一种时域流数据的增量式频域变换系统及方法技术方案

本发明专利技术提供一种时域流数据的增量式频域变换系统及变换方法，所述变换系统包括输入模块、流数据处理框架和输出模块；输入模块，用于向所述流数据处理框架输入时间序列流数据，时间序列流数据包括多个时间点的时域流数据；流数据处理框架，用于在其中对每一个时间点的时域流数据进行快速傅里叶变换，形成每一个时间点的时域流数据对应的频域流数据；输出模块，用于将流数据处理框架中的所述频域流数据输出。本发明专利技术针对时间序列流数据，对每一个单点时域流数据进行快速傅里叶变换，相比传统的对时间序列数据进行批量处理，具有更高的实时性。

An incremental frequency-domain transformation system and method for time-domain stream data

【技术实现步骤摘要】
一种时域流数据的增量式频域变换系统及方法
本专利技术属于数据处理
，尤其涉及一种时域流数据的增量式频域变换系统及变换方法。
技术介绍
工业现场的各类设备布置了多通道传感器监测，这些监测数据本质是随时间流动的，形成时间序列流数据，其中，时间序列流数据为时域数据，在进行数据处理的过程中，需要将时域流数据变换为频域流数据。在现有变换方式中，通常是批量对时间序列流数据进行时域频域变换，在大数据背景下，传统的单机版数据处理技术不足以支撑工业现场的海量数据处理。同时，传统的数据批处理技术也难以满足流数据处理的实时性要求。
技术实现思路
为克服上述现有的问题或者至少部分地解决上述问题，本专利技术实施例提供一种时域流数据的增量式频域变换系统及变换方法。根据本专利技术实施例的第一方面，提供一种时域流数据的增量式频域变换系统，包括输入模块、流数据处理框架和输出模块；所述输入模块，用于向所述流数据处理框架输入时间序列流数据，所述时间序列流数据包括多个时间点的时域流数据；所述流数据处理框架，用于在其中对每一个时间点的时域流数据进行快速傅里叶变换，形成每一个时间点的时域流数据对应的频域流数据；所述输出模块，用于将所述流数据处理框架中的所述频域流数据输出。在上述技术方案的基础上，本专利技术还可以做如下改进。进一步的，所述流数据处理框架包括队列缓冲模块、数据位置翻转模块、傅里叶变换模块和数据位置恢复模块；所述队列缓冲模块，用于缓冲所述输入模块输入的预定长度的时域流数据；所述数据位置翻转模块，用于根据翻转规则调整所述队列缓冲模块中的每个时域流数据的位置，以对每一个时域流数据的位置进行重排；所述傅里叶变换模块，用于对位置重排后的每一个时域流数据进行快速傅里叶变换，得到每一个时域流数据对应的频域流数据；所述数据位置恢复模块，用于对每一个频域流数据的位置再次进行翻转，将每一个频域流数据的位置恢复到每一个时域流数据的位置。进一步的，所述数据位置翻转模块包括转换单元和翻转操作单元；所述转换单元，用于将每一个时域流数据在所述队列缓冲模块中的位置下标由十进制转换为二进制，得到每一个时域流数据对应的二进制形式的位置下标；所述翻转操作单元，用于将每一个时域流数据对应的二进制形式的位置下标的后log2N位进行翻转，得到翻转后的每一个时域流数据的位置下标，其中，N为所述队列缓冲模块中时域流数据的数量。进一步的，所述流数据处理框架还包括存储模块；所述存储模块用于将所述转换单元转换后的每一个时域流数据对应的二进制形式的位置下标存储于一数组中；相应的，所述翻转操作单元，具体用于将存储于所述数组中的每一个时域流数据对应的二进制形式的位置下标的后log2N位进行翻转进行翻转，得到翻转后的每一个时域流数据的位置下标。进一步的，所述傅里叶变换模块包括离散傅里叶变换单元、合并计算单元和写回队列单元；所述离散傅里叶变换单元，用于对位置翻转后的每一个时域流数据进行快速傅里叶变换，得到快速傅里叶变换后的多个奇数项数据和多个偶数项数据；所述合并计算单元，用于将每一个时域流数据对应的多个奇数项数据进行合并，以及将每一个时域流数据对应的多个偶数项数据进行合并，得到每一个时域流数据对应的频域流数据；所述写回队列单元，用于将每一个频域流数据写回所述队列缓冲模块中。根据本专利技术实施例第二方面提供一种时域流数据的增量式频域变换方法，包括：将时间序列流数据存储于队列中；在队列中对时间序列流数据中的每一个时间点的时域流数据进行快速傅里叶变换，将每一个时间点的时域流数据转换为对应的频域流数据。进一步的，所述在队列中对时间序列流数据中的每一个时间点的时域流数据进行快速傅里叶变换包括：根据翻转规则调整所述队列中的每个时域流数据的位置，以对每一个时域流数据的位置进行重排；对位置重排后的每一个时域流数据进行快速傅里叶变换，得到每一个时域流数据对应的频域流数据。进一步的，所述根据翻转规则调整所述队列中的每个时域流数据的位置包括：将每一个时域流数据在所述队列位置下标由十进制转换为二进制，得到每一个时域流数据对应的二进制形式的位置下标；所述翻转操作单元，用于将每一个时域流数据对应的二进制形式的位置下标的后log2N位进行翻转，得到翻转后的每一个时域流数据的位置下标，其中，N为所述队列缓冲模块中时域流数据的数量。进一步的，所述对位置重排后的每一个时域流数据进行快速傅里叶变换，得到每一个时域流数据对应的频域流数据包括：对位置翻转后的每一个时域流数据进行快速傅里叶变换，得到快速傅里叶变换后的多个奇数项数据和多个偶数项数据；将每一个时域流数据对应的多个奇数项数据进行合并，以及将每一个时域流数据对应的多个偶数项数据进行合并，得到每一个时域流数据对应的频域流数据。本专利技术实施例提供一种时域流数据的增量式频域变换系统及变换方法，针对时间序列流数据，其中时间序列数据为不断增长的时域流数据，随着时间数据量越来越大，本专利技术实施例对每一个单点时域流数据进行快速傅里叶变换，相比传统的对时间序列数据进行批量处理，具有更高的实时性。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为本专利技术一个实施例提供的时域流数据的增量式频域变换系统整体结构示意图；图2为本专利技术一个实施例提供的流数据处理框架内部模块连接框图；图3为本专利技术一个实施例提供的数据位置翻转模块内部连接框图；图4为本专利技术一个实施例提供的傅里叶变换模块的内部连接框图；图5为本专利技术实施例的一种时域流数据的增量式频域变换方法流程图。具体实施方式为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。在本专利技术的一个实施例中提供一种时域流数据的增量式频域变换系统，图1为本专利技术实施例提供的时域流数据的增量式频域变换系统，该系统包括输入模块1、流数据处理框架2和输出模块3。输入模块1，用于向流数据处理框架2输入时间序列流数据，时间序列流数据包括多个时间点的时域流数据；流数据处理框架2，用于在其中对每一个时间点的时域流数据进行快速傅里叶变换，形成每一个时间点的时域流数据对应的频域流数据；输出模块3，用于将流数据处理框架中的频域流数据输出。可以理解的是，现有技术中将时域流数据变换为频域流数据时，是将一批时间序列流数据保存为离线数据再进行批量本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种时域流数据的增量式频域变换系统，其特征在于，包括输入模块、流数据处理框架和输出模块；/n所述输入模块，用于向所述流数据处理框架输入时间序列流数据，所述时间序列流数据包括多个时间点的时域流数据；/n所述流数据处理框架，用于在其中对每一个时间点的时域流数据进行快速傅里叶变换，形成每一个时间点的时域流数据对应的频域流数据；/n所述输出模块，用于将所述流数据处理框架中的所述频域流数据输出。/n

