一种冲击波压力分布式采集系统通用控制方法技术方案

本发明专利技术提出一种冲击波压力分布式采集系统通用控制方法，在物联网协议的基础上扩展通信机制，实现通过无线通信的方式完成炸药毁伤效能分布采集系统采集控制。本方法采用无线通信协议，基于无线通信代替传统有线通信，能够大大简化炸药毁伤效能分布式采集系统的电缆数量和总长度，将传感器信号到数据采集接口的电缆大幅度缩短(<0.5m)，由于电缆很短，能够大大简化现场施工复杂度，缩短现场采集系统的布置时间，同时提高现场施工人员的安全性。由于缩短长度后电缆的分布电容极小，能够保证采集接口原始信号的精度，进而保证采集系统的精度。同时能够快速定位系统故障，判断故障属于通信故障或采集节点故障，有效提升现场维护速度。度。度。

【技术实现步骤摘要】
一种冲击波压力分布式采集系统通用控制方法


[0001]本专利技术属于无线通信
，具体涉及一种冲击波压力分布式采集系统通用控制方法。

技术介绍

[0002]冲击波压力是用于评估炸药毁伤能力的重要指标，国内外军工领域都非常重视弹药毁伤评估。炸药主要是通过压力、温度、冲击等作用实现目标毁伤，因此首先需要采集记录炸药爆炸全过程的压力、温度、冲击等物理特征，然后对这些数据进行处理、分析，最后能得到相对准确的炸药毁伤威力场模型。目前主流的冲击波压力采集系统均采用如图1所示的有线汇聚式采集架构，由于炸药毁伤范围一般至少是半径20米以上，因此传感器会分布在炸点半径20米或者更大的范围内。所有传感器通过电缆连接到掩体后面的多通道数据采集系统。出于安全性考虑，掩体一般距离炸点至少100米。有线采集架构存在下列问题：
[0003]1.数据精度差：所有信号汇聚到多通道采集系统进行采集，长距离传输后，信号受导线及外部干扰情况明显，严重影响采集准确性。
[0004]2.施工安装繁琐：需要对几十甚至几百根长距离线缆进行外场施工保护，以防止线缆在工作过程中损坏，影响试验进度。
[0005]3.使用和维护困难：当前出现异常时需要对长距离线缆进行检查，正式试验时无法确定线缆和传感器的异常情况。
[0006]4.系统使用复杂：由于传感器采集通道数量可能多达几十甚至上百路，需要多套多通道数据采集系统完成采集任务，需要多个操作人员同时操作多套多通道数据采集系统，多人协作导致系统操作复杂度提升，容易出现配合性问题。
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技术实现思路

