[发明专利]数字三维采集波形的矢量映射方法

说明书

技术领域

本发明属于数字三维示波器技术领域，更为具体地讲，涉及一种数字三维采集波形的矢量映射方法。

背景技术

在传统数字存储示波器中存在两种波形显示方式：点显示和矢量显示。点显示是将每次实时采样的数据直接映射到其对应的显示屏像素点位置，其优点是实现简单、捕获率高，缺点是当被测信号状态变迁时间远小于系统实采样间隔时，系统可能无法捕获到其边沿，波形显示稀疏、不连续；矢量显示与点显示有所不同，这种方法是将实时采集的对应在某列上的数据都映射上去，并将相邻两列之间间隙用插值点填充，其优点是显示清晰、可读性高，缺点是需要实时的进行线性插值，以避免由于采样率不够高而导致的波形显示不连续问题，与此同时波形捕获率也将相应降低。

三维数据库的矩阵可以表示为：

矩阵C的每个元素与显示屏的波形显示区域的每个像素一一对应。n,L是分别表示波形显示区的垂直和水平方向显示像素的个数，一般而言，水平方向代表时间，垂直方向代表信号幅度。矩阵元素c_i,j代表了在一段有限的采样时间T内系统采集得到的N幅波形在对应时间点上对应幅度值出现的次数，其中i的取值范围为1≤i≤n，j的取值范围为1≤j≤L。c_ij的数值大小与显示区域每个像素的显示亮度或辉度成正比，值越大表明记录对应像素点波形出现的概率越大，故显示亮度/辉度越大，c_i,j所占位宽记为g。

假设对一幅波形的实际采集点数为d，在触发信号的同步控制下，系统每次实时采集的数据为x₁,x₂,x₃,…x_d。如果d＞L，则三维数据库每一列所对应的采样点如下：

即对于实时采集得到的一组波形数据，三维波形数据库的一列至少映射d/L个采样数据，在映射过程中，可以在一列d/L个点中进行抽点处理，即只取一个点映射，也可以将d/L个点均映射在该列对应的三维数据库中。若系统在本次显示刷新周期内采集得到的N幅波形，如果采用抽点映射，则每一列映射N个波形数据，如果全部映射，则每一列映射了Nd/L个波形数据。如果d＜L，就需要对波形进行插值处理，每幅波形数据映射中每列映射一个点，即对于N幅波形，每一列实际映射了N个波形数据，对应N[d/L]个实际采集数据。

此处以抽点处理为例，对点映射和传统矢量映射方法进行说明。

图1是方波的点映射示例图。如图1所示，采集N＝100幅方波，假定为理想情况，每列上的映射点都映射到同一位置，则映射点的命中次数为100。当相邻两列的映射点不连续时，其间隙不做任何处理，在显示时将出现幅值上的间断现象。

而在传统矢量映射时，在每幅波形数据映射时，需要计算该幅波形每列列对应采集数据的最大和最小值，记为对于第j列和第j+1列对应的最大值和最小值，当或时，相邻列波形数据是不连续的。为了解决这种不连续性的问题，传统矢量映射方法是对波形数据进行线性插值，即当时，令或时，令除了对内的真实点进行映射外，还要将或范围内在该幅波形数据中命中次数为0的元素c_i′,j+1(即插值点)加1，或图2是方波的传统矢量映射示例图。如图2所示，在与图1相同的方波信号的情况下，映射完N＝100幅方波后，该示例中插值点的命中次数与真实点相同。

很显然，当采用传统矢量映射方法时，矢量显示时所需的线性插值操作使得映射数据量成倍的增加，因此每映射一幅波形数据所需的时间也将成倍增加，最终导致系统整体性能骤降：矢量显示下系统波形捕获率远远低于点显示方式，一般会低几个数量级。如采样率为4GSPS的示波器，实时档下，点映射时，捕获率可达到200,000wfms/s，矢量显示时，则仅为几万wfms/s。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种数字三维采集波形的矢量映射方法，通过控制插值点的数量来控制矢量化程度，缩短矢量映射时间，提高波形捕获率。

为实现上述发明目的，本发明数字三维采集波形的矢量映射方法包括以下步骤：

S1：令采集波形数据序号f＝1；

S2：将第f幅波形的采集数据映射至数字三维数据库，统计得到该幅波形数据中每列数据的最大值和最小值j表示列序号；

S3：令列序号j＝1；

S4：如果令进入步骤S5；如果令进入步骤S5；否则不作任何操作，进入步骤S6；