專利名稱:統(tǒng)計(jì)流的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域:
本發(fā)明涉及對(duì)記錄的數(shù)據(jù)進(jìn)行顯示和分析的領(lǐng)域,特別涉及但不限于,提高計(jì)算機(jī)對(duì)用戶從記錄的數(shù)據(jù)文件中所選擇的記錄數(shù)據(jù)樣本的顯示速度、以及提高計(jì)算機(jī)對(duì)上述所選擇的記錄數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算并顯示相關(guān)統(tǒng)計(jì)數(shù)量的速度,尤其在處理極龐大的數(shù)據(jù)文件時(shí)。
背景技術(shù):
在數(shù)據(jù)采集和存儲(chǔ)工業(yè)中,通常要記錄數(shù)量龐大的數(shù)據(jù)。存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)量在快速增長(zhǎng)。計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)器如硬盤等的容量每年在相應(yīng)地不斷增大,多盤同時(shí)使用的新技術(shù)也在不斷的開發(fā)中。為了適應(yīng)需求,數(shù)據(jù)傳送方法的發(fā)展已經(jīng)涉及到大量數(shù)據(jù)的移動(dòng),可舉使用FireWire(火線)、USB2和千兆比特的以太網(wǎng)技術(shù)來(lái)傳輸數(shù)據(jù)為證,并為主流計(jì)算機(jī)的制造商所采用。由于對(duì)日益增多的大量數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)記錄和傳送已變?yōu)榭赡?,記錄文件的大小已增大到能適應(yīng)更高的測(cè)量精度的需要。這就引發(fā)了一個(gè)問題,當(dāng)使用普通的辦公用計(jì)算機(jī)來(lái)處理上述產(chǎn)生的數(shù)據(jù)文件時(shí),例如進(jìn)行工業(yè)或科學(xué)測(cè)量的分析,雖然個(gè)人計(jì)算機(jī)的速度和容量也有所提高,但是它們?nèi)匀粺o(wú)法按用戶的期望、對(duì)如今以千兆比特計(jì)的整個(gè)記錄文件進(jìn)行處理。
在實(shí)際應(yīng)用中,使用個(gè)人計(jì)算機(jī)處理大量數(shù)據(jù),一般需要先把數(shù)據(jù)從硬盤讀進(jìn)內(nèi)存,根據(jù)需求在內(nèi)存中對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理,之后存儲(chǔ)結(jié)果或是將經(jīng)處理的數(shù)值丟棄掉。當(dāng)記錄的數(shù)據(jù)文件的大小超過目前個(gè)人計(jì)算機(jī)的固態(tài)內(nèi)存(即隨機(jī)存取內(nèi)存)所具有的256Mb到512Mb的高帶寬容量時(shí),那么這些數(shù)據(jù)就不能全部被讀入所述的固態(tài)內(nèi)存,在處理器能夠?qū)?shù)據(jù)執(zhí)行所選的數(shù)學(xué)運(yùn)算之前,只能部分或全部直接地從硬盤讀取、或者使用一種業(yè)內(nèi)稱為交換文件的內(nèi)存替代文件,于是不可避免地降低了速度。
未來(lái),計(jì)算機(jī)毫無(wú)疑問將配置有增長(zhǎng)量的固態(tài)內(nèi)存,并擁有更強(qiáng)大的處理能力,但是如果數(shù)據(jù)文件的大小與個(gè)人計(jì)算機(jī)的性能以同樣的速率增加,則上述的問題依然無(wú)法解決。
所以本發(fā)明的目的就在于幫助解決上述的問題。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提出一種用于提供顯示信號(hào)的方法,其中待顯示的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)具有與其相結(jié)合的確定該數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)預(yù)定大小的塊統(tǒng)計(jì)數(shù)值,該方法包括下列步驟確定顯示比例參數(shù);當(dāng)確定所述數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)和/或所述統(tǒng)計(jì)數(shù)值中哪些數(shù)據(jù)點(diǎn)需要顯示時(shí),由所述顯示比例參數(shù)確定統(tǒng)計(jì)數(shù)值可在何種程度上代替部分或者全部數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)使用;確定待顯示的數(shù)據(jù)點(diǎn);讀入待顯示的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)和/或統(tǒng)計(jì)數(shù)值;以及由所述的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)和/或統(tǒng)計(jì)數(shù)值產(chǎn)生顯示信號(hào)。
本發(fā)明提出一種用于提供顯示信號(hào)的系統(tǒng),其中,待顯示的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)具有與其相結(jié)合的、確定該數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)的預(yù)定大小的塊的統(tǒng)計(jì)數(shù)值,包括顯示比例參數(shù)確定裝置;當(dāng)確定該數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)和/或所述統(tǒng)計(jì)數(shù)值中哪些數(shù)據(jù)點(diǎn)需要顯示時(shí),由該顯示比例參數(shù)確定統(tǒng)計(jì)數(shù)值可在何種程度上代替部分或者全部數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)使用的處理裝置;用于確定那些數(shù)據(jù)點(diǎn)需要顯示的處理裝置;用于讀入待顯示的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)和/或統(tǒng)計(jì)數(shù)值的數(shù)據(jù)讀取裝置;以及用于由該數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)和/或統(tǒng)計(jì)數(shù)值產(chǎn)生顯示信號(hào)的顯示裝置。
