一种基于信息熵的数据采集装置.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN111308147A(43)申请公布日2020.06.19(21)申请号201911248233.2(22)申请日2019.12.09(71)申请人电子科技大学地址611731四川省成都市高新区（西区）西源大道2006号(72)发明人张沁川王端阳蒋俊潘卉青杨扩军(74)专利代理机构成都行之专利代理事务所(普通合伙)51220代理人温利平(51)Int.Cl.G01R13/02(2006.01)权利要求书1页说明书5页附图2页(54)发明名称一种基于信息熵的数据采集装置(57)摘要本发明公开了一种基于信息熵的数据采集装置，利用峰值检波器，将ADC输出序列均匀划分为长度k的子序列，并检测出各个子序列的最大最小值，然后在差分器进行差分处理得到每个子序列对应的差分值，再在比较器中与设定的阈值r进行比较，如果比较的结果为大于，则选通原始采样序列进行存储，并标记0，如果比较的结果为不大于，则选通最大最小值序列进行存储，并标记为1。因此本发明在保留波形有价值信息的前提下极大地压缩了采集点数，减轻了数据传输和存储的压力。同时，本发明通过较为简单的逻辑便可实现波形数据的压缩，解决了计算复杂且耗时的问题，实现信号波形的实时采集和处理。CN111308147ACN111308147A权利要求书1/1页1.一种基于信息熵的数据采集装置，包括：一ADC(模数转换电路)，用于对输入信号进行采样，得到的数据为序列X；其特征在于，还包括：第一多路复用器，序列X输入到第一多路复用器一个输入端；一峰值检波器，将序列X划分为水平容限k即均匀划分为长度k的子序列，并检测出各个子序列的最大值、最小值，得到最大值、最小值对组成的序列(最大最小值序列)，并分别送入第一多路复用器的另一个输入端以及差分器中；差分器，对最大最小值序列进行差分处理(每个子序列检测出的最大值减去该子序列检测出的最小值)，得到每个子序列对应的差分值(该子序列的峰峰值)，并构成差分序列，送入比较器中；第二多路复用器，其一个输入端输入为0，另一个输入端输入为1；数据FIFO，用于存储数据；类型标志位FIFO，用于存储数据类型；比较器，将差分序列中的差分值与设定的阈值r进行比较：如果比较的结果为大于，即均匀划分的长度为k的子序列其最大值与最小值之间相差超过阈值r，则输出选通信号选通第一多路复用器与序列X连接的输入端，选通原始采样序列(序列X)，即将这k个点的子序列写入数据FIFO中，同时选通第二多路复用器与0连接的输入端，将0写入类型标志位FIFO中；如果比较的结果为不大于，即均匀划分的长度为k的子序列其最大值与最小值之间相差不超过阈值r，则输出选通信号选通第一多路复用器与最大最小值序列连接的输入端，选通最大最小值序列，即将这k个点的子序列的最大值、最小值写入数据FIFO中，同时选通第二多路复用器与1连接的输入端，将1写入类型标志位FIFO中。2.根据权利要求1所述的基于信息熵的数据采集装置，其特征在于，包括一压缩模块，从标志位FIFO中读到的是0和1构成的序列，如果某一段子序列Xi对应的标志位是1，与之相邻的子序列Xi+1的对应的标志位也是1，将子序列Xi+1最大值αi+1和最小值βi+1与子序列Xi的最大值αi和最小值βi构成数组M＝{αi+1，βi+1，αi，βi}。判断M的最大值和最小值之差是否小于容限r，若是，则将子序列Xi对应的标志位加1，并用数组M的最大值和最小值按时间上的位置关系取代原来Xi的值，Xi+1被丢弃；若不是，则对后面的序列重复上述步骤。2CN111308147A说明书1/5页一种基于信息熵的数据采集装置技术领域[0001]本发明属于数据采集技术领域，更为具体地讲，涉及一种基于信息熵的数据采集装置。背景技术[0002]随着电子技术的飞速发展，现代电子信号呈现出高带宽、瞬态性和非平稳性的特点，如何提取和分析这样的信号中所携带的丰富信息是现代信号测量技术的重要任务。[0003]基于实时采样和处理的时域测量技术是现代信号测量技术的主流，其基本结构如图1所示。在该系统中，模数转换电路(ADC)是其关键组成部分，其采样率越高，可以采集的模拟信号的带宽就越高，系统的信号重构能力就越强；其转换位数越高，系统对信号测量的精度就越高。但高速高精度的模数转换会产生大量的采样数据，这给时域测试系统的数据传输、存储和处理提出了挑战。为了减轻数据传输和存储的压力，提高时域测试系统的实时性，在已发表的文献和注册专利中提出了多种时域信号波形的压缩采集方案。[0004]在2008年5月1日公布的、公布号为US2008/0103710A1、名称为“Datacompressionforawaveformdataanalyzer”的发明专利