一种用于低空物流无人机的多源数据采集装置及方法

本发明提出了一种用于低空物流无人机的多源数据采集装置及方法，涉及数据采集，具体涉及低空物流无人机的多源数据采集。

背景技术：

1、在低空物流无人机飞行中健康预测与分级安全控制的应用场景下，机载多源数据采集是实现短时失效概率估计的基础前提。物流无人机通常搭载电流、振动、转速、温度等多种异构传感器，这些传感器通过不同的物理接口和通信协议接入飞控计算平台，采样频率跨度从数十赫兹到数千赫兹不等。

2、在健康预测模块采用滑动时间窗口提取特征向量的条件下，上述多源异构传感器因采样频率失配、分布式物理布局导致的信号传输路径差异、各通道模数转换时间不一致等因素，使得同一窗口内采集到的电流数据、振动数据、转速数据和温度数据在时间轴上存在相对偏移。这一时间轴错位问题将导致健康预测模型输入的特征向量各分量不对应于同一物理时刻，进而使失效概率估计的可靠性显著降低。

3、现有数据采集方案中，全局统一同步触发方式因同步信号长线传输延迟不同而无法消除通道间偏差，事后插值重采样方式则使高频振动信号中的早期故障特征频率在插值过程中被平滑损失。

技术实现思路

1、本发明提供了一种用于低空物流无人机的多源数据采集装置及方法，用以解决上述问题：

2、本发明提出的一种用于低空物流无人机的多源数据采集装置及方法，所述方法包括：

3、s1、通过飞控平台的通道配置表对多类传感器分配差异独立采样周期，驱动各传感器以各自适配的频率异步运行，并对每个采样数据进行时间戳分析标记，获得原始采样序列；

4、s2、通过原始采样序列及其携带的双时间戳信息，以滑动窗口边界作为统一筛选基准，将每个样本的采样就绪时间戳与窗口起始时刻和结束时刻进行比较分析处理，获得有效样本集合及其完整度统计值；

5、s3、通过有效样本集合对每个高速动态信号通道的有效样本按各自的平均采集延迟量进行时间轴归算操作，获得时间对齐多源数据集；

6、s4、通过时间对齐多源数据集提取窗口内电流脉动特征时刻与转速脉冲特征时刻，将两者的时域相位关系与对应型号电机的理论固定相位值进行比对校验和质量分析标记，获得多源数据采集标记信息。

7、进一步地，所述系统包括：

8、原始采用模块，用于通过飞控平台的通道配置表对多类传感器分配差异独立采样周期，驱动各传感器以各自适配的频率异步运行，并对每个采样数据进行时间戳分析标记，获得原始采样序列；

9、时刻分析模块，用于通过原始采样序列及其携带的双时间戳信息，以滑动窗口边界作为统一筛选基准，将每个样本的采样就绪时间戳与窗口起始时刻和结束时刻进行比较分析处理，获得有效样本集合及其完整度统计值；

10、时间对齐模块，用于通过有效样本集合对每个高速动态信号通道的有效样本按各自的平均采集延迟量进行时间轴归算操作，获得时间对齐多源数据集；

11、采集标记模块，用于通过时间对齐多源数据集提取窗口内电流脉动特征时刻与转速脉冲特征时刻，将两者的时域相位关系与对应型号电机的理论固定相位值进行比对校验和质量分析标记，获得多源数据采集标记信息。

12、本发明有益效果：本发明解决了低空物流无人机多源异构传感器在机载环境下因采样频率差异、分布式物理布局和信号传输路径不同所导致的时间轴错位问题，使健康预测模块输入的特征向量各分量严格对应于同一物理时刻；通过双时间戳标记机制量化了各通道的采集延迟特征，为后续时间对齐提供了物理依据；通过滑动窗口筛选剔除了因采集延迟异常导致的离群样本，降低了错误数据对健康预测模型的干扰；通过物理相位交叉校验实现了多源数据时间一致性自验证，提升了数据采集系统对时间同步精度的闭环保障能力；通过质量分级标记使健康预测模块能够在不同数据质量条件下采用差异化的处理策略，兼顾了数据可靠性预测的连续性和准确性。

1.一种用于低空物流无人机的多源数据采集方法，其特征在于，所述方法包括：

2.根据权利要求1所述一种用于低空物流无人机的多源数据采集方法，其特征在于，所述s1包括：

3.根据权利要求2所述一种用于低空物流无人机的多源数据采集方法，其特征在于，所述通过对每个原始采集数据进行时间戳分析标记，在对应原始采样数据被触发采集时标记触发时间戳、在对应原始采样数据模数转换就绪时标记采样就绪时间戳，获得原始采样序列，包括：

4.根据权利要求1所述一种用于低空物流无人机的多源数据采集方法，其特征在于，所述s2包括：

5.根据权利要求4所述一种用于低空物流无人机的多源数据采集方法，其特征在于，所述通过窗口时间边界参数将每个样本的采样就绪时间戳与窗口起始时刻和结束时刻进行比较分析处理，保留采样就绪时间戳严格落在窗口区间内的样本，剔除时间戳超出窗口边界的异常样本，获得各通道在当前窗口内的初筛有效样本，包括：

6.根据权利要求1所述一种用于低空物流无人机的多源数据采集方法，其特征在于，所述s3包括：

7.根据权利要求6所述一种用于低空物流无人机的多源数据采集方法，其特征在于，所述通过各通道平均采集延迟量对每个高速动态信号通道的有效样本进行时间轴归算操作，将每个样本的时间坐标从其采样就绪时刻向前归算至其所属同步触发时刻，获得各通道内时间坐标统一到触发时刻基准的对齐后样本，包括：

8.根据权利要求1所述一种用于低空物流无人机的多源数据采集方法，其特征在于，所述s4包括：

9.根据权利要求8所述一种用于低空物流无人机的多源数据采集方法，其特征在于，所述通过实测时域相位关系值将其与对应型号电机极对数的理论固定相位值进行比对校验，计算两者偏差量，获得时间一致性偏差指示值，包括：

10.一种用于低空物流无人机的多源数据采集装置，其特征在于，所述系统包括：