一种针对移动体目标异地同步测量数据采集系统及方法

摘要

本发明公开了一种针对移动体目标异地同步测量数据采集系统及方法，该方法包括以下步骤：地面参量采集，通过传感器感测外部参量数据信息，并进行外部参量数据信息的采集；将实时的外部参量数据信息和地面的实时的授时信息传送给同步控制单元进行处理；车载参量采集，通过感测内部参量数据信息，并进行内部参量数据信息的采集；将实时的内部参量数据信息和车载的实时的授时信息传送给同步控制单元进行处理；同步控制单元在分别接收到来自地面的外部参量数据信息和来自移动体的内部参量数据信息后，依据与数据绑定的定时信息，对外部参量数据和内部参量数据进行同步和组装，完成完备数据集的采集。

说明书

技术领域

本发明涉及电子测量技术领域，尤其涉及一种针对移动体目标 异地同步测量数据采集系统及方法。

背景技术

在现代电子测量中，往往需要针对某一种特定目标的多种参量 进行同步测量。进行同步测量的原因往往在于，各测量参量之间存 在特定的工作时序联系或者各参量之间存在相互影响的逻辑关系， 需要通过测量来研究或者验证这种关系并得到他们之间的准确关 系。有时，这些针对同一目标的多种参量的测量获取并不能在同一 个测试点上获得，而是需要在分布的不同测试点上获得，这样为多 参量数据的同步带来了很大困难。

例如，研究针对高速动车组（或飞行器）的整车电磁辐射发射 问题。该课题需要研究动车组（或飞行器）在运行中对周围空间所 产生的射频电磁发射，而研究目标的发射量是随着车辆的具体运行 工况而改变的，例如车速、牵引/制动等级等运行参数都会影响车辆 的整体发射水平，发动机功率、飞行高度、风速等都可能影响到飞 行器的整体发射水平。这就要求，不仅要在地面的固定地点进行测 量以获得车辆（或飞行器）的实时发射水平，还需要将该发射量数 据与车辆（或飞行器）上的实时运行工况加以结合。这就意味着， 在车辆（或飞行器）上需要部署至少第二套车辆运行参数测量系统， 并将两种（地面和车/机载的）测量同步起来。由于被测目标体在测 量过程中是高速移动的，所以无法通过传统的同步测量方式来进行。

传统的同步测量方式是将多个分布的测量分系统通过一个同步 信号来触发，以保证各分布测量节点的测量同步，即多个分系统之 间通过同步信号电缆实现连接。为保证测量的严格同步，还需要对 不同测量节点与同步控制节点的传输距离不同进行相应的同步修 正，以补偿同步控制信号在传输中所产生的延迟差异。而对于存在 测量分系统部署于高速移动体上的情形，以上测量方法就无法实施 了，原因在于地面分系统与车载/机载分系统无法实现固定的同步信 号连接。如果采用无线链路来传输同步控制信号，由于车载/机载分 系统与地面分系统之间存在高速的实时相对运动，如何对该实时变 化的传输延迟进行精确的估计和补偿是一个难以克服的问题。

目前，还没有专门用于上述高速移动体进行分布式同步测量的 成熟方法。

发明内容

本发明解决的技术问题是针对高速移动体如何进行分布式同步 测量。

本发明的基本思路是在分布的测量地点（地面一端和车载/机载 一端）分别部署一套针对各自目标参量的半自主式测量系统，并分 别配备各自的精确授时装置（如GPS/北斗接收系统），将各自的测量 数据以测量数据帧的形式加盖时间戳。同步控制单元负责将来自地 面和车载/机载测量分系统的测量数据帧依据其各自的时间戳来完成 分布测量数据的同步组帧，实现完备测量数据集的同步采集。

为了解决以上技术问题，本发明实施例公开了一种针对移动体 目标异地同步测量数据采集系统，包括地面采集单元、地面同步授 时装置、车载采集单元、车载授时和定位装置、地面无线通信装置、 车载无线通信装置和同步控制单元；

