专利名称：主从式多处理器实时信号分析方法
技术领域：
本发明属于信号分析技术领域，具体涉及一种采用一个主处理器与多个从处理器，把信号实时分解为直流分量与指定频率的多个交流分量，并获得每个交流分量的正交分量和幅值的信号分析方法。
背景技术：
在工程中，经常需要把电压、电流、声音、振动等信号实时分解为直流分量与指定频率的多个交流分量，并计算直流分量的数值与各个交流分量的幅值，例如电力系统的谐波与间谐波分析以及机械振动的振动分量分析等。为此，现有技术中已经提出了几种信号分析方法，虽获得较好效果，但还存在一些 不足，例如 采用单处理器的信号分析方法，受处理器运算速度限制，数据处理时间和采样周期长，交流分量个数受限，实时分析性能难以提高；基于递推傅里叶变换的信号分析方法，需要保存一个完整周期内的全部采样数据，并且需要计算正弦函数和余弦函数；基于微分方程形式的针对连续时间信号的信号分析方法，不能直接应用于计算机系统中。采用一阶无限冲激响应(IIR)算法的方法，每次迭代的运行时间可能不相等，难以确定定时采样周期的数值。
发明内容
本发明的目的是提供一种算法结构相对简单、运算量相对小、运行时间相对短的信号分析方法。为了实现上述目的，本发明提供了一种主从式多处理器实时信号分析方法，采用一个主处理器与N个从处理器执行；其中，主处理器以T秒为采样周期，定时对被测信号进行采样并获得采样数据，并利用迭代方法获得直流分量Xtl ;在N个从处理器中，设定正整数K的值，设定NXK个频率的数值为依次递增且均不大于2 /T的正数ω η、ω 12、…、ω 1Κ、ω2ι>…、ωΜ，利用迭代方法获得NXK个交流分量χη、χ12、…、x1K、x21、…、xNK, NXK个正
里 Zn、Z12、···、Ζικ、ζ2ι、·“、ζΝΚ，并计算 NXK 个估计巾田值 h1、^12、···、&ικ、、···、已服。作为优选，针对所述被测信号的每个采样数据u[s]，按照下述第一处理方案和第二处理方案中的一种执行，连续的两个采样数据分别执行不同的处理方案；其中μ为不大于2 π /T的正数,从处理器序号η分别取值为1,2,…，N ;第一处理方案依次包括以下步骤SlOl :主处理器按式(I)计算直流分量增量Iitl [2]的值，并发送该值到全部从处理器；
权利要求
1.一种主从式多处理器实时信号分析方法，其特征在于，采用一个主处理器与N个从处理器执行；其中，主处理器以T秒为采样周期，定时对被测信号进行采样并获得采样数据，并利用迭代方法获得直流分量Xtl ;在N个从处理器中，设定正整数K的值，设定NXK个频率的数值为依次递增且均不大于2 /T的正数to n、co12、…、co1K、co21、…、Wm,利用迭代方法获得NXK个交流分量xn、x12、…、x1K、x21、…、xm, NXK个正交分量zn、z12、…、z1K、z21、…、zm，并计算NXK个估计幅值 an、a12、…、a1K、a21、 、&■
2.根据权利要求1所述的主从式多处理器实时信号分析方法，其特征在于，针对所述被测信号的每个采样数据u[s]，按照下述第一处理方案和第二处理方案中的一种执行，连续的两个采样数据分别执行不同的处理方案；其中U为不大于2 /T的正数，从处理器序号n分别取值为1,2，…，N; 第一处理方案依次包括以下步骤 5101:主处理器按式(I)计算直流分量增量Iitl [2]的值，并发送该值到全部从处理器； h0[2} = +W - (x0 + T. l!0[l]) - |X[1] j⑴ 第n个从处理器获得直流分量增量h[2]的值，把中间变量dn[2]清零后，令k分别取值为1，2，…，K，循环执行式(2)，依次得到交流分量增量hnk[2]、正交分量增量gnk[2]和dn[2]的值；
3.根据权利要求2所述的主从式多处理器实时信号分析方法，其特征在于，具体包括以下步骤 51:参数设定 主处理器设定采样周期T、正数y、从处理器个数N的值， 第n个从处理器设定采样周期T、频率个数K、递增的频率数值《nl、《n2、…、COiik5 52:变量初始化 主处理器设定直流分量X。、直流分量增量hQ[I]以及中间变量djlhdjl]、…、dN[l]的初值，设定标志字初值为执行第一处理方案，依据采样周期T设置定时间隔并开始定时， 第n个从处理器设定交流分量Xnl、xn2、…、Xbk,正交分量Znl、Zn2、…、Zhk,交流分量增fihnl [IJ^hn2 [I],…、心[1]和正交分量增量8 1[1]4112[1]、…、gnK[l]的初值； 53:实时分析 在定时采样时刻，主处理器获得采样数据u[s]后，依据标志字的值，执行第一处理方案或者执行第二处理方案，获得直流分量Xtl的值，然后修改标志字的值为对应另一种处理方案， 第n个从处理器在主处理器的控制下，对应地执行第一处理方案或者第二处理方案规定的操作，获得各个交流分量Xnl、Xn2、…、Xhk、正交分量Znl、Zn2、…、Zrio估计幅值anl、Sn2、…、B1ik的值； 54:循环执行 当采样周期T定时时间到，返回步骤S3循环执行。
全文摘要
本发明公开了一种主从式多处理器实时信号分析方法，采用一个主处理器与N个从处理器执行；其中，主处理器以T秒为采样周期，定时对被测信号进行采样并获得采样数据，并利用迭代方法获得直流分量x0；在N个从处理器中，设定正整数K的值，设定N×K个频率的数值为依次递增且均不大于2π/T的正数ω11、ω12、…、ω1K、ω21、…、ωNK，利用迭代方法获得N×K个交流分量x11、x12、…、x1K、x21、…、xNK，N×K个正交分量z11、z12、…、z1K、z21、…、zNK，并计算N×K个估计幅值a11、a12、…、a1K、a21、…、aNK。本发明的主从式多处理器实时信号分析方法算法结构相对简单、运算量相对小、运行时间相对短。
文档编号G01H17/00GK103018558SQ201210504908
公开日2013年4月3日 申请日期2012年11月30日 优先权日2012年11月30日
发明者储昭碧, 冯小英, 丁明 申请人:合肥工业大学