基于LZW算法的遥测数据实时采集压缩系统的研究

【摘要】遥测数据种类繁多、数量庞大给遥测系统带来了巨大的处理压力。而遥测数据的冗余度也很大，统计表明，标准遥测系统中传输的数据冗余度达到90%以上。为了降低信号空间，缓解数据处理压力，在遥测系统中采用数据压缩技术成为必然，也能发挥重要作用。而遥测系统中速变参数数据占整个遥测数据的80%左右，更是成为遥测数据压缩的重点。研究针对遥测速变数据的实时采集压缩展开。首先为了确保遥测数据的完整性确定了采用无损压缩技术的研究方向。之后从压缩比、压缩和解压速度以及算法复杂度等多个数据压缩性能指标比较算术编码、霍夫曼编码、字典编码等多个无损压缩算法，最后选则了综合性能较好的LZW（Lempel-Ziv-Welch）编码作为压缩核心算法。LZW压缩和解压速度快、压缩比较高、算法简单，便于硬件实现。利用FPGA逻辑控制能力卓越、并行执行速度快、系统开发周期短的优点，提出以FPGA芯片XC3S1400AN为核心的硬件构架。利用Matlab、Modelsim与ISE的联合仿真，找出传统实现LZW压缩算法的不足与优化方向。从LZW压缩算法的字典大小设置、查表方式设计、字典更新方式、编码输出等多方面改善算法的压缩性能。特别是提出了多次散列的查表方法，并通过软件仿真确认其效果和最终采用的散列次数，大大提高了压缩算法的执行速度。同时根据字典使用的特点，简化了字典的结构，节省了硬件资源。字典更新方式采用删除后续出现次数较少词条的处理，提高了压缩比。对压缩输出流添加汉明码校验，提高了系统可靠性。最后对研制的数据采集压缩系统进行整体测试，测试结果表明，该系统完成了6路速变参数的实时采集与压缩，压缩比达到1.8：1以上，各项指标满足了设计要求。
【作者】杨燕姣；
【导师】刘文怡；张会新；
【作者基本信息】中北大学，电子与通信工程，2014，硕士
【关键词】LZW算法；无损压缩；实时压缩；遥测数据；

【参考文献】
[1]陈佳.我国房地产开发项目税收筹划研究[D].西南交通大学,项目管理,2012,硕士.
[2]莫宜春.非线性一阶微分方程边值问题解的存在性和多解性[D].西北师范大学,基础数学,2013,硕士.
[3]李欣然,张广东,朱湘有,胡宗耀,胡航帆.牵引供电系统综合负荷模型结构[J].电力系统自动化,2009,16:71-75+95.
[4]付雪峰.基于模糊—粗糙集的文本分类模型[D].江西师范大学,2005.
[5]李会会.地域性景观空间结构设计方法的研究[D].长安大学,城市规划与设计,2013,硕士.
[6]侯俊芳,裴丽,李卓轩,刘超.光纤传感技术的研究进展及应用[J].光电技术应用,2012,01:49-53.
[7]王元地.区域知识结构研究[D].大连理工大学,2005.
[8]杨芃.新民主主义革命时期中国共产党廉政建设研究[D].天津商业大学,马克思主义中国化研究,2013,硕士.
[9]陈希廉,彭觥,汪贻水.中国矿山地质学的成就与展望[A].中国地质学会矿山地质专业委员会、冶金地质学会矿山地质地质经济学术委员会、中国有色金属学会地质学术委员会.中国矿山地质与西部矿山资源开发研讨会论文集[C].中国地质学会矿山地质专业委员会、冶金地质学会矿山地质地质经济学术委员会、中国有色金属学会地质学术委员会:,2001:4.
[10]丁丽虹（NaruepornWuttiphan）.中泰合作高校对外汉语专业教学管理问题研究[D].西南大学,教育经济与管理,2014,硕士.
[11]杨治波.温敏性高分子刷的制备、表征及应用[D].哈尔滨工业大学,物理化学,2014,硕士.
[12]郑飞艺.信息技术环境下小学语文课程的探索——着力课程形态解决错别字问题[J].全球教育展望,2015,03:107-116.
[13]潘培玉,张梅青.基于灰色关联分析的新农村交通基础设施建设研究——以安徽省为例[J].内蒙古农业大学学报(社会科学版),2014,04:25-29.
[14]王艳.结缔组织病相关间质性肺疾病118例临床分析[D].吉林大学,临床医学,2014,硕士.
[15]唐斌.资本理论的脉络及延展[D].复旦大学,马克思主义基本原理,2013,博士.
[16]梁启迪.反向天线阵列相位共轭混频器设计[D].南京邮电大学,电子与通信工程（专业学位）,2013,硕士.
