[发明专利]基于WiFi无线与GPS授时的分布式信号同步采集系统

权利要求书

1.一种基于WiFi无线与GPS授时的分布式信号同步采集系统，其特征在于：包括多个在同一时间同步采集数据的传感器节点，该传感器节点通过WiFi以无线传输网络方式将同步数据传输至终端；

所述传感器节点包括GPS模块、WiFi模块、电源管理模块以及数据采集模块；所述电源管理模块为所述GPS模块、所述WiFi模块、所述数据采集模块提供工作电源；所述GPS模块与卫星电信号连接，以UART通信方式将UTC时间信息、1PPS脉冲信号发送至所述数据采集模块，多个传感器节点的数据采集模块在1PPS脉冲的上升沿或下降沿同时进行数据采集；采集后所述数据采集模块将同步数据以串口通信的方式发送给WiFi模块；所述WiFi模块通过IP地址匹配连接网关传感器节点，将接收到的信息发送至网关传感器节点，所述网关传感器节点将汇总的数据发送至终端，所述数据采集模块包括总控制器MCU单元、A/D转换器单元以及振动加速度传感器单元，所述振动加速度传感器单元在所述GPS模块发送的1PPS脉冲的上升沿/下降沿实现x、y、z方向上的振动加速度信号和环境温度信号的采集，所述A/D转换器单元将振动加速度传感器输出的模拟信号转换为数字信号，所述A/D转换器单元采用SPI通信方式将数据发送给所述总控制器MCU单元，所述总控制器MCU以UART串口通信方式将采集的数据发送给所述WiFi模块，所述总控制器MCU单元采用的MCU型号为NXP公司的LPC54113J256BD64；所述A/D转换器单元所采用的A/D转换芯片为TI公司的LTC2344-16；所述振动加速度传感器单元所采用的传感器型号为TI公司的ADXL356；所述ADXL356的RANGE、ST1、ST2管脚分别与所述LPC54113J256BD64的PIO1_2、PIO1_1、PIO1_0管脚导电相连，用于控制ADXL356在GPS模块1PPS脉冲的上升沿/下降沿开始进行x、y、z方向上的振动加速度信号和环境温度信号的采集；所述ADXL356的STBY管脚与总控制器MCULPC54113J256BD64的PIO1_3管脚电连接，由总控制器MCULPC54113J256BD64对振动加速度传感器ADXL356的待机/测量工作模式进行选择；所述ADXL356的TEMP管脚、XOUT、YOUT、ZOUT管脚分别与四个LT6236运放芯片的输入管脚导电连接，分别将环境温度信号、X轴方向上的振动加速度信号、Y轴方向上的振动加速度信号、Z轴方向上的振动加速度信号缓存放大后输出至A/D转换器单元；所述振动加速度传感器ADXL356的VIPBANA管脚与所述A/D转换器单元的LTC2344-16的REFIN管脚导电连接，主要用于给LTC2344-16芯片提供输入信号的参考电压；所述A/D转换器LTC2344-16将转换后的数字信号传输至所述总控制器MCULPC54113J256BD64，所述总控制器MCULPC54113J256BD64通过LTC2344-16的PD管脚对所述LTC2344-16的待机/正常工作模式进行控制；所述GPS模块采用的是和星芯通的UM220-IIIL型号模块，其RF_IN管脚为天线信号输入端；其AADET_N管脚与总控制器MCULPC54113J256BD64的PIO0_2管脚导电连接，用于对有源天线、无源天线类型的选择；其GPIO2管脚与总控制器MCULPC54113J256BD64的PIO0_3管脚导电连接，用于判断天线对地是否正常；其TIME PULSE管脚与总控制器MCULPC54113J256BD64的PIO0_4管脚导电连接，用于将1PPS脉冲信号发送至所述总控制器MCULPC54113J256BD64；其RXD1管脚与总控制器MCULPC54113J256BD64的PIO0_6管脚导电连接，用于接收来自总控制器MCULPC54113J256BD64的指令；其TXD1管脚与总控制器MCULPC54113J256BD64的PIO0_5管脚导电连接，GPS模块接收指令后，向总控制器MCULPC54113J256BD64发送总控制器MCULPC54113J256BD64指定数据格式的UTC时间信息。

2.根据权利要求1所述的基于WiFi无线与GPS授时的分布式信号同步采集系统，其特征在于：所述无线传输网络的拓扑结构为星型网络拓扑结构，多个同步采集数据的传感器节点中的其中一个为网关传感器节点，其余为普通传感器节点；所述普通传感器节点的WiFi模块为station模式，所述网关传感器节点的WiFi模块为AP+station模式。