专利摘要

本发明公开了一种波峰寻找方法，所述波峰寻找方法包括如下步骤：采集输入的波形数据；根据所述波形数据的当前数据和上次数据定位系统状态；以及根据所述系统状态确定波峰位置。本发明波峰寻找方法无需大量存储空间和众多指令周期，寻峰精度高。本发明同时公开了一种波峰寻找系统。

说明书

技术领域

本发明涉及光纤光栅数据传输系统，尤其涉及光纤光栅数据传输系统中寻找波峰的方法和系统。

背景技术

随着光纤光栅的引进，各种复杂的全光纤通信和传感器网络遍布了整个通信领域。光纤光栅因其传输速率高、衰耗少而被越来越多地利用。现有的光纤光栅的制造过程如下：通过某种工艺方法使得外界入射光子和纤芯内的参杂粒子相互作用导致纤芯折射率沿轴方向周期性或者非周期性的永久变化，在纤芯内形成空间相位光栅。

光纤光栅数据传输系统包括数据调制系统和数据解调系统。所述数据调制系统把数据信息变换成适合于模拟信道上传输的电磁波(载波)信号，并把频率限制在所述模拟信道支持的频率范围内。所述数据解调系统是把从所述模拟信道上收取的载波信号还原成数据信息。

现有的光纤光栅数据解调系统大多使用DSP(Digital Signal Processor，数字信号处理器)、ARM(Advanced RISC Machine，先进精简指令集计算机)或单片机并通过寻找波峰对波长进行数据解调。上述三种解调方法在寻找波峰的过程中一般以一周期作为基准来采集数据，并在高斯变换指令下对所述数据进行波峰寻找处理。所述高斯变换指令包括多项式-高斯公式拟合法指令以及高斯公式拟合法指令。所述多项式-高斯公式拟合法指令包括把采集的波形曲线数据进行高斯函数-多项式变换的指令以及一般多项式拟合法寻找波峰的指令。所述高斯公式拟合法指令是把采集的波形曲线数据直接作为高斯函数进行拟合处理的指令，因此所述高斯公式拟合法指令不对所述数据进行多项式变换处理。另外，现有波峰寻找方法还涉及以峰值前后的n个点为基准逐次比较的指令来寻找到波峰。

然而，利用多项式-高斯公式拟合法指令或者高斯公式拟合法指令来寻找波峰都需要有足够的内存来存储采集的一个周期的数据，并且所述指令需要消耗很多的指令周期，因而不仅影响了波峰寻找的速度，而且限制了光纤光栅数据解调系统的速度。而利用逐次比较指令来寻找波峰则由于是通过逐次地比较的方式来实现波峰寻找的，因而准确度不高，抗干扰能力弱。综合以上论述，上述利用三种指令的波峰寻找方法均不适合于系统速度和精确度要求高的光纤光栅数据解调系统。

因此，有必要提供一种改进的波峰寻找方法和系统来克服现有技术的缺陷。

发明内容

本发明实施例的目的在于提供一种波峰寻找方法和波峰寻找系统，所述波峰寻找方法和波峰寻找系统无需大量存储空间和众多指令周期，寻峰精度高。

为了实现上述目的，本发明提供了一种波峰寻找方法，所述波峰寻找方法包括如下步骤：采集输入的波形数据；根据所述波形数据的当前数据和上次数据定位系统状态；以及根据所述系统状态确定波峰位置。

较佳地，所述采集输入的波形数据的步骤之后还包括：判断所述波形数据的上次数据是否大于开启阀值，则，所述根据所述波形数据的当前数据和上次数据定位系统状态的步骤具体为：当所述波形数据的上次数据小于所述开启阀值时，继续采集输入的波形数据；当所述波形数据的上次数据大于所述开启阀值时，根据所述波形数据的当前数据和上次数据定位系统状态。

在本发明的一个实施例中，所述根据所述波形数据的当前数据和上次数据定位系统状态的步骤具体为：判断所述波形数据的当前数据是否小于所述开启阀值；当所述波形数据的当前数据小于所述开启阀值时，定位所述系统状态为非初始状态；则，根据所述系统状态确定波峰位置的步骤具体为：选择是否接受峰值，当选择接收所述峰值时，根据所述当前数据和所述上次数据确定波峰位置。

在本发明的另一个实施例中，所述根据所述波形数据的当前数据和上次数据定位系统状态的步骤具体为：判断所述波形数据的当前数据是否小于所述开启阀值；当所述波形数据的当前数据大于所述开启阀值时，判断所述波形数据的当前数据是否小于所述波形数据的上次数据；当所述波形数据的当前数据小于所述波形数据的上次数据时，定位所述系统状态为下降状态，并进行下降计数，判断所述上次数据是否等于最大波峰数据，当所述上次数据等于所述最大波峰数据时，将所述当前数据的当前时间记录为结束时间。

