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1、(10)申请公布号 CN 104301060 A (43)申请公布日 2015.01.21 CN 104301060 A (21)申请号 201410584613.4 (22)申请日 2014.10.27 H04J 3/06(2006.01) (71)申请人 北京必创科技股份有限公司 地址 100085 北京市海淀区上地七街一号汇 众大厦 710 室 申请人 石家庄铁道大学 (72)发明人 唐智斌 潘存治 (74)专利代理机构 北京德琦知识产权代理有限 公司 11018 代理人 牛峥 王丽琴 (54) 发明名称 一种基于硬件触发采样的节点同步采集方法 及系统 (57) 摘要 本发明公开了一种基。
2、于硬件触发采样的节点 同步采集方法及系统， 对于无线传感网络中无法 与其他采集节点和无线网关进行时间同步的第三 方采集节点， 首先测量该第三方采集节点收到硬 件触发采样信号至其采集到数据时的延迟时间， 当控制终端发送包含同步采集时间点的采集指令 后， 由与该第三方采集节点连接的已时间同步的 第一采集节点在同步采集时间点提前延时时间的 时间点通过硬件触发该第三方采集节点进行被动 采集， 由此实现了同网络内可以时间同步的采集 节点和不能时间同步的第三方采集节点的同步采 集。 (51)Int.Cl. 权利要求书 1 页 说明书 4 页 附图 1 页 (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明。
3、专利申请 权利要求书1页 说明书4页 附图1页 (10)申请公布号 CN 104301060 A CN 104301060 A 1/1 页 2 1. 一种基于硬件触发采样的节点同步方法， 其特征在于， 包括 ： 提供时钟源、 无线网关、 控制终端、 第一采集节点和第三方采集节点 ； 其中， 无线网关分 别与所述时钟源和控制终端连接， 且无线网关与所述时钟源时间同步 ； 每个无线网关无线 连接多个第一采集节点， 每个所述第一采集节点与该无线网关时间同步 ； 所述第三方采集 节点与第一采集节点连接， 所述第三方采集节点与所述无线网关时间不同步， 且包括硬件 触发采样模块 ； 向所述硬件触发采样模块。
4、发送第一硬件触发信号， 并记录从发出所述第一硬件触发信 号至硬件触发采样模块采集到数据之间的延迟时间 ； 控制终端通过无线网关向所述第一采集节点发送包含同步采集时间点的采集指令 ； 在所述同步采集时间点提前所述延迟时间的时间点， 所述第一采集节点向所述第三方 节点发送第二硬件触发信号 ； 所述第三方采集节点接收所述第二硬件触发信号， 进行数据采集。 2. 一种基于硬件触发采样的节点同步系统， 其特征在于， 包括时钟源、 无线网关、 控制 终端、 第一采集节点和第三方采集节点 ； 其中， 无线网关分别与所述时钟源和控制终端连接， 且无线网关与所述时钟源时间同 步 ； 每个无线网关无线连接多个第一。
5、采集节点， 每个所述第一采集节点与该无线网关时间 同步 ； 所述第三方采集节点与第一采集节点连接， 所述第三方采集节点与所述无线网关时 间不同步 ； 所述第三方采集节点包括硬件触发采样模块， 所述硬件触发采样模块用于当收到第一 硬件触发信号或第二硬件触发信号后进行数据采集 ； 所述控制终端用于通过无线网关向所述第一采集节点发送包含同步采集时间点的采 集指令 ； 所述第一采集节点包括硬件触发信号发送单元和控制单元 ； 所述硬件触发信号发送单 元用于向第三方采集节点发送第一硬件触发信号 ； 所述控制单元用于记录从发出所述第一 硬件触发信号至硬件触发采样模块采集到的数据之间的延迟时间， 并用于在所述。
6、同步采集 时间点提前所述延迟时间的时间点控制所述硬件触发信号发送单元发送第二硬件触发信 号。 权 利 要 求 书 CN 104301060 A 2 1/4 页 3 一种基于硬件触发采样的节点同步采集方法及系统 技术领域 0001 本发明涉及无线测控领域， 尤其涉及一种基于硬件触发采样的节点同步采集方法 及系统。 背景技术 0002 现在通信中， 无线传感器网络以其低功耗、 低成本、 分布式和自组织的特点逐渐成 为信息感知研究的热点。 传感器网络可实现数据的采集量化、 处理融合和传输应用， 目前已 应用于军事、 环境监测、 工业控制等领域。 0003 时间同步是无线传感器网络应用的重要组成部分，。