[0007](一)要解决的技术问题
[0008]本专利技术的目的是提出一种冲击波压力分布式采集系统通用控制方法，以解决如何提高冲击波压力分布式采集系统数据采集准确性、降低施工与使用难度的技术问题。
[0009](二)技术方案
[0010]为解决上述技术问题，本专利技术提出一种冲击波压力分布式采集系统通用控制方法，该通用控制方法包括在炸点附近布置所有采集节点，所有采集节点就地完成冲击波压力采集记录功能；所有采集节点通过无线通信方式与布置于掩体后面的总控单元交互，由总控单元对所有采集节点进行控制。
[0011]进一步地，通过卫星通信对所有采集节点进行授时同步，保证各个采集节点时间一致性。
[0012]进一步地，总控单元初始化完成后开始无线通信，采集节点初始化完成后进行卫星对时和无线通信；其中，卫星对时是指通过卫星通信对所有采集节点的时标进行同步；无线通信时总控单元为主站，采集节点为从站，总控单元与各采集节点之间进行主、从站无线
通信。
[0013]进一步地，对采集节点进行卫星对时的流程具体包括如下步骤：
[0014]S1.1启动卫星对时：启动卫星通信通信功能；
[0015]S1.2接收卫星通信报文：各采集节点持续接收卫星通信报文，过滤无效报文，只接受存储部分包含有时间信息的报文：
[0016]S1.3提取时间有效标志：解析步骤S1.2存储的报文，提取报文中的时间有效标志，并进行时间标志有效判断；
[0017]S1.4更新卫星时间：当判断时间标志有效时，使用卫星时间更新当前采集节点的系统时间；
[0018]S1.5修正时钟误差：当每次接收到卫星时间时，计算采集节点系统内部时钟计时与卫星时间的偏差，该偏差是两次卫星对时间隔时间引发的累计误差，根据这个偏差计算出内部时钟源误差，进而修正内部时钟源计时引入的误差；
[0019]S1.6结束卫星对时：关闭卫星通信功能，结束卫星对时操作。
[0020]进一步地，总控单元与各采集节点之间进行主、从站无线通信的流程具体包括如下步骤：
[0021]S2.1启动轮询通信：每轮通信采用固定间隔时间，每轮通信结束后启动总控单元的定时器进行计时，达到设定的间隔时间后启动轮询通信；
[0022]S2.2读取轮询从站列表：每轮通信都需要重新读取轮询从站列表，上一轮通信后更新轮询从站列表，更新内容包括将离线的从站从轮询列表中删除，将新上线的从站增加到轮询从站列表；
[0023]S2.3轮询各个从站：由主站依次轮流对每个从站发起通信，通信过程只涉及状态和配置数据传输；
[0024]S2.4仲裁竞争通信从站地址：每轮竞争通信只能支持某一个从站与主站间进行通信，该通信涉及采集波形的触发快照数据、实时采集数据、系统日志或初始化配置的数据传输，该通信阶段采用优先级竞争机制，主站根据每个从站的优先级选择优先执行通信任务；当本轮通信没有其他通信任务时，将对离线从站进行唤醒通信；
[0025]S2.5执行竞争通信：竞争通信由主站发起请求报文，由从站返回应答报文；
[0026]S2.6更新轮询从站列表：根据轮询周期通信获取的从站离线信息、竞争通信获取的从站上线信息，更新轮询从站列表，该列表用于下轮通信。
[0027]进一步地，步骤S2.3中，请求、应答报文的总长度固定为12个字节。
[0028]进一步地，报文最后为1字节的ECC纠错码。
[0029]进一步地，步骤S2.4中，请求、应答报文的长度不超过4106字节。
[0030]进一步地，步骤S2.5中，报文最后为16位CRC校验码。
[0031](三)技术效果
[0032]本专利技术提出一种冲击波压力分布式采集系统通用控制方法，在物联网协议的基础上扩展通信机制，实现通过无线通信的方式完成炸药毁伤效能分布采集系统采集控制。本方法采用无线通信协议，基于无线通信代替传统有线通信，能够大大简化炸药毁伤效能分布式采集系统的电缆数量和总长度，将传感器信号到数据采集接口的电缆大幅度缩短(<0.5m)，由于电缆很短，能够大大简化现场施工复杂度，缩短现场采集系统的布置时间，同时
提高现场施工人员的安全性。由于缩短长度后电缆的分布电容极小，能够保证采集接口原始信号的精度，进而保证采集系统的精度。同时能够快速定位系统故障，判断故障属于通信故障或采集节点故障，有效提升现场维护速度。
[0033]本方法采用物联网通信协议频段，具备很好的抗遮挡能力，非常适合情况复杂的外场试验环境。本方法设计有可靠的“请求
‑
应答”通信机制和灵活的优先级机制，在保证可靠通信的同时能够实现重要通信的低延时，基于上述机制可以实现对多个分布式采集点的高效控制。本方法采用卫星通信进行授时同步，能够保证分布式采集记录时各个采集通道时标一致性。通过本方法，通过一名操作人员即可统一高效管理所有分布式采集节点。
附图说明
[0034]图1为现有冲击波压力分布式采集系统架构示意图；
[0035]图2为本专利技术实施例的冲击波压力分布式采集系统通用控制方法原理图；
[0036]图3为本专利技术实施例中总控单元和采集节点的工作流程；
[0037]图4为本专利技术实施例中采集节点进行卫星对时的流程；
[0038]图5为本专利技术实施例中总控单元与各采集节点之间进行无线本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种冲击波压力分布式采集系统通用控制方法，其特征在于，所述通用控制方法包括在炸点附近布置所有采集节点，所有采集节点就地完成冲击波压力采集记录功能；所有采集节点通过无线通信方式与布置于掩体后面的总控单元交互，由总控单元对所有采集节点进行控制。2.如权利要求1所述的通用控制方法，其特征在于，通过卫星通信对所有采集节点进行授时同步，保证各个采集节点时间一致性。3.如权利要求1所述的通用控制方法，其特征在于，总控单元初始化完成后开始无线通信，采集节点初始化完成后进行卫星对时和无线通信；其中，卫星对时是指通过卫星通信对所有采集节点的时标进行同步；无线通信时总控单元为主站，采集节点为从站，总控单元与各采集节点之间进行主、从站无线通信。4.如权利要求3所述的通用控制方法，其特征在于，对采集节点进行卫星对时的流程具体包括如下步骤：S1.1启动卫星对时：启动卫星通信通信功能；S1.2接收卫星通信报文：各采集节点持续接收卫星通信报文，过滤无效报文，只接受存储部分包含有时间信息的报文：S1.3提取时间有效标志：解析步骤S1.2存储的报文，提取报文中的时间有效标志，并进行时间标志有效判断；S1.4更新卫星时间：当判断时间标志有效时，使用卫星时间更新当前采集节点的系统时间；S1.5修正时钟误差：当每次接收到卫星时间时，计算采集节点系统内部时钟计时与卫星时间的偏差，该偏差是两次卫星对时间隔时间引发的累计误差，根据这个偏差计算出内部时钟源误差，进而修正内部时钟源计时引入的误差；S1.6结束卫星对时：关闭卫星通信功能，结束卫星对时操作。5.如权利要求3所述的通用控制方法，...

【专利技术属性】
技术研发人员：何性顺，谢松阳，叶希洋，康昊，张俊锋，严家佳，王丹，李毅卓，姬建荣，
申请(专利权)人：西安君实电子科技有限公司，
类型：发明
国别省市：