较佳地，所述根据所述系统状态确定波峰位置的步骤之前还包括：判断所述下降计数的计数值是否大于最大下降计数值；当所述下降计数的计数值大于所述最大下降计数值时，定位所述系统状态为完成状态，则，所述根据所述系统状态确定波峰位置的步骤具体为：根据所述结束时间确定波峰位置。

在本发明的再一实施例中，所述波峰寻找方法还包括：当所述波形数据的当前数据大于所述波形数据的上次数据时，定位所述系统状态为上升状态；判断所述波形数据的当前数据是否大于最大波峰数据；当所述波形数据的当前数据大于最大波峰数据时，将所述当前数据记录为最大波峰数据，将所述当前数据的当前时间记录为起始时间，将所述下降计数的计数值清零，则，所述根据所述结束时间确定波峰位置的步骤具体为：根据所述结束时间以及所述起始时间定位波峰。

较佳地，所述根据所述结束时间以及所述起始时间定位波峰的步骤具体为：当所述结束时间为零时，将所述起始时间设置为波峰出现时间；当所述结束时间不为零时，将所述起始时间和所述结束时间的平均值设置为波峰出现时间。

在本发明的又一实施例中，所述波峰寻找方法还包括：当所述波形数据的当前数据等于所述波形数据的上次数据时，定位所述系统状态为平稳状态；判断所述波形数据的当前数据是否大于最大波峰数据；当所述波形数据的当前数据大于最大波峰数据时，将所述当前数据记录为最大波峰数据，将所述当前数据的当前时间记录为起始时间。

本发明还提供了一种波峰寻找系统，所述波峰寻找包括波形数据采集模块、系统状态定位模块以及波峰位置确定模块。所述波形数据采集模块用于采集输入的波形数据；所述系统状态定位模块用于根据所述波形数据采集模块采集的波形数据的当前数据和上次数据定位系统状态；所述波峰位置确定模块用于根据所述系统状态定位模块定位的系统状态确定波峰位置。

在本发明的一个实施例中，所述系统状态定位模块包括数据阀值比较判断单元、接受选择单元、上次-当前数据比较判断单元以及系统状态定位单元。所述数据阀值比较判断单元用于判断所述波形数据采集模块采集的波形数据的当前数据以及上次数据是否大于开启阀值。所述接受选择单元用于当所述数据阀值比较判断单元判断波形数据上次数据大于所述开启阀值并且所述当前数据小于所述开启阀值时，判断是否接受峰值；所述上次-当前数据比较判断单元用于当所述数据阀值比较判断单元判断波形数据的上次数据和当前数据均大于所述开启阀值时，判断所述波形数据的当前数据是否大于所述波形数据的上次数据；所述系统状态定位单元用于根据所述上次-当前数据比较判断单元的判断结果定位系统状态。

综上所述，本发明的波峰寻找方法和波峰寻找系统根据所述波形数据的当前数据和上次数据定位系统状态从而确定波峰位置，所述系统状态实时跟踪并定位输入的波形，因此在寻找波峰过程中无需消耗内存来存储一个周期的数据，实现波峰寻找的指令少，节省了大量存储空间和波形分析时间，寻找波峰速度快、精度高。

附图说明

图1为本发明波峰寻找方法第一实施例的流程图。

图2为本发明波峰寻找方法第二实施例的流程图。

图3为图2所示波峰寻找方法的系统状态转换示意图。

图4为本发明波峰寻找系统的结构框图。

图5为图4所示波峰寻找系统的系统状态定位模块的结构框图。

图6为图5所示系统状态定位模块的系统状态定位单元的结构框图。

具体实施方式

现在参考附图描述本发明的实施例，附图中类似的元件标号代表类似的元件。如上所述，本发明波峰寻找方法和波峰寻找系统无需大量存储空间和众多指令周期，寻峰精度高。下面将详细阐述。

图1为本发明波峰寻找方法的流程图。如图1所示，所述峰寻找方法包括如下步骤：

步骤S10：采集输入的波形数据；

步骤S20：判断所述波形数据的上次数据是否大于开启阀值(所述开启阀值可以根据实际环境动态地设置。所述判断步骤是为了过滤掉系统由于电源，布线等产生的系统干扰)，当所述波形数据的上次数据小于所述开启阀值时(这里所述上次数据可以认为是来自外界的干扰，因此对所述上次数据不予分析，系统工作在初始状态)，转步骤S100，当所述波形数据的上次数据大于所述开启阀值时，继续步骤S300；