本發(fā)明提出一種用于提供顯示信號(hào)的計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品,該計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品包括其上具有計(jì)算機(jī)可讀代碼的可用于計(jì)算機(jī)的介質(zhì),所述程序代碼包括用于使處理器執(zhí)行確定顯示比例參數(shù)的指令和數(shù)據(jù);當(dāng)確定該數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)和/或統(tǒng)計(jì)數(shù)值中哪些數(shù)據(jù)點(diǎn)需要顯示時(shí),由該顯示比例參數(shù)確定統(tǒng)計(jì)數(shù)值可在何種程度上代替部分或者全部數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)使用的確定模塊;確定待顯示數(shù)據(jù)點(diǎn)的確定模塊;讀入待顯示的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)和/或統(tǒng)計(jì)數(shù)值的讀入模塊;以及由該數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)和/或統(tǒng)計(jì)數(shù)值產(chǎn)生顯示信號(hào)的生成模塊。
本發(fā)明的有益效果在于,所提出的方法避免將一個(gè)龐大的數(shù)據(jù)文件完全讀入,并且能夠迅速顯示該數(shù)據(jù)的全部或部分,而不會(huì)丟失該數(shù)據(jù)的關(guān)鍵特征值,比如峰值。
此外,上述方法通過使用另加的統(tǒng)計(jì)流,還能應(yīng)用于日后必然不斷增大的數(shù)據(jù)文件。
同時(shí),本發(fā)明提供了一種當(dāng)數(shù)據(jù)已經(jīng)開始顯示以后,能根據(jù)用戶的查看全部或部分?jǐn)?shù)據(jù)的要求,更快地計(jì)算不同統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)的方法。
關(guān)于本發(fā)明進(jìn)一步的特征與優(yōu)點(diǎn),讀者可通過參閱權(quán)利要求、結(jié)合下列參照附圖對(duì)本發(fā)明的優(yōu)選及其他實(shí)施例的描述加以明確,附圖中相同的符號(hào)表示相同或者相似的組件。
圖1為將標(biāo)準(zhǔn)的個(gè)人計(jì)算機(jī)通過標(biāo)準(zhǔn)以太網(wǎng)數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)與本發(fā)明中的數(shù)據(jù)采樣和記錄裝置相連接的結(jié)構(gòu)圖;圖2為圖1中的數(shù)據(jù)采樣和記錄裝置的詳細(xì)結(jié)構(gòu)圖;圖3為適用于圖1中的個(gè)人計(jì)算機(jī)的內(nèi)部詳細(xì)構(gòu)成的簡(jiǎn)化結(jié)構(gòu)圖;圖4為原始數(shù)據(jù)和與之并排的某兩路本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例的抽樣統(tǒng)計(jì)流的示意圖;圖5為對(duì)記錄的數(shù)據(jù)進(jìn)行采樣和存儲(chǔ)的過程的概要流程圖;圖6為使用抽取的數(shù)據(jù)能夠加速顯示用戶所選擇的數(shù)據(jù)的過程的概要流程圖;圖7為等級(jí)超越檢測(cè)過程的概要示意圖;以及圖8為對(duì)信號(hào)進(jìn)行采樣并產(chǎn)生原始數(shù)據(jù)時(shí)抽樣流的生成過程的概要示意圖。
具體實(shí)施例方式
數(shù)據(jù)是測(cè)量物理量所得到的典型隨時(shí)間變化的值,如溫度、地點(diǎn)、速度、濃度或光的強(qiáng)度。因而,在本發(fā)明所涉及的應(yīng)用中,這些值很可能作為時(shí)間的函數(shù)而不斷地變化。然而,即使是很大程度上不連續(xù)的值也是可以使用的。
本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例提出了一種數(shù)據(jù)采集系統(tǒng),用于接收模擬信號(hào)后,以預(yù)定的采樣率對(duì)信號(hào)進(jìn)行采樣,然后將采樣數(shù)據(jù)記錄在原始數(shù)據(jù)文件中。所述系統(tǒng)的用戶可以定制測(cè)量規(guī)則,以根據(jù)他們的測(cè)量需要而記錄數(shù)據(jù)。在記錄數(shù)據(jù)的同時(shí),該系統(tǒng)為原始數(shù)據(jù)各個(gè)預(yù)定大小的塊計(jì)算統(tǒng)計(jì)概數(shù)然后存儲(chǔ)該統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù),使之與從信號(hào)中提取樣本所成的原始數(shù)據(jù)文件相聯(lián)。最終用戶認(rèn)為是有用的數(shù)據(jù)就可以得到保存和分析。
本實(shí)施例的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)優(yōu)選設(shè)置于獨(dú)立的單元中,該單元包括記錄設(shè)備、記錄數(shù)據(jù)文件的內(nèi)存、處理結(jié)果的計(jì)算設(shè)備以及顯示結(jié)果的顯示器。但本發(fā)明設(shè)上述部件部分或全部可以設(shè)置在分開的模塊中,各個(gè)模塊間能通過通信系統(tǒng),例如圖1所示的記錄設(shè)備、計(jì)算機(jī)和顯示設(shè)備之間的以太網(wǎng)連接相互作用。
