如權利要求13到16所述的用于提供顯示信號的計算機程序產(chǎn)品，其特征在于，所述待顯示的數(shù)字數(shù)據(jù)是通過對模擬信號進行采樣并將樣本轉換為數(shù)字數(shù)據(jù)而得到的。
18.如權利要求13到17所述的用于提供顯示信號的計算機程序產(chǎn)品，其特征在于，所述處理過程基本實時進行。
19.以上所充分描述的裝置，相關圖形如附圖所示。
20.以上所充分描述的系統(tǒng)，相關圖形如附圖所示。
21.以上所充分描述的方法，相關圖形如附圖所示。
22.以上所充分描述的載體介質，相關圖形如附圖所示。
全文摘要
統(tǒng)計數(shù)據(jù)的一種應用程序，其可以創(chuàng)建新的波形以包含存儲在統(tǒng)計抽樣流中的所有結果。例如，可以對原始數(shù)據(jù)的每500個點提供一個新樣本，從該樣本中可得出原始數(shù)據(jù)的均值、RMS值和標準差中的一個或多個。通過將所有這些值，例如RMS值，放入新軌跡，則從原始通道中將得出數(shù)學通道。該統(tǒng)計軌跡將顯示何謂趨勢信號。
文檔編號G06F17/00GK1808418SQ20061000042
公開日2006年7月26日 申請日期2006年1月5日 優(yōu)先權日2005年1月5日
發(fā)明者彼得·阿克曼斯, 格拉爾德·克爾克霍夫, 埃德溫·席爾德 申請人:Lds測試測量有限公司