[发明专利]基于GPS技术的信息处理系统

说明书

本发明涉及数据处理技术领域，提供一种基于GPS技术的信息处理系统，包括数据采集单元、模数转换单元、数据处理单元、同步触发单元、录波与运算单元以及存储与管理单元，采用GPS信号为同步触发单元提供同步脉冲。该系统基于GPS的高精度授时方案，接收来自GPS接收单元的时间信息，将时间信息解码，进行脉冲修正，生成同步采样信号和时间标记；确保在不同采样站点的数据采集单元准确同步。

技术领域

本发明涉及数据处理技术领域，特别是对互联网数据中心收集到的基于GPS采集的同步数据进行的处理和加工。

背景技术

GPS精确授时技术全球定位系统(Global Positioning System-GPS)是美国于1993年全面建成的新一代卫星导航、定位和授时系统。UCT是一种以原子钟秒长为基础，在时刻上尽量接近世界时的一种折衷的时间系统，它的秒长严格等于原子时秒长，采用闰秒修正方法使其与世界时时刻相接近，它是目前世界各国时号播发的基础；GPS时是全球卫星定位系统建立的专用时间系统，它由GPS主控站里的一组高精度原子钟所控制。GPS时属于原子时系统，其秒长与UCT相同，GPS时是一种连续计时系统，不含闰秒修正，它与U CT的时刻规定于1980年1月5日0时相同，其后，随着时间的积累，两者之间的差异表现为秒的整数倍。可以说，GPS时和UCT是两种既相关又不同的时间尺度。由于GPS时与UCT是一种相关的时间系统，其偏差已包括在导航电文中，因此，用户接收机给出的时间一般都是同步到UCT后的结果。在互联网系统中，必须选取统一的时间基准，以使各个网络站点数据采集单元同步工作，并将收集到的数据标定时间。目前时间基准的选取，基本为全球定位系统(GPS)提供，GPS可以提供小于1微秒的高精度时钟。录波系统利用GPS时钟产生同步采样脉冲，使各个采集单元动作同步，并在采集到的数据上标定时标，从而为将来的数据分析过程提供了由时间参考的数据。

发明内容

本发明涉及数据处理技术领域，提供一种基于GPS技术的信息处理系统，包括数据采集单元、模数转换单元、数据处理单元、同步触发单元、录波与运算单元以及存储与管理单元，其特征在于采用GPS信号为同步触发单元提供同步脉冲。其中，模数转换单元为三个，分别与外部扩展总线相连，所述外部扩展总线与数据处理单元和同步触发单元相连；数据处理单元和同步触发单元构成FPGA的单元，所述FPGA单元通过EMIF和录波与运算单元相连；录波与运算单元通过HPI总线与存储与管理单元相连。该系统还包括相互并联的三个开关量检测单元以及逻辑控制单元，所述开关量检测单元也与外部扩展总线相连。所述逻辑控制单元对FPGA单元、录波与运算单元、存储与管理单元分别进行逻辑控制。

动态数据采集处理系统被划分为三层，第一层为信号处理层基于FPGA实现，完成GPS时间信息处理、同步模数转换，形成采样数据流。第二层为数据处理层，基于DSP处理器实现，完成采样数据缓冲、计算分析与综合处理。第三层为文件处理层，基于ARM处理器实现，完成数据的分类、压缩、录波文件生成和数据传输。

该系统基于GPS的高精度授时方案，接收来自GPS接收单元的时间信息，将时间信息解码，进行脉冲修正，生成同步采样信号和时间标记；确保在不同采样站点的数据采集单元准确同步。

附图说明

图1为核心单元的结构框图。

具体实施方式

基于GPS同步的动态数据采集处理系统，能保证对高速瞬变信号的同步采集和长期不间断的稳态录波。由于FPGA具有速度快、效率高、内部延时小，全部控制逻辑由硬件完成的特点，在高速采集系统中得到广泛应用。图1为核心单元的结构框图，其中利用了FPGA实现高速的同步数据采集，利用DSP实现暂态、稳态录波和相关计算分析，利用ARM实现数据存储与管理。高速采集单元采用8个A/D转换器分别以最高8MHz的采样率对所需信号进行同步采样；而每个同步模数转换单元通过多路采样保持电路可以同时采集32路模拟量，最高采样率为10kHz；每个开关量检测单元可以同时检测64个开关量。