參見圖1,圖1所示即為如上所述的分模塊方法,其設(shè)有個(gè)人計(jì)算機(jī)1,通過以太網(wǎng)數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)2與數(shù)據(jù)記錄裝置3相連接。個(gè)人計(jì)算機(jī)1上設(shè)有用于顯示結(jié)果的顯示裝置。所述數(shù)據(jù)記錄裝置3包含了記錄系統(tǒng)和網(wǎng)絡(luò)接口控制器,用于通過以太網(wǎng)數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)同個(gè)人計(jì)算機(jī)1進(jìn)行通信。個(gè)人計(jì)算機(jī)1可以顯示記錄的數(shù)據(jù),該數(shù)據(jù)可存儲(chǔ)于任何合適的存儲(chǔ)介質(zhì)上,位于如數(shù)據(jù)記錄系統(tǒng)3或者計(jì)算機(jī)1中。
設(shè)還可有其他的通信方法可用于在記錄裝置和計(jì)算機(jī)之間,以及在計(jì)算機(jī)和顯示器之間建立通信。這些通信方法包括但不限于,無(wú)線網(wǎng)絡(luò)設(shè)備如藍(lán)牙和802.11b,以及直接電纜連接如USB和/或火線。同樣可設(shè)個(gè)人計(jì)算機(jī)1可為任意計(jì)算設(shè)備,其能夠以所述的方式處理存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)樣本并進(jìn)行顯示,因此可以采用標(biāo)準(zhǔn)臺(tái)式機(jī)或便攜式電腦的形式,例如基于英特爾或者AMD處理器的IBM便攜PC,或者也可以是如掌上PC的微型設(shè)備。
數(shù)據(jù)101接收自如傳感器等的模擬數(shù)據(jù)源,所述傳感器如熱感應(yīng)器或者壓感器等。接收的數(shù)據(jù)隨后傳送入模數(shù)轉(zhuǎn)換器(ADC)102。所述ADC 102以預(yù)定的采樣率對(duì)模擬信號(hào)101進(jìn)行采樣后,將數(shù)字采樣數(shù)據(jù)送入信號(hào)處理器。在另一實(shí)施例中,輸入的信號(hào)也可以是數(shù)字的,或者從事先已經(jīng)采集好信號(hào)的存儲(chǔ)裝置中進(jìn)行加載。如果數(shù)據(jù)已經(jīng)是數(shù)字形式,就可以省略模數(shù)轉(zhuǎn)換的步驟,或者經(jīng)數(shù)字轉(zhuǎn)換器處理為適用于信號(hào)處理器103的正確格式。
如圖8所示,信號(hào)處理器103對(duì)接收自ADC 102的信號(hào)進(jìn)行處理。其接收數(shù)據(jù)后,根據(jù)該輸入的采樣數(shù)據(jù)的預(yù)定大小的多個(gè)塊計(jì)算出多個(gè)統(tǒng)計(jì)量,然后將該統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)的一個(gè)或多個(gè)抽樣流與原始輸入數(shù)據(jù)相聯(lián)后進(jìn)行輸出。在最基本的實(shí)施例中,這些分離的抽樣數(shù)據(jù)流中對(duì)數(shù)據(jù)每個(gè)預(yù)定大小的塊都具有最大和最小采樣值。在本實(shí)施例中,抽樣數(shù)據(jù)流存儲(chǔ)了500個(gè)數(shù)據(jù)樣本塊的最大和最小采樣絕對(duì)值,但是也可使用其他大小的數(shù)據(jù)集合。
信號(hào)處理器103的形式是根據(jù)待采樣的數(shù)據(jù)量和采樣率由技術(shù)人員視需要而定的,如果是有大量數(shù)據(jù)需要處理可設(shè)為編程門陣列(FPGA)的形式,如果數(shù)據(jù)量較少則可用DSP(數(shù)字信號(hào)處理器)的形式。如果需要計(jì)算大量的統(tǒng)計(jì)流,則可以使用更快的FPGA設(shè)備。
產(chǎn)生抽樣數(shù)據(jù)流可使用多種方法,這些方法在硬件或軟件上都可實(shí)現(xiàn)。任何基于軟件的數(shù)字信號(hào)處理器(DSP)都可以對(duì)原始數(shù)據(jù)樣本進(jìn)行加法和乘法運(yùn)算。DSP具有專門的乘法器和加法器來(lái)執(zhí)行這些功能。如果采樣率提高,則更適合使用基于硬件的解法,比如有專門的乘法器和加法器作為支持的新式FPGA和/或CPLD。將來(lái)采樣率提高的時(shí)候,DSP的性能和FPGA/CPLD的速度都會(huì)相應(yīng)提升。要從原始采樣流中實(shí)時(shí)地把抽樣數(shù)據(jù)流提取出來(lái),可在基于軟件的DSP和基于硬件的FPGA/CPLD方法中進(jìn)行優(yōu)選。
抽樣流無(wú)需原始數(shù)據(jù)就能使用,可以讓用戶在尺寸有限的顯示區(qū)域查看到大量的采樣數(shù)據(jù),而不會(huì)出現(xiàn)由于計(jì)算機(jī)要對(duì)所有的原始數(shù)據(jù)進(jìn)行處理而發(fā)生的明顯的延遲現(xiàn)象。抽樣流的使用同時(shí)使得原始數(shù)據(jù)的特征值如峰值和谷值得以保留,這一點(diǎn)將在后文對(duì)數(shù)據(jù)顯示方法的詳細(xì)描述中加以說明。
信號(hào)處理器103可以選擇性地適用于提供附加的統(tǒng)計(jì)運(yùn)算,以協(xié)助后面的對(duì)用戶所選數(shù)據(jù)部分進(jìn)行的分析,同樣,對(duì)用戶不會(huì)出現(xiàn)明顯的處理延遲現(xiàn)象。根據(jù)選擇的待存儲(chǔ)統(tǒng)計(jì)參數(shù),迅速顯示進(jìn)一步的統(tǒng)計(jì)運(yùn)算,例如對(duì)用戶所選擇的數(shù)據(jù)部分進(jìn)行r.m.s.(均方根)、STD(標(biāo)準(zhǔn)差)和取平均值等。
當(dāng)數(shù)據(jù)的一部分被用戶選定時(shí),要對(duì)上述進(jìn)一步的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)進(jìn)行迅速計(jì)算,就要求迅速提供特定值。例如,上述統(tǒng)計(jì)運(yùn)算需要所選原始數(shù)據(jù)的起始點(diǎn)和終止點(diǎn),以確定需要執(zhí)行數(shù)學(xué)函數(shù)運(yùn)算的數(shù)據(jù)部分。用戶一旦選定數(shù)據(jù)就可以迅速得到這些數(shù)值。