步骤S300根据所述波形数据的当前数据和上次数据定位系统状态(此时系统开始分析数据，工作在寻峰状态)；

步骤S400根据所述系统状态确定波峰位置。

由上可以看出，本实施例波峰寻找方法根据所述波形数据的当前数据和上次数据定位系统状态从而确定波峰位置，因此无需消耗内存来存储一个周期的数据，实现波峰寻找的指令少，节省了大量存储空间和波形分析时间，寻找波峰速度快、精度高。

图2为本发明波峰寻找方法第二实施例的流程图。

步骤S100：采集输入的波形数据；

步骤S200：判断所述波形数据的上次数据是否大于开启阀值，当所述波形数据的上次数据大于所述开启阀值时，继续步骤S300，当所述波形数据的上次数据小于所述开启阀值时，转步骤S100，；

步骤S300：判断所述波形数据的当前数据是否小于所述开启阀值，当所述波形数据的当前数据小于所述开启阀值时，继续步骤S411，当所述波形数据的当前数据大于所述开启阀值时，转步骤S421；

步骤S411：定位所述系统状态为非初始状态(说明系统产生了周期较短的波形)；

步骤S412：选择是否接受峰值(这里可以根据实际情况选择是否接受此类波形，比如可以通过采样的数据大小判断是来自系统的杂波还是由于传感器发生形变产生的波形)，当选择接收所述峰值时，继续步骤S413，当选择不接收所述峰值，转步骤S100；

步骤S413：根据所述当前数据和所述上次数据确定波峰位置；

步骤S421：判断所述波形数据的当前数据是否小于所述波形数据的上次数据，当所述波形数据的当前数据大于所述波形数据的上次数据时(说明产生了上升沿)，继续步骤S511，当所述波形数据的当前数据等于所述波形数据的上次数据时，转步骤S521，当所述波形数据的当前数据小于所述波形数据的上次数据时(说明产生了下降沿)，转步骤S531；

步骤S511：定位所述系统状态为上升状态；

步骤S512：判断所述波形数据的当前数据是否大于最大波峰数据，当所述波形数据的当前数据大于最大波峰数据时，继续步骤S513，否则转步骤S100；

步骤S513：将所述当前数据记录为最大波峰数据，将所述当前数据的当前时间记录为起始时间，将下降计数的计数值清零，转步骤S100；

步骤S521：定位所述系统状态为平稳状态；

步骤S522：判断所述波形数据的当前数据是否大于最大波峰数据，当所述波形数据的当前数据大于最大波峰数据时，继续步骤S523，否则步骤S100；

步骤S523：将所述当前数据记录为最大波峰数据，将所述当前数据的当前时间记录为起始时间，转步骤S100；

步骤S531：定位所述系统状态为下降状态，并进行下降计数，

步骤S532：判断所述上次数据是否等于最大波峰数据，当所述上次数据等于所述最大波峰数据时，继续步骤S533，否则转转步骤S100；

步骤S533：将所述当前数据的当前时间记录为结束时间；

步骤S534：判断所述下降计数的计数值是否大于最大下降计数值，当所述下降计数的计数值大于所述最大下降计数值时，继续步骤S535，否则转步骤S100；

步骤S535：定位所述系统状态为完成状态；

步骤S536：置位相应标志位通知系统找到波峰，根据所述结束时间以及所述起始时间定位波峰。

其中，所述步骤S536具体为：当所述结束时间为零时(说明采集到了尖峰)，将所述起始时间设置为波峰出现时间；当所述结束时间不为零时(说明采集到了平峰)，将所述起始时间和所述结束时间的平均值设置为波峰出现时间。

由上可以看出，本实施例波峰寻找方法通过系统状态来实时跟踪并定位输入的波形，通过系统状态(初始状态、上升状态、平稳状态、下降状态、完成状态)的转换，使系统始终与当前状态同步。本方法实时记录最大波峰数据、起始时间、结束时间以及下降次数。当当前数据为最大值时，更新最大波峰数据和起始时间；当上次数据为最大波峰数据并且当前采样值小于上次采样值时，更新结束时间，这样就使系统状态随着波形同步变化。当当前采样值小于上次采样值时，更新下降次数。本发明通过设置所述下降次数的最大下降计数值可以控制波形分析的分辨率，实现自定义解调精度。例如系统中有相隔很近的波峰时候，可以通过减小所述最大下降计数值来提高分析精度。