7、 简单的理解就是把各地时间对 齐， 使各地在同一时刻具有相同的时间计量值。 在无线传感网应用中， 传感器节点通常需要 协调操作共同完成一项复杂的传感任务。 0004 而随着时代的发展， 传感器也变得逐步小型化， 同步电路和采集电路以及传感器 往往集成在一起， 形成一个单独的具有数字接口的产品， 由于是针对固定传感器的调理， 这 类产品也往往精度较高， 在市场具有较高的竞争力。在集成化的传感器节点的在发展过程 中， 不同的厂家往往侧重点不同， 在不同的方面各有侧重， 由于研究对象的复杂多样性和实 际测量的物理量的多变性， 用户很难选用一家的采集节点产品来全部完成整个的系统的传 感数据的采样。 0。
8、005 而选用多家的采集节点产品后， 由于彼此接口、 使用方法和同步方法的不同， 所有 的采集节点无法实现全部同步， 从而致使采集的数据在进行模态分析等应用下无法使用的 问题。 而现有技术中， 大多采用对采集节点中的电路结构进行改造的方式， 使组网的采集节 点适用于统一的同步方法， 但是这会导致成本过高的问题。 发明内容 0006 有鉴于此， 本发明提供了一种基于硬件触发采样的节点同步采集方法及系统， 以 使原本不支持同步采集的采集节点实现同步采集， 而不需要更改其内部电路。 0007 本发明采用的技术手段如下 ： 一种基于硬件触发采样的节点同步方法， 包括 ： 0008 提供时钟源、 无线网。
9、关、 控制终端、 第一采集节点和第三方采集节点 ； 其中， 无线网 关分别与所述时钟源和控制终端连接， 且无线网关与所述时钟源时间同步 ； 每个无线网关 无线连接多个第一采集节点， 每个所述第一采集节点与该无线网关时间同步 ； 所述第三方 采集节点与第一采集节点连接， 所述第三方采集节点与所述无线网关时间不同步， 且包括 硬件触发采样模块 ； 0009 向所述硬件触发采样模块发送第一硬件触发信号， 并记录从发出所述第一硬件触 发信号至硬件触发采样模块采集到数据之间的延迟时间 ； 0010 控制终端通过无线网关向所述第一采集节点发送包含同步采集时间点的采集指 令 ； 0011 在所述同步采集时间。
10、点提前所述延迟时间的时间点， 所述第一采集节点向所述第 说 明 书 CN 104301060 A 3 2/4 页 4 三方节点发送第二硬件触发信号 ； 0012 所述第三方采集节点接收所述第二硬件触发信号， 进行数据采集。 0013 本发明还提供了一种基于硬件触发采样的节点同步系统， 包括时钟源、 无线网关、 控制终端、 第一采集节点和第三方采集节点 ； 0014 其中， 无线网关分别与所述时钟源和控制终端连接， 且无线网关与所述时钟源时 间同步 ； 每个无线网关无线连接多个第一采集节点， 每个所述第一采集节点与该无线网关 时间同步 ； 所述第三方采集节点与第一采集节点连接， 所述第三方采集节。
11、点与所述无线网 关时间不同步 ； 0015 所述第三方采集节点包括硬件触发采样模块， 所述硬件触发采样模块用于当收到 第一硬件触发信号或第二硬件触发信号后进行数据采集 ； 0016 所述控制终端用于通过无线网关向所述第一采集节点发送包含同步采集时间点 的采集指令 ； 0017 所述第一采集节点包括硬件触发信号发送单元和控制单元 ； 所述硬件触发信号发 送单元用于向第三方采集节点发送第一硬件触发信号 ； 所述控制单元用于记录从发出所述 第一硬件触发信号至硬件触发采样模块采集到的数据之间的延迟时间， 并用于在所述同步 采集时间点提前所述延迟时间的时间点控制所述硬件触发信号发送单元发送第二硬件触 发。
12、信号。 0018 本发明所提供的基于硬件触发采样的节点同步采集方法及系统， 对于无线传感网 络中无法与其他采集节点和无线网关进行时间同步的第三方采集节点， 首先测量该第三方 采集节点收到硬件触发采样信号至其采集到数据时的延迟时间， 当控制终端发送包含同步 采集时间点的采集指令后， 由与该第三方采集节点连接的已同步第一采集节点在同步采集 时间点提前延时时间的时间点通过硬件触发该第三方采集节点进行被动采集， 由此实现了 同网络内可以时间同步的采集节点和不能时间同步的第三方采集节点的同步采集。 附图说明 0019 图 1 为本发明中无线传感网络结构示意图 ； 0020 图 2 为本发明基于硬件触发采。