但是,對(duì)于同樣的運(yùn)算,對(duì)于用戶所選定的數(shù)據(jù)部分,還需要對(duì)數(shù)據(jù)塊內(nèi)采樣的總數(shù)與平方和進(jìn)行計(jì)算。對(duì)于大量的數(shù)據(jù),這需要耗費(fèi)相當(dāng)長(zhǎng)的時(shí)間。因此,在改進(jìn)的實(shí)施例中,加快了運(yùn)算處理過程,采樣值的和值與平方和值中的一個(gè)或兩個(gè)都由信號(hào)處理器在記錄階段就進(jìn)行預(yù)計(jì)算,并且包含在一個(gè)或多個(gè)另加的統(tǒng)計(jì)流中。
例如,上述均方根可以由計(jì)算機(jī)對(duì)原始數(shù)據(jù)的N個(gè)數(shù)值的集合{x1,x2,…,xn}運(yùn)用下述公式進(jìn)行計(jì)算RMS=1NΣi=1nXi2]]>或者RMS=X12+X22+···+Xn2N]]>
計(jì)算N個(gè)數(shù)值的集合{x1,x2,…,xn}的平均值要使用的公式為1NΣi=1nXi]]>或者X1+X2+···+XnN]]>計(jì)算N個(gè)數(shù)值的集合{x1,x2,…,xn}的標(biāo)準(zhǔn)差使用的公式為Σi=1nXi2N-(Σi=1nXiN)2]]>因此,為了以更快的速度計(jì)算這些公式,計(jì)算機(jī)可以將采樣值的和值與平方和值中兩個(gè)值或其中一個(gè)預(yù)先進(jìn)行存儲(chǔ),使用時(shí)將它們插入到公式中,省略了讀入大量數(shù)據(jù)并運(yùn)算的過程。
在本實(shí)施例中,為了進(jìn)行上述示例的計(jì)算,要先存儲(chǔ)500個(gè)樣本的數(shù)據(jù)塊的所有值的和值與平方值和值。一旦計(jì)算機(jī)需要執(zhí)行RMS運(yùn)算,它可以從這些抽樣數(shù)據(jù)流中提取所需值,然后對(duì)500個(gè)樣本的每個(gè)數(shù)據(jù)集使用一個(gè)中間值,而不用處理原始數(shù)據(jù)的所有500個(gè)樣本。這就使用戶能更快地對(duì)在連續(xù)的原始數(shù)據(jù)中所選擇的部分計(jì)算RMS值,即,原始數(shù)據(jù)傳送期間任何選定的部分都是實(shí)時(shí)的。
在另一個(gè)實(shí)施例中,信號(hào)處理器103還進(jìn)一步能輸出更大數(shù)據(jù)塊的抽樣流。為了提高對(duì)超大數(shù)據(jù)文件的這種處理速度,要在一個(gè)或多個(gè)單獨(dú)的抽樣流中存儲(chǔ)每十萬(wàn)個(gè)樣本的和值與平方和值。對(duì)于更大的文件,要在一個(gè)或多個(gè)進(jìn)一步抽樣的數(shù)據(jù)流中加入每一千萬(wàn)個(gè)樣本的和值。當(dāng)文件大小增大時(shí),設(shè)上述概念通過為更大的數(shù)據(jù)塊提供和值得到延伸。必須注意,選為示例的數(shù)據(jù)塊的大小不受這些任意值的限制,相應(yīng)地就有可能選擇更大或者更小的數(shù)據(jù)塊。
上述列出的組大小已經(jīng)通過試驗(yàn)得到確認(rèn),而且被認(rèn)為是非常適當(dāng)?shù)拇笮。跃筒粫?huì)對(duì)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)所需的額外存儲(chǔ)造成顯著影響。在上述實(shí)施例中提到的所有統(tǒng)計(jì)計(jì)算中使用大小為500、十萬(wàn)和一千萬(wàn)樣本的數(shù)據(jù)塊產(chǎn)生抽樣流時(shí),記錄數(shù)據(jù)需要增加的存儲(chǔ)量?jī)H為2.5%。但無(wú)需使用固定的抽樣尺度,任何尺度和數(shù)量的抽樣數(shù)據(jù)流都是允許的。
對(duì)所需另加的光盤存儲(chǔ)與顯示過程中提高數(shù)學(xué)運(yùn)算速度的需求的比值進(jìn)行優(yōu)化是可行的,這樣是為了,當(dāng)對(duì)用于顯示給最終用戶的可存為單獨(dú)文件的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理時(shí),使計(jì)算機(jī)性能保持在一個(gè)滿意的水平??梢杂弥悄苘浖?lái)確定優(yōu)化尺度和抽樣流的數(shù)量。例如,當(dāng)工作站使用因逐漸增加抽樣系數(shù)而具備不同抽樣系數(shù)的數(shù)據(jù)時(shí),可以用軟件來(lái)處理末位數(shù)據(jù)以決定工作站的響應(yīng)率。一旦工作站的響應(yīng)度達(dá)到了預(yù)定的具有良好響應(yīng)的水平,則抽樣流的數(shù)量和尺度就由該結(jié)果來(lái)確定。另外,基于上述測(cè)試的結(jié)果,也可以利用CPU和硬盤速度之間的關(guān)聯(lián)來(lái)確定抽樣流適當(dāng)?shù)臄?shù)量和尺度。但在當(dāng)前實(shí)施例中,抽樣流的數(shù)量和尺度是人工確定的。
抽樣數(shù)據(jù)流允許數(shù)據(jù)塊為任意大小。數(shù)據(jù)集的長(zhǎng)度,即,數(shù)據(jù)塊的大小,存儲(chǔ)在數(shù)據(jù)流的流信息頭中。這使得多個(gè)數(shù)據(jù)流都可以具備獨(dú)立的數(shù)據(jù)集長(zhǎng)度,并包含了下一更高的抽樣系數(shù),并可從其信息頭中識(shí)別出來(lái)。存儲(chǔ)有流的記錄文件的格式經(jīng)組織以包含從零到任意數(shù)量的抽樣數(shù)據(jù)流。
在另一實(shí)施例中,所需的(或可能的)流的數(shù)量和樣本的大小可以根據(jù)速度與確定的一般存儲(chǔ)量相比的必要性,由記錄應(yīng)用程序或裝置進(jìn)行計(jì)算。參考圖8,確定塊的大小以及要計(jì)算的統(tǒng)計(jì)量的第二步驟改為,還包括基于該過程可用的硬件和應(yīng)用軟件來(lái)確定流的優(yōu)化數(shù)量以及樣本大小的步驟。在更簡(jiǎn)單的實(shí)施例中,要確定不同的抽樣系數(shù)用在什么點(diǎn),可以通過簡(jiǎn)單的運(yùn)算法則得到。一旦每個(gè)抽樣流得到二十個(gè)計(jì)算結(jié)果,該抽樣流就被計(jì)算和存儲(chǔ)起來(lái)。所以,考慮到抽樣比率是1比500,則所需的原始樣本為一萬(wàn)個(gè)。如果抽樣比是1比十萬(wàn),則需要兩百萬(wàn)個(gè)原始樣本。