图3为图2所示波峰寻找方法的系统状态转换示意图。如图所示，系统状态可以是：当当前数据小于开启阀值时，系统从初始状态转换到初始状态，如图中箭头20所示。在初始状态时，当当前数据大于上次数据时，系统从初始状态转换到上升状态，如图中箭头21所示。在上升状态时，当当前数据大于上次数据时，系统从上升状态转换到上升状态，如图中箭头22所示。在上升状态时，当当前数据等于上次数据时，系统从上升状态转换到平稳状态，如图中箭头23所示。在上升状态时，当当前数据小于上次数据时，系统从上升状态转换到下降状态，如图中箭头24所示。在平稳状态时，当当前数据等于上次数据时，系统从平稳状态转换到平稳状态，如图中箭头25所示。在平稳状态时，当当前数据大于上次数据时，系统从平稳状态转换到上升状态，如图中箭头26所示。在平稳状态时，当当前数据小于上次数据时，系统从平稳状态转换到下降状态，如图中箭头27所示。在下降状态时，当当前数据大于上次数据时，系统从下降状态转换到上升状态，如图中箭头28所示。在下降状态时，当当前数据等于上次数据时，系统从下降状态转换到平稳状态，如图中箭头29所示。在下降状态时，当当前数据小于上次数据时，系统从下降状态转换到下降状态，如图中箭头30所示。在下降状态时，当下降计数的计数值大于最大下降计数值时，系统从下降状态转换到完成状态，如图中箭头31所示。在完成状态时，需要继续寻找波峰时，系统从完成状态转换到初始状态，如图中箭头32所示。

图4为本发明波峰寻找系统的结构框图。所述波峰寻找系统包括波形数据采集模块100、系统状态定位模块200以及波峰位置确定模块300。所述波形数据采集模块100用于采集输入的波形数据；所述系统状态定位模块200用于根据所述波形数据采集模块100采集的波形数据的当前数据和上次数据定位系统状态；所述波峰位置确定模块300用于根据所述系统状态定位模块200定位的系统状态确定波峰位置。

其中，如图4所示，所述系统状态定位模块200包括数据阀值比较判断单元210、接受选择子单元220、上次-当前数据比较判断单元230和系统状态定位单元240。

所述数据阀值比较判断单元210用于判断所述波形数据采集模块100采集的波形数据的当前数据以及上次数据是否大于开启阀值。所述开启阀值可以根据实际环境动态地设置。所述数据阀值比较判断单元210对所述上次数据的判断是为了过滤掉系统由于电源，布线等产生的系统干扰，当所述数据阀值比较判断单元210判断所述波形数据的上次数据小于所述开启阀值时，这里所述上次数据可以认为是来自外界的干扰，因此对所述上次数据不予分析，系统工作在初始状态，继续输入数据。当所述数据阀值比较判断单元210判断所述波形数据的上次数据大于所述开启阀值时，系统开始分析数据，根据所述波形数据的当前数据和上次数据定位系统状态，工作在寻峰状态。

所述接受选择单元220用于当所述所述数据阀值比较判断单元210判断所述上次数据大于所述开启阀值并且所述当前数据小于所述开启阀值时，定位所述系统状态为非初始状态(说明系统产生了周期较短的波形)，并判断是否接受峰值，这里可以根据实际情况选择是否接受此类波形，比如可以通过采样的数据大小判断是来自系统的杂波还是由于传感器发生形变产生的波形。当选择接收所述峰值时，所述波峰位置确定模块300根据所述当前数据和所述上次数据确定波峰位置。

所述上次-当前数据比较判断单元230用于当所述数据阀值比较判断单元210判断波形数据的上次数据和当前数据均大于开启阀值时，判断所述波形数据的当前数据是否大于所述波形数据的上次数据。

所述系统状态定位单元240用于根据所述上次-当前数据比较判断单元230判断的结果定位系统状态。

在本实施例中，所述波峰寻找系统在所述波形数据采集模块100采集数据之前要初始化系统，使所述系统位于初始状态。另外，所述系统设置有上次数据寄存器和当前数据寄存器。所述上次数据寄存器用于保存所述波形数据采集模块100上次采样的数据，所述当前数据寄存器用于保存所述波形数据采集模块100当前采样的数据。在每个采样周期内，一旦系统分析完数据并在下次采样即将开始时，所述当前数据寄存器保存的当前数据的值赋给所述上次数据寄存器，使所述上次数据寄存器始终保存前次采样的数据。此外，所述系统还设置有最大波峰数据寄存器、结束时间寄存器、起始时间寄存器和下降次数计数器。所述最大波峰数据寄存器用于保存采样最大数值。所述结束时间寄存器、起始时间寄存器用于保存采样时间，所述下降次数计数器用于记录下降次数。