所述地面采集单元包括至少一个用于感测移动体目标外部参量 数据信息的第一传感器和至少一个用于测量该外部参量数据信息的 第一接收装置；

所述车载采集设备包括至少一个用于感测移动体目标内部参量 数据信息的第二传感器和至少一个用于测量该内部参量数据信息的 第二接收装置；

所述地面采集单元和所述地面同步授时装置将实时的采集数据 和实时的授时信息传送给所述同步控制单元进行处理；

所述车载采集单元和所述车载授时和定位装置通过所述车载无 线通信装置和地面无线通信装置将包含了精确定时信息的移动体内 部参量信息发送给地面的所述同步控制单元；

所述同步控制单元在分别接收到来自地面的外部参量数据信息 和来自移动体的内部参量数据信息后，依据与数据绑定的定时信息， 对外部参量数据和内部参量数据进行同步和组装，完成完备数据集 的采集。

进一步，作为优选，外部参量数据信息为辐射电磁场。

进一步，作为优选，地面同步授时装置为GPS或北斗系统。

进一步，作为优选，内部参量数据信息为列车的实时牵引电流。

进一步，作为优选，车载授时和定位装置为GPS或北斗系统。

本发明实施例还公开了一种针对移动体目标异地同步测量数据 采集方法，包括以下步骤：

地面参量采集，通过第一传感器感测移动体目标外部参量数据 信息，并进行外部参量数据信息的采集；将实时的外部参量数据信 息的采集数据和地面的实时的授时信息传送给同步控制单元进行处 理；

车载参量采集，通过第二传感器感测移动体目标内部参量数据 信息，并进行内部参量数据信息的采集；将实时的内部参量数据信 息的采集数据和车载的实时的授时信息传送给同步控制单元进行处 理；

同步控制单元在分别接收到来自地面的外部参量数据信息和来 自移动体的内部参量数据信息后，依据与数据绑定的定时信息，对 外部参量数据和内部参量数据进行同步和组装，完成完备数据集的 采集。

以上地面参量采集和车载参量采集步骤并无先后顺序限定。

本发明通过应用采用授时时间戳技术，能够对高速移动体目标 的多种外部/内部参量进行同步测量和数据采集。该方法避免了对同 步控制信号的时变无线传输延迟进行精确的估计和补偿的难题，能 够有效地部署和实施分布式测量方案。该测量方法不仅适用于对上 述高速移动体的多参量同步测量，还能够应用于远距离分布的大系 统的多节点测量方案。

附图说明

当结合附图考虑时，通过参照下面的详细描述，能够更完整更 好地理解本发明以及容易得知其中许多伴随的优点，但此处所说明 的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本发明的一部分，本 发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明 的不当限定，其中：

图1是本发明实施例一种针对移动体目标异地同步测量数据采集系 统示意图。

图2是本发明实施例一种针对移动体目标异地同步测量数据采集方 法流程图。

具体实施方式

参照图1-2对本发明的实施例进行说明。

为使上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图 和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

如图1所示，本发明提供一种针对移动体目标异地同步测量数据 采集系统，包括：地面子系统100和车载子系统200，地面子系统100 包括：地面采集单元(1)、地面同步授时装置（2）、同步控制单元（6） 和地面无线通信装置（5），车载子系统200包括：车载采集单元（3）、 车载授时和定位装置（4）、车载无线通信装置（7）；所述同步控制 单元（6）与所述地面采集单元（1）之间、所述同步控制单元（6） 与所述地面同步授时装置（2）之间、所述同步控制单元（6）与所 述地面无线通信装置（5）之间、所述车载无线通信装置（7）与所 述车载采集单元（3）之间，以及所述车载无线通信装置（7）与所 述车载授时和定位装置（4）之间通过数据总线及控制总线连接。所 述地面无线通信装置（5）与车载无线通信装置（7）之间，通过无 线通信链路实现信息传输。下面进一步说明所述监测系统所包括的 各单元的具体结构和功能。