經(jīng)處理的樣本數(shù)據(jù)隨后存儲(chǔ)在內(nèi)存104中,并可以由微處理器105進(jìn)行操作,并且/或者存儲(chǔ)在存儲(chǔ)裝置106中。內(nèi)存104可以是任何類型的適用于存儲(chǔ)由信號(hào)處理器103輸出的數(shù)據(jù)的內(nèi)存,并設(shè)可以采取例如標(biāo)準(zhǔn)計(jì)算機(jī)RAM或者閃存的形式。存儲(chǔ)裝置106優(yōu)選為硬盤驅(qū)動(dòng)器,但可以包含其它形式的存儲(chǔ)裝置如固態(tài)內(nèi)存,并且無(wú)需安置于記錄裝置3的內(nèi)部。設(shè)經(jīng)處理的樣本數(shù)據(jù)可以存儲(chǔ)在與原始數(shù)據(jù)同時(shí)存取的地方。
要顯示數(shù)據(jù),計(jì)算機(jī)可以從本地存儲(chǔ)介質(zhì)、或者通過通信介質(zhì)如以太網(wǎng)絡(luò)從數(shù)據(jù)記錄裝置,讀入數(shù)據(jù)或者抽樣流。
在顯示數(shù)據(jù)的時(shí)候,必須知道以軌跡或者類似形式顯示數(shù)據(jù)的區(qū)域的大小。一旦知道該大小以后,確定比例系數(shù),根據(jù)該系數(shù)依比例決定顯示數(shù)據(jù),以適應(yīng)顯示區(qū)域。該顯示區(qū)域可以是可用顯示區(qū)域的部分或全部。例如,整個(gè)顯示區(qū)域?yàn)?024×768像素大小,分配于顯示數(shù)據(jù)的區(qū)域可以是800×600像素大小。
在該執(zhí)行過程中,每個(gè)像素都分配到一個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn),但設(shè)一個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)能分配給所有其他像素,這意味著僅需要400個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)用來(lái)顯示一條軌跡。多個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)也可以分配給任意數(shù)量的像素,這就意味著要顯示的數(shù)據(jù)點(diǎn)更少。
當(dāng)用戶選擇部分?jǐn)?shù)據(jù)顯示的時(shí)候,計(jì)算機(jī)讀入原始數(shù)據(jù)。如果樣本數(shù)據(jù)點(diǎn)和像素點(diǎn)一樣多(在這個(gè)例子中,沿水平軸顯示每個(gè)數(shù)據(jù),共800個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)),則讀入所選的數(shù)據(jù)樣本并在顯示器上描繪出軌跡。如果數(shù)據(jù)點(diǎn)為像素點(diǎn)的兩倍,則其它的每個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)都可繪出。這種數(shù)據(jù)點(diǎn)和像素點(diǎn)之間的關(guān)系如下當(dāng)需要顯示x個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)時(shí),每個(gè)像素顯示x點(diǎn)中的一個(gè)點(diǎn)。
存儲(chǔ)在縮減的數(shù)據(jù)流中的最大值和最小值,在縮減系數(shù)達(dá)到最初縮減的數(shù)據(jù)流的縮減系數(shù)時(shí)(本例中為500),可以用于取代讀入原始數(shù)據(jù)。當(dāng)數(shù)據(jù)樣本數(shù)量為顯示器可用像素點(diǎn)的500倍時(shí),可以用縮減的數(shù)據(jù)流取代原始數(shù)據(jù)樣本來(lái)產(chǎn)生顯示軌跡。因此,在上述執(zhí)行過程中,由于縮減的數(shù)據(jù)流可以用來(lái)產(chǎn)生軌跡,計(jì)算機(jī)需要讀入的數(shù)據(jù)的數(shù)量也由系數(shù)500進(jìn)行縮減。
另加的縮減數(shù)據(jù)流也可以用同樣的方式來(lái)使用。在使用由100,000進(jìn)行縮減的抽樣流,且數(shù)據(jù)點(diǎn)至少為可用于顯示軌跡的像素點(diǎn)的十萬(wàn)倍時(shí),這些另加的抽樣流可用于取代原始數(shù)據(jù)。該原則同樣可應(yīng)用于對(duì)具備不同縮減系數(shù)的抽樣流的使用。
考慮到用戶選擇部分的數(shù)據(jù)包含的部分塊的確定的抽樣值已經(jīng)存儲(chǔ)在縮減數(shù)據(jù)流中而不能從縮減的數(shù)據(jù)流中單獨(dú)讀出,計(jì)算機(jī)必須執(zhí)行邊界處理,如圖6所略述。
邊界處理包括,無(wú)需預(yù)計(jì)算統(tǒng)計(jì)量,計(jì)算各個(gè)數(shù)據(jù)塊的統(tǒng)計(jì)值。例如,數(shù)據(jù)的用戶選擇部分可以分為多個(gè)數(shù)據(jù)塊,而這些數(shù)據(jù)塊除了數(shù)據(jù)起始部分和末尾部分外的統(tǒng)計(jì)值已經(jīng)計(jì)算完畢,所述起始和末尾部分僅僅為數(shù)據(jù)塊的一部分,所述數(shù)據(jù)塊的統(tǒng)計(jì)值已經(jīng)得到預(yù)計(jì)算,這時(shí)就需要從這些數(shù)據(jù)中計(jì)算相對(duì)統(tǒng)計(jì)值。
如果需要,可以在屏幕上顯示其他計(jì)算的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù),如所有數(shù)據(jù)或數(shù)據(jù)所選擇部分的r.m.s和標(biāo)準(zhǔn)差,與數(shù)據(jù)點(diǎn)并行排列或者取代數(shù)據(jù)點(diǎn)。
