交叉互联电缆双端行波测距实验数据集

本数据集收录交叉互联电缆双端行波测距的物理波形、三相采集记录、参考观测器结果及目标程序输出。字段说明书记载108个物理工况、216条采集记录和216组目标程序输出,每条记录2048点,并提供事件、测距误差及时间戳敏感性标签。## 数据概览本数据集面向交叉互联电缆双端行波测距研究,包含物理电压电流、三相ADC采集数据、数字Clarke变换结果、参考观测器状态、目标程序重建电流及测距标签。说明书记载108个物理工况、216条采集记录和216组目标程序输出,每条2048点;时间戳敏感性计算共5832行。物理工况编号为P001至P108,每个工况关联S01、S02两条采集链记录。T01、T02、T03的三个小段长度分别为[2000, 2000, 2000] m、[1800, 2000, 2200] m和[2200, 1800, 2000] m;split均为unassigned。## 文件组织发布文件包括`交叉互联电缆行波测距_实验数据.zip`和`交叉互联电缆行波测距_字段说明书_含硬件型号.docx`。压缩包目录清单包含1089个条目,数据位于`crossbond_embedded_data/`下;条目数不等于样本数。包内按说明书组织如下:- `physical_index.csv`、`observation_index.csv`:物理工况与采集记录索引。- `physical/Pxxx.mat`、`metadata/Pxxx.json`:物理波形、工况、电缆参数和拓扑。- `observations/Pxxx_Sxx.npz`及同名`_timing.json`:三相采集数组、参考观测器状态和计时结果。- `target/Pxxx_Sxx.npz`:目标程序输出及其与参考结果的差值。- `public/Pxxx_Sxx.json`、`acquisition_parameters.json`:公开标定参数与采集链实际参数。- `labels/`:事件、参考误差、目标结果及同步敏感性CSV。- `field_dictionary.json`、`synchronization_grid.json`:字段字典和同步设置索引。## 字段及单位以下为主要字段说明,完整参数定义见随附说明书。- **标识与索引**:`physical_id`、`observation_id`、`group_id`、`sensor_id`和采集链`id`为字符串;应保留P001、S01等编号中的前导零。`split`为划分标签,各类`*_path`为文件路径。`record_samples`和`port_count`分别为记录点数与端口数。- **物理波形**:`time_s`单位s,MAT形状为[2048,1];`port_delta_v`单位V,`port_i_a`单位A,二者形状均为[2048,8,6]。8个端口对应四段线路各自的左右端,六导体依次为线芯A、B、C和护层A、B、C。电流正方向指向所在段内部。- **采集数组**:NPZ中的`time_s`形状为[2048]。`adc_phase_codes`为int16、单位code,保存−8192至8191的14位有符号量化值;`adc_serial_words`单位word,为量化值左移2位后的16位有符号字。`raw_phase_a`、`analog_phase_a`、`noise_phase_a`单位A,形状为[2048,2,3],维度依次为时间、左右端、A/B/C相;`raw_phase_a = adc_phase_codes × 5000/8192`。- **模态与观测器数组**:`raw_modal_a`、`z0_a`、`reconstructed_a`单位A,`z1_a_per_s`单位A/s,形状为[2048,2,2],最后一维依次为α、β。数字变换为α=(2IA−IB−IC)/3、β=(IB−IC)/√3。`target_minus_reference_a`单位A,为目标与参考重建电流逐点之差。- **事件标签**:`position_m`为从线路左端量起的故障位置,单位m;`phase_index`以0、1、2表示A、B、C相;`fault_r_ohm`单位Ω;`onset_s`单位s;`prefault_core_screen_v`单位V;`minor_section_index`以0、1、2表示从左至右的小段;`label_valid`为布尔值。- **计时与位置**:`raw_arrival_s`、`compensated_arrival_s`为原始及补偿阈值交点时刻;`raw_available_s`、`compensated_available_s`为连续样点确认时刻,单位均为s,长度为2的数组按左端、右端排列。目标结果CSV以`left`、`right`字段分别保存两端时刻。`raw_location_m`、`compensated_location_m`、`true_position_m`单位m;`raw_signed_error_m`、`compensated_signed_error_m`为估计位置减真实位置,单位m。`*_pick_valid`、`*_in_range`和`first_compensated_pick_before_event`为布尔状态。- **同步敏感性**:`right_epoch_offset_ns`单位ns,`right_timestamp_scale_ppm`单位ppm;`location_m`、`change_from_zero_offset_m`、`analytic_change_m`、`arithmetic_residual_m`和`floating_point_comparison_bound_m`单位m。`sync_location_m`形状为[9,3],第一维为偏移,第二维为比例偏差。- **质量标记**:`quality_mask`为uint8位掩码,形状[2048,2]。0表示无已定义标记置位;1表示前80点准备区间;2表示该终端至少一个ADC分量削顶;4表示观测器输出非有限值;8表示缺少补偿波头;16表示补偿位置超出0至6000 m。`adc_clip_count`为削顶ADC分量样点数。该掩码描述参考观测器结果,目标位置状态应另查目标结果表。- **公开与采集链参数**:`sample_interval_s`、`calibrated_tau_s`、`calibrated_delay_s`、`tau_s`、`delay_s`单位s;`sample_count`、`adc.bits`为整数;`line_length_m`单位m,`wave_speed_m_s`单位m/s;`adc.full_scale_a`、`noise_std_a`和`detector.threshold_a`单位A;`gain`为无量纲比例增益。`observer.*`记录归一化基准、增益、限幅及递推子步数,`detector.*`记录阈值、确认点数和基线点数。- **电缆与拓扑参数**:`cable.*`记录额定电压(V)、截面积(m²)、电阻或电阻率(Ω/m、Ω·m)、温度系数(K⁻¹)、温度(°C)、半径和段长(m)、单位长度电容(F/m)、支路电阻(Ω)及电感(H)。拓扑中的`port_x_m`、`spans[].length_m`单位m;`port_map`、`fault_port`及节点字段为整数索引,节点−1表示共同大地,其余端口与节点索引从0开始。## 硬件与采样条件说明书为本版嵌入式实现选定AMD ZC702开发板,每个电缆端点一套;板载SoC型号为XC7Z020-1CLG484C,采用ARM Cortex-A9处理器,承担数字Clarke变换、滑模观测和波头计时。说明书记载采集器件选用AD9253-125,量化精度14位,每相采样率20 MS/s、间隔50 ns;每端使用IA、IB、IC三个通道,第四通道备用。时间轴为0至102.35 μs。公开参数记录线路总长6000 m,测距固定波速167296117.64680487 m/s。## 使用方法与局限建议解压后从两个索引表入手,按`physical_id`关联工况、事件与物理波形,按`observation_id`关联采集数组、公开参数、计时文件和目标输出。建议用于双端波头检测、Clarke变换与重建电流对照、参考与目标程序一致性分析,以及时间戳误差对测距位置的敏感性研究。若用于训练或方法比较,建议按物理工况分组划分数据,避免同一工况的S01、S02记录跨集合;现有`split`尚未指定训练或测试划分。计时字段中的arrival为阈值交点,available为连续确认样点时刻,均不包含CPU执行或传输用时,因此不能直接作为端到端运行延迟。同步敏感性设置包含右端偏移−100、−50、−10、−5、0、5、10、50、100 ns与比例偏差−10、0、10 ppm,每条记录对应27组设置。这些计算仅改变时间戳元数据,不对采样波形重采样;应按这一计算条件解释结果。