地面采集单元（1）

所述地面采集单元(1)包括至少一个用于感测高速移动体目标 外部参量的传感器和至少一部用于测量该参量信号的接收装置；

所述地面采集单元（1）能够实时测量并采集高速移动体目标的 外部参量信息（如辐射电磁场），并将测量结果数据实时送给所述同 步控制单元（6）进行处理。

地面同步授时装置（2）

所述地面同步授时装置（2）能够通过GPS或北斗系统接收授时 功能获得准确的时间信息，并将该时间信息实时送给所述同步控制 单元（6）进行处理。

车载采集单元(3)

所述车载采集设备(3)包括至少一个用于感测高速移动体目标 内部参量的传感器和至少一部用于测量该参量信号的接收装置；

所述车载采集单元(3)能够实时测量并采集高速移动体目标的 内部参量信息（如列车的实时牵引电流或飞行器的发动机输出功 率），并将测量结果数据实时送给所述地面无线通信装置（5）和车 载无线通信装置（7）进行处理。

车载授时/定位装置（4）

所述车载授时/定位装置（4）能够通过GPS或北斗系统接收授时 /定位功能获得准确的时间信息和地理位置信息，并实时送往所述地 面无线通信装置（5）和车载无线通信装置（7）进行处理。

地面无线通信装置（5）和车载无线通信装置（7）

所述地面无线通信装置（5）和车载无线通信装置（7）之间， 通过无线通信链路实现信息传输；

所述车载无线通信装置（7）能够将来自所述车载采集单元(3) 的移动体内部参量测量数据和来自所述车载授时/定位装置（4）的 时间/地理位置信息进行实时组帧，并通过无线链路发送给地面子系 统，所述地面无线通信装置（5）在接收到该数据帧后，将接收到的 含有时间戳的测量数据送给所述同步控制单元（6）进行处理。

同步控制单元（6）

所述同步控制单元（6）例如包括计算机。所述同步控制单元（6） 将来自所述地面采集单元（1）的高速移动体目标的外部参量信息数 据和通过地面无线通信装置（5）和车载无线通信装置（7）传输的 来自车载子系统的移动体目标的内部参量信息数据帧，依据其各自 所附加绑定的时间戳，进行时间轴校准并进行同步组装，从而实现 地面和车载两部分测量值的同步数据集的采集，并进行显示和保存。

如图2所示，一种针对移动体目标异地同步测量数据采集方法， 包括以下步骤：

S1、地面参量采集：通过第一传感器感测移动体目标外部参量 数据信息，并进行外部参量数据信息的采集；将实时的外部参量数 据信息的采集数据和地面的实时的授时信息传送给同步控制单元进 行处理；

S2、车载参量采集：通过第二传感器感测移动体目标内部参量 数据信息，并进行内部参量数据信息的采集；将实时的内部参量数 据信息的采集数据和车载的实时的授时信息传送给同步控制单元进 行处理；

以上地面参量采集S1和车载参量采集步骤S2并无先后顺序限 定。

S3、数据同步控制：同步控制单元在分别接收到来自地面的外 部参量数据信息和来自移动体的内部参量数据信息后，依据与数据 绑定的定时信息，对外部参量数据和内部参量数据进行同步和组装， 完成完备数据集的采集。

虽然以上描述了本发明的具体实施方式，但是本领域的技术人 员应当理解，这些具体实施方式仅是举例说明，本领域的技术人员 在不脱离本发明的原理和实质的情况下，可以对上述方法和系统的 细节进行各种省略、替换和改变。例如，合并上述方法步骤，从而 按照实质相同的方法执行实质相同的功能以实现实质相同的结果则 属于本发明的范围。因此，本发明的范围仅由所附权利要求书限定。