由于經(jīng)處理的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)僅僅用于數(shù)據(jù)的各個(gè)規(guī)定的塊,所以原始數(shù)據(jù)的用戶選擇部分很可能起始于某塊且終止于某塊內(nèi),即,它會(huì)跨越各塊的部分或者全部塊,其中各個(gè)塊的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)已經(jīng)得到計(jì)算。如果用戶的數(shù)據(jù)選擇包括的數(shù)據(jù)塊的部分的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)已經(jīng)得到計(jì)算,而且如果現(xiàn)有數(shù)據(jù)流為任何使用較小數(shù)據(jù)塊的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)流,則將使用可能更高縮減系數(shù)的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)流。如果沒有合適的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)流可用,那就須使用原始數(shù)據(jù)。因此,該計(jì)算采用了下述的方法,參考圖4中的例子原始數(shù)據(jù)R0被劃分為相同大小的鄰近塊,由序列B1…Bn表示的塊序列和由序列R1…Rn(每個(gè)大小增加的塊)表示的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)的抽樣流。
用戶選定的數(shù)據(jù)間隔,表示為Δ,其由統(tǒng)計(jì)抽樣數(shù)據(jù)R1B2和R1B6的局部塊、及介于它們之間的整塊的統(tǒng)計(jì)抽樣數(shù)據(jù)構(gòu)成。為了建立這些局部塊的平方總和,計(jì)算機(jī)需要讀入原始樣本并計(jì)算每個(gè)局部塊的平方和。本實(shí)施例中使用了抽樣系數(shù),就是兩個(gè)塊中499個(gè)樣本中的最大值。圖6所示的所使用的處理方法。使用這個(gè)處理方法,任何用戶的選定數(shù)據(jù)內(nèi)的抽樣流可以檢測(cè)出來(lái),并用于降低尺度級(jí)直到?jīng)]有可用的抽樣流,此時(shí)讀入原始數(shù)據(jù)相應(yīng)塊,以及計(jì)算相應(yīng)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)或顯示統(tǒng)計(jì)值。但是塊R1B3和R1B4可適用縮減系數(shù)。所以計(jì)算機(jī)只需從R2B2中讀入結(jié)果。因此需要計(jì)算的等式如下RMS=Σi=first500Xi2+R1B2SumSqrsR2B2+SumSqrsR1B5+Σi=1endXi2R1B6N]]>現(xiàn)在計(jì)算機(jī)需要從原始數(shù)據(jù)中加出了部分和的計(jì)算結(jié)果,即R2B2的計(jì)算結(jié)果和R1B5的計(jì)算結(jié)果,這樣就可以計(jì)算出等式的值。作為對(duì)比,可以想象一下原始數(shù)據(jù)原本需要計(jì)算機(jī)讀入和處理一億個(gè)樣本。
因此在這個(gè)執(zhí)行過程中,用抽樣流來(lái)替代樣本大小在500和100,000的數(shù)據(jù)塊,計(jì)算機(jī)需要讀入的數(shù)據(jù)的最大數(shù)量為2倍的500個(gè)樣本原始數(shù)據(jù)=1000個(gè)樣本;2倍的200個(gè)由500縮減的計(jì)算結(jié)果=400個(gè)計(jì)算結(jié)果;1000個(gè)由100K縮減的計(jì)算結(jié)果=1000個(gè)計(jì)算結(jié)果;
總計(jì)讀入大小為2400的計(jì)算結(jié)果或樣本。
如果沒有這些數(shù)據(jù)流,就必須讀入一億個(gè)樣本,并執(zhí)行所需的平方操作和加法運(yùn)算以配合該方法。
對(duì)每千萬(wàn)個(gè)樣本的各塊,使用額外的數(shù)據(jù)流,計(jì)算機(jī)需要讀入和處理的數(shù)據(jù)數(shù)量將縮減到2倍的500個(gè)樣本原始數(shù)據(jù)=1000個(gè)樣本;2倍的200個(gè)由500縮減的計(jì)算結(jié)果=400個(gè)計(jì)算結(jié)果;2倍的100個(gè)由100k縮減的計(jì)算結(jié)果=200個(gè)計(jì)算結(jié)果;10倍的由100k縮減的計(jì)算結(jié)果=10個(gè)計(jì)算結(jié)果;總計(jì)讀入大小為1610的計(jì)算結(jié)果或樣本。
這個(gè)讀入量的縮減不會(huì)像用于處理原始數(shù)據(jù)的讀入數(shù)量和當(dāng)為每500個(gè)樣本使用統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)流所需要讀入的數(shù)量之間的縮減那么顯著。但是,一旦記錄數(shù)據(jù)開始增加到超過1G的樣本,為每千萬(wàn)個(gè)樣本使用數(shù)據(jù)流所帶來(lái)的差別就非常的明顯。
額外的絕對(duì)最大值和絕對(duì)最小值已經(jīng)存儲(chǔ)在縮減的數(shù)據(jù)流起始部分里,計(jì)算機(jī)也可以更快的速度提供搜索功能。類似絕對(duì)最小值或絕對(duì)最大值的數(shù)值可以通過搜索統(tǒng)計(jì)流的起始部分而快速地獲得。任何等級(jí)的超越可以通過檢查何處的最小值比選定的等級(jí)更小以及何處的最大值比選定的等級(jí)更大而搜索出來(lái)。當(dāng)一個(gè)數(shù)據(jù)集的最小值和最大值達(dá)到這個(gè)標(biāo)準(zhǔn),計(jì)算機(jī)就會(huì)讀入數(shù)據(jù)集中相對(duì)縮減得更少的部分,最后通過相應(yīng)的原始數(shù)據(jù)樣本建立準(zhǔn)確的超過選定等級(jí)的樣本。
參考圖7,所略述的是等級(jí)超越的確定方法,最高抽樣數(shù)據(jù)流的最小值和最大值與選定的等級(jí)超越數(shù)值相比較。如果沒有達(dá)到標(biāo)準(zhǔn),該抽樣數(shù)據(jù)集下面的整個(gè)采樣塊可以標(biāo)志為沒有超越等級(jí)。如果搜索到符合標(biāo)準(zhǔn),則計(jì)算機(jī)開始檢查每個(gè)塊大小更低的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)流,直到在該原始數(shù)據(jù)中找到有效的超越選定等級(jí)的樣本。
為了在垂直軸顯示數(shù)據(jù)的整個(gè)軌跡,必須確定該軌跡的適當(dāng)比例系數(shù)。在確定顯示區(qū)域的垂直比例之前,計(jì)算機(jī)需要該待顯示軌跡的絕對(duì)最小值和絕對(duì)最大值。通過使用可用的以最高的塊尺度抽樣的數(shù)據(jù)流并沿更低的流進(jìn)行下去,最后到達(dá)原始數(shù)據(jù),計(jì)算機(jī)將為選定的數(shù)據(jù)確定絕對(duì)最大值和絕對(duì)最小值,。此處所指的過程為自動(dòng)調(diào)整比例。如果自動(dòng)調(diào)整不可用,則最終用戶可以設(shè)置該縮放比例為任何期望值。