13、样的节点同步方法流程示意图。 具体实施方式 0021 以下结合附图对本发明的原理和特征进行描述， 所举实例只用于解释本发明， 并 非用于限定本发明的范围。 0022 本发明是基于以下考虑实现的 ： 0023 对于现有的采集节点一般有两种采集方式， 即基于软件的自动采集方式和基于硬 件触发的被动采集方式 ； 其中， 基于软件的自动采集方式是通过接收包含采集时间点的采 集指令， 根据采集节点本地维持的时钟， 于采集时间点自动发起采集 ； 而基于硬件触发的被 动采集为接收到硬件触发信号时， 被动发起采集。 0024 现有的采集节点产品中均具有硬件触发采集功能和触发其他采集节点进行被动 采集的功能， 。
14、该功能主要用于对排除无用的数据的采集。 在数据的采集过程中， 只有具备某 种条件的数据才是有价值的， 而连续采集的数据中， 大多数时候所采集的数据都是无用的。 说 明 书 CN 104301060 A 4 3/4 页 5 当面对此种情况时， 即可以利用硬件触发采集功能， 于有价值数据即将发生时， 通过硬件触 发信号触发采集， 而排除无价值的数据。 如对运动目标进行采集时， 由采集振动的采集节点 于振动最大值时通过硬件触发信号触发速度采集节点进行速度采集， 由于振动最大值时即 运动目标接近时刻， 因此， 对于速度采集节点而言， 其排除了对运动目标远离时进行速度采 集的情况， 仅对运动目标接近时进。
15、行采集。 0025 正是基于现有采集节点所具有的硬件触发的采集方式， 本申请提出了以下技术方 案。 0026 如图 2 所示， 本发明一种基于硬件触发采样的节点同步方法包括如下步骤 ： 0027 一种基于硬件触发采样的节点同步方法， 包括 ： 0028 提供时钟源、 无线网关、 控制终端、 第一采集节点和第三方采集节点 ； 其中， 无线网 关分别与所述时钟源和控制终端连接， 且无线网关与所述时钟源时间同步 ； 每个无线网关 无线连接多个第一采集节点， 每个所述第一采集节点与该无线网关时间同步 ； 所述第三方 采集节点与第一采集节点连接， 所述第三方采集节点与所述无线网关时间不同步， 且包括 硬。
16、件触发采样模块 ； 0029 向所述硬件触发采样模块发送第一硬件触发信号， 并记录从发出所述第一硬件触 发信号至硬件触发采样模块采集到数据之间的延迟时间 ； 0030 控制终端通过无线网关向所述第一采集节点发送包含同步采集时间点的采集指 令 ； 0031 在所述同步采集时间点提前所述延迟时间的时间点， 所述第一采集节点向所述第 三方节点发送第二硬件触发信号 ； 0032 所述第三方采集节点接收所述第二硬件触发信号， 进行数据采集。 0033 对应于上述方法， 本发明还提供了一种基于硬件触发采样的节点同步系统， 包括 时钟源、 无线网关、 控制终端、 第一采集节点和第三方采集节点 ； 0034 。
17、其中， 无线网关分别与所述时钟源和控制终端连接， 且无线网关与所述时钟源时 间同步 ； 每个无线网关无线连接多个第一采集节点， 每个所述第一采集节点与该无线网关 时间同步 ； 所述第三方采集节点与第一采集节点连接， 所述第三方采集节点与所述无线网 关时间不同步 ； 0035 所述第三方采集节点包括硬件触发采样模块， 所述硬件触发采样模块用于当收到 第一硬件触发信号或第二硬件触发信号后进行数据采集 ； 0036 所述控制终端用于通过无线网关向所述第一采集节点发送包含同步采集时间点 的采集指令 ； 0037 所述第一采集节点包括硬件触发信号发送单元和控制单元 ； 所述硬件触发信号发 送单元用于向第。
18、三方采集节点发送第一硬件触发信号 ； 所述控制单元用于记录从发出所述 第一硬件触发信号至硬件触发采样模块采集到的数据之间的延迟时间， 并用于在所述同步 采集时间点提前所述延迟时间的时间点控制所述硬件触发信号发送单元发送第二硬件触 发信号。 0038 采用本发明所提供的基于硬件触发采样的节点同步采集方法及系统， 对于无线传 感网络中无法与其他采集节点和无线网关进行时间同步的第三方采集节点， 首先测量该第 三方采集节点收到硬件触发采样信号至其采集到数据时的延迟时间， 当控制终端发送包含 说 明 书 CN 104301060 A 5 4/4 页 6 同步采集时间点的采集指令后， 由与该第三方采集节点连接的已同步第一采集节点在同步 采集时间点提前延时时间的时间点通过硬件触发该第三方采集节点进行被动采集， 由此实 现了同网络内可以时间同步的采集节点和不能时间同步的第三方采集节点的同步采集。 0039 以上所述仅为本发明的较佳实施例而已， 并不用以限制本发明， 凡在本发明的精 神和原则之内， 所做的任何修改、 等同替换、 改进等， 均应包含在本发明保护的范围之内。 说 明 书 CN 104301060 A 6 1/1 页 7 图 1 图 2 说 明 书 附 图 CN 104301060 A 7 。