【技术特征摘要】
1.一种时域流数据的增量式频域变换系统，其特征在于，包括输入模块、流数据处理框架和输出模块；
所述输入模块，用于向所述流数据处理框架输入时间序列流数据，所述时间序列流数据包括多个时间点的时域流数据；
所述流数据处理框架，用于在其中对每一个时间点的时域流数据进行快速傅里叶变换，形成每一个时间点的时域流数据对应的频域流数据；
所述输出模块，用于将所述流数据处理框架中的所述频域流数据输出。


2.根据权利要求1所述的时域流数据的增量式频域变换系统，其特征在于，所述流数据处理框架包括队列缓冲模块、数据位置翻转模块、傅里叶变换模块和数据位置恢复模块；
所述队列缓冲模块，用于缓冲所述输入模块输入的预定长度的时域流数据；
所述数据位置翻转模块，用于根据翻转规则调整所述队列缓冲模块中的每个时域流数据的位置，以对每一个时域流数据的位置进行重排；
所述傅里叶变换模块，用于对位置重排后的每一个时域流数据进行快速傅里叶变换，得到每一个时域流数据对应的频域流数据；
所述数据位置恢复模块，用于对每一个频域流数据的位置再次进行翻转，将每一个频域流数据的位置恢复到每一个时域流数据的位置。


3.根据权利要求2所述的时域流数据的增量式频域变换系统，其特征在于，所述数据位置翻转模块包括转换单元和翻转操作单元；
所述转换单元，用于将每一个时域流数据在所述队列缓冲模块中的位置下标由十进制转换为二进制，得到每一个时域流数据对应的二进制形式的位置下标；
所述翻转操作单元，用于将每一个时域流数据对应的二进制形式的位置下标的后log2N位进行翻转，得到翻转后的每一个时域流数据的位置下标，其中，N为所述队列缓冲模块中时域流数据的数量。


4.根据权利要求3所述的时域流数据的增量式频域变换系统，其特征在于，所述流数据处理框架还包括存储模块；
所述存储模块用于将所述转换单元转换后的每一个时域流数据对应的二进制形式的位置下标存储于一数组中；
相应的，所述翻转操作单元，具体用于将存储于所述数组中的每一个时域流数据对应的二进制形式的位置下标的后log2N位进行翻转，得到翻转后的每一个时域流数据的位置下标。


5.根据权利要求3所述的时域流数据的增量式频域变换...

【专利技术属性】
技术研发人员：王建民，马再超，刘英博，马昕，丁雨亭，孙家广，
申请(专利权)人：清华大学，
类型：发明
国别省市：北京;11