一旦在顯示器上顯示了軌跡,并且如果與存儲(chǔ)的值例如樣本總和與樣本的平方和已經(jīng)為每個(gè)塊存儲(chǔ)在額外的抽樣數(shù)據(jù)流中,就可以為數(shù)據(jù)被顯示的部分計(jì)算統(tǒng)計(jì)量。可選地,或者另外,用戶可以選擇數(shù)據(jù)顯示部分的局部,而且可以計(jì)算并顯示該局部數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)量。
例如,在一個(gè)實(shí)施例中對(duì)絕對(duì)最小值、絕對(duì)最大值、總和值、值的平方的和值、以及為塊尺寸500計(jì)算統(tǒng)計(jì)流,計(jì)算機(jī)可通過下述公式計(jì)算原始數(shù)據(jù)的N個(gè)值的集合{x1,x2,…xN}的均方根RMS=Σi=1500Xi2+Σi=501NXi2N]]>
使用下述公式計(jì)算N個(gè)值的集合{x1,x2,…xN}的均值mean=Σi=1500Xi+Σi=501NXiN]]>以及根據(jù)下述公式計(jì)算N個(gè)值的集合{x1,x2,…xN}的標(biāo)準(zhǔn)差s.d.=Σi=1NXi2N-(Σi=1NXiN)2]]>在優(yōu)選實(shí)施例中,上述所有提到的數(shù)學(xué)運(yùn)算都是可行的,并且創(chuàng)建了塊大小為500、十萬(wàn)和一千萬(wàn)的抽樣數(shù)據(jù)流,其擁有※代表了數(shù)據(jù)塊中最低值的樣本值;※代表了數(shù)據(jù)塊中最高值的樣本值;※數(shù)據(jù)塊中所有樣本的樣本總和 以及※數(shù)據(jù)塊中所有樣本的所有樣本平方和 最后,如上所述,提供了一種用于將數(shù)據(jù)流的統(tǒng)計(jì)特征量存儲(chǔ)在附隨的數(shù)據(jù)流中并與原始數(shù)據(jù)并行的創(chuàng)新方法。這種方法可使用戶非常有效地用計(jì)算機(jī)顯示超大的數(shù)據(jù)文件,其中所述計(jì)算機(jī)能用統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)取代原始數(shù)據(jù),從而與直接對(duì)原始數(shù)據(jù)進(jìn)行處理的傳統(tǒng)方法相比具有更快的顯示速度。
權(quán)利要求
1.一種用于提供顯示信號(hào)的方法,其中待顯示的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)具有與其相結(jié)合的、確定該數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)預(yù)定大小的塊的統(tǒng)計(jì)數(shù)值,包括下列步驟確定顯示比例參數(shù);當(dāng)確定所述數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)和/或所述統(tǒng)計(jì)數(shù)值中哪些數(shù)據(jù)點(diǎn)需要顯示時(shí),由所述顯示比例參數(shù)確定統(tǒng)計(jì)數(shù)值可在何種程度上代替部分或者全部數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)使用;確定待顯示的數(shù)據(jù)點(diǎn);讀入待顯示的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)和/或統(tǒng)計(jì)數(shù)值;以及由所述數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)和/或統(tǒng)計(jì)數(shù)值產(chǎn)生顯示信號(hào)。
2.如權(quán)利要求1所述的方法,其特征在于,所述統(tǒng)計(jì)數(shù)值包括數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)的最小值或最大值的部分或全部。
3.如權(quán)利要求2所述的方法,其特征在于,待顯示的數(shù)據(jù)點(diǎn)同時(shí)包括數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)的最小值和最大值。
4.如權(quán)利要求2或3所述的方法,其特征在于,該統(tǒng)計(jì)數(shù)值包括部分或全部標(biāo)準(zhǔn)差、部分?jǐn)?shù)值或者部分?jǐn)?shù)值的平方。
5.如權(quán)利要求1到4所述的方法,其特征在于,該待顯示的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)是通過對(duì)模擬信號(hào)進(jìn)行采樣并將樣本轉(zhuǎn)換為數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)而得到的。
6.如權(quán)利要求1到5所述的方法,其特征在于,該處理過程基本實(shí)時(shí)進(jìn)行。
7.一種用于提供顯示信號(hào)的系統(tǒng),其中,待顯示的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)具有與其相結(jié)合的、確定該數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)的預(yù)定大小的塊的統(tǒng)計(jì)數(shù)值,包括顯示比例參數(shù)確定裝置;當(dāng)確定該數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)和/或所述統(tǒng)計(jì)數(shù)值中哪些數(shù)據(jù)點(diǎn)需要顯示時(shí),用于由該顯示比例參數(shù)確定統(tǒng)計(jì)數(shù)值可在何種程度上代替部分或者全部數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)使用的處理裝置;用以確定哪些數(shù)據(jù)點(diǎn)需要顯示的處理裝置;用于讀入待顯示的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)和/或統(tǒng)計(jì)數(shù)值的數(shù)據(jù)讀取裝置;以及用于由該數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)和/或統(tǒng)計(jì)數(shù)值產(chǎn)生顯示信號(hào)的顯示裝置。
