[發(fā)明專利]一種大容量和帶時戳的無線數(shù)據傳輸采集系統(tǒng)

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201510946921.1
• 申請日: 2015-12-16
• 公開（公告）號: CN105588570B
• 公開（公告）日: 2019-03-26
• 發(fā)明（設計）人: 陳強;帥平;龍巖;貝曉敏;黃良偉;吳耀軍;張倩;傅靈忠
• 申請（專利權）人: 中國空間技術研究院
• 主分類號: G01C21/24
• 分類號: G01C21/24
• 代理公司: 中國航天科技專利中心 11009
• 代理人: 王瓊

1.一種大容量和帶時戳的無線數(shù)據傳輸采集系統(tǒng)，其特征在于包括：時鐘基準子系統(tǒng)、數(shù)據采集子系統(tǒng)和信號處理子系統(tǒng)；

時鐘基準子系統(tǒng)，向信號處理子系統(tǒng)提供時間基準頻率信號；所述時間基準頻率信號包括利用GPS或BD時鐘源校準后的原子鐘信號；

數(shù)據采集子系統(tǒng)，對多路光脈沖信號進行低通濾波后，根據信號處理子系統(tǒng)發(fā)送的時序控制邏輯以1Ghz的采樣速率對濾波后的多路光脈沖信號進行實時采集，輸出到信號處理子系統(tǒng)；

信號處理子系統(tǒng)，將時間基準頻率信號進行倍頻處理作為信號處理子系統(tǒng)的基準時鐘，并根據基準時鐘對數(shù)據采集子系統(tǒng)輸出的光脈沖采集信號，進行打時戳標記，然后將打時戳標記完的數(shù)據按照一定協(xié)議進行乒乓存儲，最終通過無線傳輸?shù)姆绞綄⒋鎯Φ臄?shù)據發(fā)送至用戶終端；信號處理子系統(tǒng)，根據基準時鐘，產生時序控制邏輯并發(fā)送到數(shù)據采集子系統(tǒng)；

時鐘基準子系統(tǒng)包括原子鐘、標準源、鑒相器、VCO、DDS、原子鐘控制模塊；

原子鐘，提供銣鐘或者銫鐘信號到壓控振蕩器和鑒相器，并接收原子鐘控制模塊反饋的控制信號進行頻率調整；

標準源，提供GPS或BD時鐘源頻率信號到鑒相器；

鑒相器，對銣鐘或者銫鐘信號與GPS或BD時鐘源頻率信號進行鑒相比較，輸出相位信號到原子鐘控制模塊；

原子鐘控制模塊，根據相位信號及其變化率進行PD控制，輸出頻率調整信號到原子鐘；

VCO，將調整后的銣鐘或者銫鐘信號作為參考源信號，輸出頻率信號到DDS；

DDS，對VCO輸出的頻率信號進行數(shù)字合成，輸出時間基準頻率信號。

2.根據權利要求1所述的一種大容量和帶時戳的無線數(shù)據傳輸采集系統(tǒng)，其特征在于：所述數(shù)據采集子系統(tǒng)包括ADC采樣模塊、低通濾波阻容網絡和多通道數(shù)據切換開關；

低通濾波阻容網絡，對多路光脈沖信號進行低通濾波，并將濾波后的信號輸出到ADC采樣模塊，同時能夠實現(xiàn)50歐輸入阻抗和10M歐輸入阻抗的信號切換；

多通道數(shù)據切換開關，根據信號處理子系統(tǒng)發(fā)送的時序控制邏輯，在多路光脈沖信號中選擇需要采集的光脈沖信號，用于ADC采樣模塊采集；

ADC采樣模塊，根據信號處理子系統(tǒng)發(fā)送的時序控制邏輯以1Ghz的采樣速率，對濾波后的多通道數(shù)據切換開關選擇的光脈沖信號進行實時采集，并輸出到信號處理子系統(tǒng)。

3.根據權利要求1所述的一種大容量和帶時戳的無線數(shù)據傳輸采集系統(tǒng)，其特征在于：所述信號處理子系統(tǒng)包括FPGA模塊和無線傳輸網絡，其中FPGA模塊又包括倍頻模塊、數(shù)據采集時序邏輯模塊、時戳標記模塊、濾波模塊、乒乓控制模塊、第一片內RAM、第二片內RAM、片外RAM和CPU核；

倍頻模塊，將時間基準頻率信號倍頻到1GHz，作為信號處理子系統(tǒng)的基準時鐘；

數(shù)據采集時序邏輯模塊，設置數(shù)據采集子系統(tǒng)中的ADC采集模塊寄存器，并根據倍頻模塊的1GHz時鐘對ADC采集模塊輸出數(shù)據采集控制時序邏輯，將采集到的數(shù)據讀回，并把讀回的數(shù)據交由時戳標記模塊；

時戳標記模塊，根據基準時鐘的上升沿進行累加計數(shù)，當光脈沖數(shù)據讀回時確定計數(shù)值，從而完成對光脈沖采集信號進行打時戳標記，再加上數(shù)據幀序號一并交由濾波模塊進行數(shù)據處理；

濾波模塊，對打時戳標記后的數(shù)據，進行FIR濾波或小波變換處理；

乒乓控制模塊，時序控制第一片內RAM和第二片內RAM，將濾波模塊輸出的數(shù)據存儲到第一片內RAM或者第二片內RAM； 若第一片內RAM滿，寫入第二片內RAM，并讀出第一片內RAM數(shù)據寫入到外部RAM，反之亦然；

第一片內RAM和第二片內RAM，存儲打時戳標記后的數(shù)據，并輸出存儲后的數(shù)據到片外RAM；

片外RAM，將第一片內RAM和第二片內RAM讀出的數(shù)據存入；

CPU核，讀取片外RAM存儲的數(shù)據，并通過無線傳輸網絡發(fā)送至用戶端。

4.根據權利要求1所述的一種大容量和帶時戳的無線數(shù)據傳輸采集系統(tǒng)，其特征在于：所述時間基準頻率信號為10MHz正弦波信號，時間基準頻率信號準確度為30ns，天穩(wěn)定度達到10^-13。