[发明专利]管道内检测漏磁和惯导子系统数据的在线同步方法

权利要求书

1.管道内检测漏磁和惯导子系统数据的在线同步方法，PIG在管道中运行，其中的漏磁和惯导检测子系统同时执行在线测量任务；两个子系统分别安装在两个仓室中，不能共享一组里程数据；惯导系统和漏磁系统的检测数据分别通过高速端口实时输入到PIG的主控计算机中，在主控计算机中进行在线的实时数据同步处理，其特征在于：方法步骤如下：

步骤一，PIG主控计算机实时采集惯导数据；

主控计算机提取出惯导子系统当前发送过来的惯导数据帧结构；其中至少包括如下数据项：SINS_time(当前数据的采样时间，是物理时间的编码)，WX、WY、WZ(三维角速度)，AX、AY、AZ(三维加速度)，Od1、Od2、Od3(三路里程)，T1、T2(IMU内部温度)等，全部数据不超过1K字节；

SINS_time时刻的采样点的全部惯导数据定义为SINS_od_output(SINS_time)＝{SINS_time，WX，WY，WZ，AX，AY，AZ，Od1、Od2、Od3，T1，T2}

任何时刻，主控计算机最新接受的惯导数据采样点的采样时间定义为SINS_time_on，而其上一个采样点的时间定义为SINS_time_before；

USB2.0端口每隔1毫秒向主控计算机发送一个数据包，每个数据包封装至少256K字节的有效数据；IMU的采样频率F_IMU远小于1KHz，因此USB2.0端口造成的通信延迟不超过1毫秒，相对于管道内检测工程对数据同步的精度要求(0.1秒)来说可以忽略不计；因此，当主控计算机从USB端口得到一帧数据，该帧数据中最多包含一个来自惯导系统的当前时间的数据，即SINS_od_output(SINS_time_on)；

步骤二，PIG主控计算机实时采集漏磁数据；

漏磁数据由N个传感器数据通道组成，定义主控计算机的高速数据采集卡的采样频率为M，N个传感器通道分时共享高速数据采集卡，定义F_LC为漏磁子系统的采样频率，则有

显然，当前第i(0≤i＜N)路漏磁传感器数据通道的输出数据定义为LC_i；其采样频率为F_LC；把下标为0到N-1的传感器通道循环一次采集得到的数据集合(定义为LC_output)看成一个采样点，共享一个采样点时间LC_time，LC_output描述为

LC_output(LC_time)＝{LC_time，fresh，LC₀，LC₁，…，LC_N-1}

LC_time为漏磁系统输出当前数据的采样时间，是物理时间的编码，其初值由漏磁系统提供，不考虑物理时间的精度问题，仅用于LC_output数据的排序；fresh为“时间已更新”标记，初值为0，如果令fresh＝1，则表明LC_time已经刷新，当前LC_output(LC_time)数据记录已经完成了同步操作；

设计PIG系统，容易实现

F_LC≥1KHz

漏磁系统的采样频率通常远大于1KHz，即漏磁系统输出LC_output数据的周期远小于惯导系统；系统上电后，所有LC_output(LC_time)数据按照LC_time的先后组成一个矩阵表格，定义为LC_output_list

LC_output_list＝{LC_output(LC_time_j)∣j＝0,1,...,N-1}

步骤三，在线的实时漏磁、惯导数据同步；

所述数据同步算法如下：

1)整个PIG系统上电工作后，保证漏磁系统首先生成LC_output_list，即保证LC_output_list中至少包含一条LC_output(LC_time)；方法如下：

方法一，PIG的电源管理子系统向惯导子系统延迟上电，电源管理子系统在漏磁子系统完成上电、启动、自检等动作后，为惯导子系统上电；

或方法二，在收到第一条LC_output(LC_time)数据后再通过USB端口下载并处理惯导子系统发来的数据；

2)由USB_IMUdata_reader程序监听USB端口，收到当前的惯导数据SINS_od_output(SINS_time_on)；

3)令当前LC_output_list中的最后一条LC_output(LC_time)记录的LC_time＝SINS_time_on

并且令

fresh＝1

将这条漏磁数据记录标记为“时间已更新”；

4)在当前LC_output_list中提取所有fresh＝0的j个LC_output，加上LC_output(SINS_time_on)和LC_output(SINS_time_before)，按这些漏磁数据生成的顺序，能够组成下面形式的序列集合unfresh_LC_list：

unfresh_LC_list＝{LC_output(SINS_time_before),LC_output(LC_time_1),LC_output(LC_time_2),...,LC_output(LC_time_j),LC_output(SINS_time_on)∣j＝0,1,...}

j为大于等于0的整数，表示连续两个惯导数据之间还未更新采样点时间的漏磁数据记录个数，由于

j的数值较小，比较稳定，在后面计算算法时间复杂度时，把j当做常数处理；

5)用插值法对unfresh_LC_list中所有fresh＝0的LC_output记录的LC_time_k和fresh_k，k＝0,1,...,j，进行更新，对所有大等于0小等于j的正整数k的更新的插值算法如下：

然后令所有LC_time_k相关的fresh_k＝1,k＝0,1,...,j

最后令

SINS_time_before＝SINS_time_on

完成了本次惯导漏磁数据同步操作；

6)此时，当前主控计算机接收到的所有漏磁数据LC_output的LC_time数据项都得到了更新，与已经接受到的所有SINS_od_output数据在时间上实现了同步；跳转到2)，继续2)到6)的循环，直到所有PIG子系统断电停止工作。