详细地，如图6所示，所述系统状态定位单元240包括当前数据-最大波峰数据比较判断子单元241、第一处理子单元242、第四处理子单元246、第二处理子单元243、上次数据-最大波峰数据比较判断子单元244、第三处理子单元245、下降次数-最大下降计数值比较判断子单元247以及第五处理子单元248。

所述当前数据-最大波峰数据比较判断子单元241用于当所述上次-当前数据比较判断单元230判断所述波形数据的当前数据大于或等于所述波形数据的上次数据时，判断所述波形数据的当前数据是否大于最大波峰数据寄存器的最大波峰数据。

所述第一处理子单元242用于当所述上次-当前数据比较判断单元230判断所述波形数据的当前数据大于所述波形数据的上次数据并且所述当前数据-最大波峰数据比较判断子单元241判断所述波形数据的当前数据大于所述最大波峰数据寄存器的最大波峰数据时，定位所述系统状态为上升状态，保存所述当前数据到所述最大值波峰数据寄存器，保存所述当前数据的当前时间到所述起始时间寄存器，同时将所述下降次数计数器的计数值清零，

所述第四处理子单元246用于当所述上次-当前数据比较判断单元230判断所述波形数据的当前数据等于所述波形数据的上次数据并且所述当前数据-最大波峰数据比较判断子单元241判断所述波形数据的当前数据大于所述最大波峰数据寄存器的最大波峰数据时，定位所述系统状态为稳定状态，保存所述当前数据到所述最大值波峰数据寄存器，保存所述当前数据的当前时间到所述起始时间寄存器，

所述第二处理子单元243用于当所述上次-当前数据比较判断单元230判断所述波形数据的当前数据小于所述波形数据的上次数据时，定位所述系统状态为下降状态，对所述下降次数计数器进行下降计数；

所述上次数据-最大波峰数据比较判断子单元244用于当所述上次-当前数据比较判断单元230判断所述波形数据的当前数据小于所述波形数据的上次数据时，判断所述上次数据是否等于最大波峰数据；

所述第三处理子单元245用于当所述上次数据-最大波峰数据比较判断子单元244判断所述上次数据等于所述最大波峰数据时，保存所述当前数据的当前时间到结束时间寄存器；

所述下降次数-最大下降计数值比较判断子单元247用于判断所述下降次数计数器的计数值是否大于最大下降计数值，

所述第五处理子单元248用于当所述下降次数-最大下降计数值比较判断子单元247判断所述下降次数计数器的计数值大于最大下降计数值时，定位所述系统状态为完成状态，并根据所述结束时间寄存器的结束时间以及所述起始时间寄存器的起始时间定位波峰。

其中，所述第五处理子单元248定位波峰具体为：当所述结束时间为零时(说明采集到了尖峰)，将所述起始时间设置为波峰出现时间；当所述结束时间不为零时(说明采集到了平峰)，将所述起始时间和所述结束时间的平均值设置为波峰出现时间。

由上可以看出，本实施例波峰寻找系统通过系统状态来实时跟踪并定位输入的波形，通过系统状态(初始状态、上升状态、平稳状态、下降状态、完成状态)的转换，使系统始终与当前状态同步，因此无需大量存储空间和众多指令周期，寻峰精度高。同时，本系统通过设置最大下降计数值的大小可以控制波形分析的分辨率，实现自定义解调精度。

以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本发明的保护范围。

波峰寻找方法和波峰寻找系统专利购买费用说明

Q：办理专利转让的流程及所需资料

A：专利权人变更需要办理著录项目变更手续，有代理机构的，变更手续应当由代理机构办理。

1：专利变更应当使用专利局统一制作的“著录项目变更申报书”提出。

2：按规定缴纳著录项目变更手续费。

3：同时提交相关证明文件原件。

4：专利权转移的，变更后的专利权人委托新专利代理机构的，应当提交变更后的全体专利申请人签字或者盖章的委托书。

Q:专利著录项目变更费用如何缴交

A：（1）直接到国家知识产权局受理大厅收费窗口缴纳,（2）通过代办处缴纳，（3）通过邮局或者银行汇款,更多缴纳方式

Q：专利转让变更，多久能出结果

A：著录项目变更请求书递交后，一般1-2个月左右就会收到通知，国家知识产权局会下达《转让手续合格通知书》。