[发明专利]一种多域跨尺度数据采集校时方法

权利要求书

1.一种多域跨尺度数据采集校对时方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤一、GPS信号转发模块构建：在管外空旷环境中安装GPS接收天线来获取GPS信号，为管道内部提供GPS信号，GPS接收天线连接信号转发器；在管道内部安装信号发射器，信号发射器与信号转发器相连；同时，信号转发器对接收到的GPS信号进行卡尔曼滤波；

步骤二、确定车体相关系统和地面相关系统的主时钟：地面相关系统包括低真空管道、管内和管外的多个采集节点；车体相关系统是在低真空管道内运行的列车模型上设置的采集节点；在地面相关系统的采集节点中选择一个采集节点添加GPS接收天线，作为地面相关系统的主时钟，地面相关系统的其他信号采集结点作为丛时钟，将以该主时钟作为时间基准进行时间误差调整；在车体相关系统的采集节点处添加GPS接收天线，作为车体相关系统的主时钟；

步骤三、完成地面相关系统内部IEEE-1588时钟同步：各丛时钟与主时钟根据IEEE-1588协议进行四次时间信息交互，得到4个时间节点，然后按照式(1)进行时钟修正，使得各采集结点具有相同的时间基准：

式中，T为主时钟第一次发送报文时打上时间戳的时间，T₂为主时钟第一次发送报文时从时钟接收报文信息的时间，T为从时钟反馈主时钟信息时发送报文的时间，T₄则为主时钟收到反馈报文时的接收时间，Offset为主从时钟偏差，T_sm和T_ms分别为主时钟到从时钟的传播延时和从时钟到主时钟的传播延时；

系统中主从时钟之间报文传输经由同一以太网线，双向传播延时看作相等，即T_sm＝T_ms＝T_d，由此得到主从时钟的传播延时T_d和时间偏差Offset如式(2)所示：

丛时钟根据主从时钟的传播延时T_d和时间偏差Offset来修正自身时钟。

步骤四、系统内各采集节点达到时钟同步，车体相关系统和地面相关系统以不同的方式进行数据传输：车体相关系统将所采集的数据通过WIFI无线传输的方式发送至附近无线访问接入点，然后通过以太网传输的方式到达后台服务器；地面相关系统的各采集节点所采集的数据通过交换机同样以以太网的传输方式到达后台服务器；

步骤五、各节点数据通过异常值处理、降噪和平滑处理后进行配准处理，将不同采集频率的数据统一到统一尺度：将低频采集的数据通过拉格朗日数据插值法的方式向高频数据进行配准，由于传感器采集频率较高，在相邻间隔时的移动距离插值不大，因此把连续多次测量值的采样时刻看作为等间隔的，即t_i-t_i-1＝t_i+1-t_i＝T，假设配准时间点为t，如式(3)所示：

式中x(i-1)、x(i)、x(i+1)为某采样区间的三次测量值；计算得到低频数据的配准结果x(t)后，完成数据尺度的统一。