[17]姚双君.山东钢铁集团并购重组绩效研究[D].山东财经大学,会计（专业学位）,2013,硕士.
[18]王锐.山东省税收收入与经济增长相关性研究[D].山东财经大学,财政学,2013,硕士.
[19]王少燕.多媒体通信中的音视频同步问题研究与实现[D].西安电子科技大学,通信与信息系统,2003,硕士.
[20]赵瑛.教师全员聘用制改革的实践研究[D].华东师范大学,教育,2003,硕士.
[21]李炫京.不稳定型心绞痛患者不同体质与证型的相关性[D].湖南中医药大学,中医诊断学,2014,硕士.
[22]刘兵,张吉善.浅析商业智能系统的研究及发展趋势[J].中国管理信息化,2005,07:3-6.
[23]刘松.航迹规划技术及其在VxWorks中实现研究[D].西北工业大学,导航、制导与控制,2004,硕士.
[24]向厚斌.盲人产品符号系统的功能识别性研究[D].南昌大学,设计艺术学,2012,硕士.
[25]陈希.东三省陆军测绘学堂研究（1909-1920）[D].辽宁大学,中国近现代史,2012,硕士.
[26]宋明宇.有机物渗透汽化脱水用共混复合膜的制备与研究[D].浙江大学,生物化工,2004,硕士.
[27]忽涵.能量高效的无线传感器网络跨层设计[D].西安电子科技大学,电路与系统,2012,硕士.
[28]周华坤,周兴民,赵新全.模拟增温效应对矮嵩草草甸影响的初步研究[J].植物生态学报,2000,05:547-553.
[29]张元辉.200MW汽轮机组快速冷却优化研究[D].重庆大学,动力工程,2003,硕士.
[30]宋彦斌.直接数字频率合成器的研究方法与实现[D].北京交通大学,微电子学与固体电子学,2013,硕士.
[31]戚风玲.复元活血汤加味治疗冠心病稳定型心绞痛气滞血瘀证临床疗效的观察[D].黑龙江中医药大学,中西医结合心血管（专业学位）,2014,硕士.
[32]杨树玲.屏风在中式餐饮空间设计中的形态与拓展研究[D].河北大学,设计艺术学,2014,硕士.
[33]张翼.机会网络路由协议研究及仿真实现[D].湖南大学,软件工程,2011,硕士.
[34]金伟方.海峡两岸高中语文教材的比较研究[D].杭州师范大学,学科教学（专业学位）,2012,硕士.
[35]刘冲.基于利益集团视角的城乡收入差距问题研究[D].安徽大学,政治经济学,2013,硕士.
[36]侯思元.Sliw在小鼠胚胎心脏发育中的功能研究[D].中国矿业大学,化学工程与技术,2014,硕士.
[37]皇妍妍.基于网络的城市轨道交通运输能力瓶颈问题研究[D].北京交通大学,2011.
[38]王珏.内蒙古荒漠草原沙生针茅群落及土壤化学计量学特征[D].内蒙古大学,草业科学,2014,硕士.
[39]易礼.以房养老模式研究[D].山西财经大学,社会保障,2013,硕士.
[40]李雪丹.基于CFD技术建筑结构风荷载数值模拟研究[D].华南理工大学,2013.
[41]邹谋勇.Bacillus subtilis碱性果胶酶的生产及基因工程菌株的构建[D].山东大学,微生物学,2013,硕士.
[42]郭芮兵.概念整合理论视角下的英语描述性谜语分析[D].吉林大学,英语语言文学,2013,硕士.
[43]殷乐.战国时期黄老道家因循思想探析[D].首都师范大学,中国哲学,2013,硕士.
[44]刘丽洋.不同血清微环境培养大鼠骨髓间充质干细胞的生物学特性及体外标记[D].郑州大学,耳鼻咽喉科学,2013,硕士.
[45]李宛飞.茚基镍配合物的合成、表征及其催化性能研究[D].苏州大学,有机化学,2003,硕士.
[46]翟海峰,苏宏业,董利达,王肖,褚健.一类分段线性混杂系统的最优控制策略研究[J].控制与决策,2002,06:863-866+875.
[47]张后禅.机制砂自密实混凝土配制方法及应用技术研究[D].浙江大学,建筑与土木工程（专业学位）,2012,硕士.
[48]于四维.我国影子银行规模对银行体系稳定性影响研究[D].西北大学,金融（专业学位）,2014,硕士.
[49]郝克成.论柯尔维尔绘画的理性思维[D].河北师范大学,美术学,2014,硕士.
[50]任美黛.具有可换对合的一类特殊闭流形的上协边分类[D].河北师范大学,计算数学,2012,硕士.