8.如權(quán)利要求7所述的系統(tǒng),其特征在于,統(tǒng)計(jì)數(shù)值包括該數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)的最小值或最大值的部分或全部。
9.如權(quán)利要求8所述的系統(tǒng),其特征在于,待顯示的數(shù)據(jù)點(diǎn)同時(shí)包括數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)的最小值和最大值。
10.如權(quán)利要求8或9所述的系統(tǒng),其特征在于,所述統(tǒng)計(jì)數(shù)值包括部分或全部標(biāo)準(zhǔn)差、部分?jǐn)?shù)值或者部分?jǐn)?shù)值的平方。
11.如權(quán)利要求7到10所述的系統(tǒng),其特征在于,所述待顯示的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)是通過對(duì)模擬信號(hào)進(jìn)行采樣并將樣本轉(zhuǎn)換為數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)而得到的。
12.如權(quán)利要求7到11所述的系統(tǒng),其特征在于,所述處理過程基本實(shí)時(shí)進(jìn)行。
13.一種用于提供顯示信號(hào)的計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品,該計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品包括其上具有計(jì)算機(jī)可讀代碼的可用于計(jì)算機(jī)的介質(zhì),所述程序代碼包括用于使處理器執(zhí)行確定顯示比例參數(shù)的指令和數(shù)據(jù);當(dāng)確定該數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)和/或統(tǒng)計(jì)數(shù)值中哪些數(shù)據(jù)點(diǎn)需要顯示時(shí),由該顯示比例參數(shù)確定統(tǒng)計(jì)數(shù)值可在何種程度上代替部分或者全部數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)使用的確定模塊;確定待顯示數(shù)據(jù)點(diǎn)的確定模塊;讀入待顯示的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)和/或統(tǒng)計(jì)數(shù)值的讀入模塊;以及由該數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)和/或統(tǒng)計(jì)數(shù)值產(chǎn)生顯示信號(hào)的生成模塊。
14.如權(quán)利要求13所述的用于提供顯示信號(hào)的計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品,其特征在于,所述統(tǒng)計(jì)數(shù)值包括數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)的最小值或最大值的部分或全部。
15.如權(quán)利要求14所述的用于提供顯示信號(hào)的計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品,其特征在于,待顯示的數(shù)據(jù)點(diǎn)同時(shí)包括數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)的最小值和最大值。
16.如權(quán)利要求14或15所述的用于提供顯示信號(hào)的計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品,其特征在于,所述統(tǒng)計(jì)數(shù)值包括部分或全部標(biāo)準(zhǔn)差、部分?jǐn)?shù)值或者部分?jǐn)?shù)值的平方。
17.如權(quán)利要求13到16所述的用于提供顯示信號(hào)的計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品,其特征在于,所述待顯示的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)是通過對(duì)模擬信號(hào)進(jìn)行采樣并將樣本轉(zhuǎn)換為數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)而得到的。
18.如權(quán)利要求13到17所述的用于提供顯示信號(hào)的計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品,其特征在于,所述處理過程基本實(shí)時(shí)進(jìn)行。
19.以上所充分描述的裝置,相關(guān)圖形如附圖所示。
20.以上所充分描述的系統(tǒng),相關(guān)圖形如附圖所示。
21.以上所充分描述的方法,相關(guān)圖形如附圖所示。
22.以上所充分描述的載體介質(zhì),相關(guān)圖形如附圖所示。
全文摘要
統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)的一種應(yīng)用程序,其可以創(chuàng)建新的波形以包含存儲(chǔ)在統(tǒng)計(jì)抽樣流中的所有結(jié)果。例如,可以對(duì)原始數(shù)據(jù)的每500個(gè)點(diǎn)提供一個(gè)新樣本,從該樣本中可得出原始數(shù)據(jù)的均值、RMS值和標(biāo)準(zhǔn)差中的一個(gè)或多個(gè)。通過將所有這些值,例如RMS值,放入新軌跡,則從原始通道中將得出數(shù)學(xué)通道。該統(tǒng)計(jì)軌跡將顯示何謂趨勢(shì)信號(hào)。
文檔編號(hào)G06F17/00GK1808418SQ20061000042
公開日2006年7月26日 申請(qǐng)日期2006年1月5日 優(yōu)先權(quán)日2005年1月5日
發(fā)明者彼得·阿克曼斯, 格拉爾德·克爾克霍夫, 埃德溫·席爾德 申請(qǐng)人:Lds測(cè)試測(cè)量有限公司