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摘要：本发明公开了一种基于进程冲突判决的软硬件多层级同步采集方法，该方法统一不同采样设备的时钟源；基于Ricart‑Agrawala算法解决多采样设备同步采集的进程冲突问题；对不同采样频率的软硬件设备，通过对采样信息进行插值，实现软硬件设备数据同步。本发明从软硬件采集、数据处理两个方面保证多传感器信息的同步性，同步精度高。

主权项：1.一种基于进程冲突判决的软硬件多层级同步采集方法，其特征在于，基于软件和硬件采样结果通过差分的方式获得对应采样频率下的采样结果，实现软件和硬件的同步采集，具体步骤包括：步骤一：不同采集系统的时钟统一基于硬件触发的采样设备以北斗时钟脉冲作为基准，而基于时间戳控制的软件采样设备采用的是GPS时间，为了与硬件触发的采样设备统一时钟源，将GPS时钟统一转化成北斗时；北斗时间是以2006年1月1日00：00：00作为起点，GPS时间是以1980年1月6日00：00：00作为起点，以时间戳记录的时刻为GPS的周内秒说明，记录当前时刻的周为week，周内秒为wis，转化成北斗的周为bdsweek，周内秒为bdswis子步骤1.1：计算当前gps时刻的总秒数gpstime＝week*604800+wis子步骤1..2：将当前计算的总秒数转化为北斗时的总秒数time＝gpstime-14-1256*604800子步骤1.3：将当前计算的总秒数转化为北斗时的周内秒形式bdsweek＝time604800bdswis＝time％604800对基于单片机分频控制的采样设备，经过联网同样能获得采样时刻上升沿对应的北斗时周内秒时刻，从而实现将不同采样设备的数据采集时间统一到同一个时间系内，是控制不同采样设备能够进行同步采集的重要基础；步骤二：利用Ricart-Agrawala算法进行多采样设备同步采集对于基于软件的多种采样设备的同步数据采集会出现因为线程冲突而导致发生进程锁死或空等的情况，为了有效解决这一问题，采用Ricart-Agrawala算法，使用逻辑时钟代替时序时钟，在尽可能短的时间内让多采样设备顺序执行，近似实现多程序软同步的目标；为了实现顺序时钟转变成逻辑时钟，对时间戳进行如下定义：a每个事件对应一个Ricart-Agrawala时间戳，初始值为0；b如果事件在节点内发生，本地进程中的时间戳加1；c如果事件属于发送事件，本地进程中的时间戳加1并在消息中带上该时间戳；d如果事件属于接收事件，本地进程中的时间戳＝Max本地时间戳，消息中的时间戳+1；基于四个定义将原本的时序时间系统按照逻辑时间系统进行排列，保证事件按照逻辑顺序依次执行，再用其解决分布式锁的问题；子步骤2.1：当采样设备Pi请求进行数据采集时，先向所有其他采样设备广播请求Requestti，Pi，其他采样设备将该请求保存到本地请求队列中，其他采样设备接收方收到请求后会进行如下抉择：a如果自己没有请求进行数据采集，也没有正在进行数据采集，直接Replay；b如果自己正在请求进行数据采集，但是接收方发出的请求的时间戳大于请求消息的时间戳时也直接Replay；c如果不是上述两者情况，即接收方收到请求消息后，发现自己需要比这个请求更早的进入数据采集，那就先记录本地的一个数组RD[Pi]＝1,表示延迟回复采样设备Pi的一个请求；子步骤2.2：当一个采样设备只有收到所有采样设备的Replay后，才能进入数据采样；完成数据采集后要按照RD数组中的记录，将延迟的Replay发送出去；Ricart-Agrawala算法去掉了Release消息，即当一个采样设备采样完成后，通知其他采样设备进入数据采样的信号不用再通过Release信号去通知，而是通过补全延迟的Replay信号使其他采样设备满足进行采样的条件，此时上一个采样设备已经采样完成，然后直接进行采样；步骤三：插值处理不同采样频率设备采集到的采样信息不同采样设备具有不同的采样频率，无法在同一时刻进行同步采集；为了获得二者在同一时刻下的采样数据，需要利用插值的方法，对采样信息进行插值处理，求解出任意时刻的采样信息，从而获取不同采样设备在同一时间的同步采集信息；对于采样频率分别为f1的硬件设备和f2的软件设备，为了统一两个设备的采样频率，采用cubic插值法对硬件设备所采集到的数据进行插值拟合，对于采样频率为f1的硬件设备，每会对信息进行一次数据采集；采样频率为f2的软件设备，每会进行数据采集；记录二者第一次共同采样的时间为在时二者任会同时工作，但是时只有软件设备采样，硬件设备无法进行采样，所以对硬件设备采集的信息进行插值处理；对任意软件采样设备不与硬件采样设备同时采样的时刻tk，利用cubic插值的方法对硬件设备的采样信息进行插值拟合，从而得到硬件采样设备在该时刻的状态量；子步骤3.1：找到待插值点附近的采样信息因为采样信息都附有采样时刻的时间戳，所以利用时间戳确定目标时刻附近的采样信息；为了找到tk时刻附近的四组采样信息，依次对硬件设备的采样信息进行提取；子步骤3.2：差分求解目标时刻的采样信息令硬件设备对应时刻采样得到的tk0,tk1,tk2,tk3时刻的状态量分别为hk0,hk1,hk2,hk3；对于tk时刻的状态为hk 利用cubic插值公式，近似求解出任意软件采样时刻对应的硬件采样信息；从而实现基于硬件控制的采样设备和软件控制的采样设备能实现数据同步采集。

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百度查询： 东南大学 一种基于进程冲突判决的软硬件多层级同步采集方法