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该平台由多通道数据采集(通道数4,采样率500MHz,有效位数16)和雷达数据实时成像处理器(单景实时成像处理时间优于1s)组成。
该平台实现雷达回波数据的数据采集和实时微波成像处理,完成原始回波数据的数字化处理,同时完成数字信号的实时成像处理。能够极大的提升数据处理时间和效率,同时为分析和验证系统的环境适应性提供数据参考。
基于LabVIEW平台的数据采集系统的研究
基于LabVIEW平台的数据采集系统的研究
铁路客运大数据平台的数据采集技术研究
简要介绍大数据的概念、背景及其在铁路客运领域的应用意义,分析铁路客运大数据平台的数据源特点和需求特点,举例陈述现有大数据采集的相关技术以及软件应用,提出对铁路客运大数据平台数据采集方案的构想。
电阻抗扫描成像系统数据采集系统主要包括激励源,检测电极,以及信号测量模块三大部分。EIS检测技术通常基于电压激励电流检测的模式实现,通过对目标体施加一定的交流电压,然后采集流过检测电极阵列上的电流信号并进行后续处理分析,其数据采集系统结构图如图3所示,主要包括检测电极阵列、激励源及激励电极、信号检测处理模块、中心控制单元等主要部件。
图3 EIS数据采集系统结构图
EIS检测电极阵列在数据采集系统中实现信号传感的功能,是数据采集系统的关键部件。当EIS采用电压激励—电流检测的模式工作时,通过检测电极单元获取检测区域的检测电流。检测电极阵列由多个小尺寸电极单元等间隔均匀排列组成,电极单元的数目通常根据检测目标和检测模式确定。例如,用于乳腺EIS检测的TSCAN2000,其检测电极阵列分两种类型分别是8×8个电极单元和16×16个电极单元。第四军医大学乳腺EIS研究小组设计了8×8、11×11两种规格的检测电极阵列。韩国Kyung Hee大学的实现的乳腺EIS检测系统,采用类似乳腺钼靶的夹板式检测模式,其检测电极阵列由60×60个电极单元组成。
图4:EIS 检测电极阵列
激励源输出激励电压信号,通过激励电极施加于被测目标体。在系统的控制下激励源输出通常为可变频率和可调幅度的安全电压信号,以实现多频电阻抗信号的检测,根据EIS检测目标和检测方式的不同,激励电极的设计也有不同。常规乳腺EIS检测激励电极设计为病人手握的金属棒,激励源施加的激励信号传递到金属棒后,经手臂肌肉传递到胸大肌,此时将检测电极阵列置于乳房表面,则会在检测电极与胸大肌之间形成检测电场。采用夹板式乳腺EIS检测时,激励电极设计为平面电极板,乳房位于激励电极板和检测电极阵列之间。
EIS信号检测处理单元实现对检测电极单元上提取的电流信号的检测和预处理,主要包括电流—电压转换、多路信号切换、信号可变增益调节、信号滤波、等,其目的是确保稳定高质量的检测信号传递到数据采集单元。为提高采集速度,对于多路检测信号一般设计为多路并行采集工作方式。
中心控制单元主要完成对激励输出信号频率及幅度的控制、对多路开关的切换控制、对AD采集通道切换控制、以及响应上位机的命令的作用,中心控制单元协同上位机和采集系统之间有序的工作。
为了传输和处理的方便,航空航天工程中的数据常采取电信号,电信号分为模拟和数字两种形式。以模拟形式表示的数据,通常被变换为数字形式再行处理。航天活动中,航天测控站、测量船和测量飞机收集以数字形式表示的大量数据,及时地加以记录、整理和计算,加工成可供使用的信息,根据需要分别进行实时处理或事后处理。航天器轨道数据处理系统见图 2。
数据采集和处理 在接收数据的同时进行数据加工、并输出,为飞行安全、指挥显示、控制导引、捕获目标等设备提供可靠的依据。数据加工前先经计算机编选和合理性检查,然后用统计估算方法求出需要的参数。实时处理须在极短时间内对大量信息进行计算,有严格的时间限制,因此需要采用高速计算机。例如对载人飞船发回的数据,常由多台高速计算机同时进行实时处理,计算出飞船的飞行轨道,预报未来的轨道,一旦飞行中出现故障立即告诉航天员如何采取措施或直接由地面采取应急措施。这些数据还须及时传送到全国或全球的地球站。
事后处理不受时间限制,与实时处理相比时间较长,但精度很高。事后处理的一般步骤是:①复原:信息传输时已把测得的物理量转化为数码。数据复原则是将数码按照一定的关系变换为所需要的数据。②合理性检查:又称数据检择,把数据中不合理的值剔除,保持数据序列的合理性或连续性。③误差修正:测量数据一般含有系统误差和随机误差。无线电测量中修正的系统误差包括:各站之间时间不一致的误差、无线电波在航天器与地球站之间传播的折射误差、各站地理位置换算造成的误差和测量仪器本身的误差等。④平滑或滤波:用最小二乘法、卡尔曼滤波方法或其他统计估算方法,对数据进行平滑或滤波,以消除测量中的随机误差和某些不能事先修正的系统误差,以获得精确的数据。
飞行器数据存贮常用的装置有磁带记录器、磁盘存贮器、磁膜、胶卷和纸带等,其中以磁带记录器和磁盘存贮器较为常用。胶卷是存贮数据和图像的理想方法之一,但照相易受气象条件的影响。
数据采集正向综合、多功能方向发展,例如对各种专用设备合并调整,实现一机多能,综合完成跟踪、测轨、遥测和控制等功能。由于航天器应用日益广泛,航天器与地球站之间的数据传输量将有很大增长。激光通信可以传递更大的信息量,将在空间技术中得到应用。地球站对低轨道卫星的跟踪范围有一定限制,为了扩大跟踪范围,地球站的部分功能将向卫星中继站转移。(见跟踪和数据中继卫星、航天测控和数据采集网、编码与信息处理)
1检测灵敏度≤2% 2最小成像精度0.083mm。