[發明專利]一種大容量和帶時戳的無線數據傳輸采集系統

有效

• 申請號: 201510946921.1
• 申請日: 2015-12-16
• 公開（公告）號: CN105588570B
• 公開（公告）日: 2019-03-26
• 發明（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

本發明公開了一種大容量和帶時戳的無線數據傳輸采集系統包括：時鐘基準子系統、數據采集子系統和信號處理子系統；時鐘基準子系統，提供時間基準頻率信號；數據采集子系統，對多路光脈沖信號進行低通濾波后，根據信號處理子系統發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；信號處理子系統，將時間基準頻率信號進行倍頻處理作為信號處理子系統的基準時鐘，并根據基準時鐘對數據采集子系統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據按照一定協議進行乒乓存儲，最終通過無線傳輸的方式將存儲的數據發送至用戶終端；信號處理子系統，根據基準時鐘，產生時序控制邏輯并發送到數據采集子系統。

技術領域

本發明涉及一種大容量和帶時戳的無線數據傳輸采集系統，屬于時間同步及數據采集技術領域。

背景技術

脈沖星探測作為未來發展的關鍵航天技術，需要進行大量地面試驗驗證和在軌飛行試驗，因此，在研制地面試驗驗證系統中，需要開展X射線脈沖星光子到達時間測量的技術研究。目前的現有技術有以下幾種：

1、美國馬里蘭大學Sheikh等人發明了一種通過探測脈沖星輻射信號實現導航的系統和方法(United States Patent 7197381)，發明中提出精確測量脈沖信號到達時間，然后與標準脈沖輪廓模板比對，從而得出位置速度信息，但是該發明中所提到的敏感器裝置未說明如何實現信號到達時間的精確測量方式方法。

2、中國科學院空間科學與應用研究中心李保權等人發明了一種脈沖星導航X射線計時探測器(CN201410136387.3)，發明中考慮了將X射線光信號轉變為電信號并加上時間標記，但該發明尚有以下不足：

(1)沒有實現10ns級的精確時間同步以及原子鐘時間維持功能

(2)沒有實現針對脈沖星信號特征的降噪處理功能

(3)沒有提及多通道信號同時采集功能

(4)沒有高速采集數據的大容量乒乓存儲功能

(5)沒有實現短時超過1Gbps的高速數據的無線傳輸功能

3、西安電子科技大學李小平等人發明了“具有高時頻穩定度的X射線脈沖星光子信號地面模擬系統”(CN201210245565.7)，該發明提及通過電子讀出電路標定以實現計時觀測和微弱信號處理。但也未提及上述5條。

4、西安交通大學徐文權等人發明了一種脈沖星頻率信號模擬器(CN201210243095.0)，該發明考慮了GPS授時模塊，GPS授時模塊輸出的秒脈沖1PPS可以同步隨機信號發生器的秒脈沖1PPS，實際上，隨機信號發生器不具備長時間時鐘精確維持的功能，一旦沒有GPS信號將造成時鐘漂移過大。西安交通大學孫劍等人發明了一種基于脈沖星的時間同步裝置(CN201210243058.X)，考慮了銣原子鐘的信號作為時間基準用于時間間隔測量，卻沒考慮銣原子鐘本身也存在漂移，需要GPS或者BD等時統基準源進行定期校準和朔源。

5、天津航天機電設備研究所李振新等人發明了“一種X射線脈沖星地面捕獲跟蹤演示系統”(CN201320618436.8)，該發明考慮了包括綜合控制單元、演示單元、移動平臺、探測器軌道、光源、光源軌道、模擬探測器、模擬地球、無線傳輸模塊和系統電源的演示系統，針對移動平臺和探測器軌道之間的旋轉過程中線纜會造成纏繞設計了無線傳輸模塊，但該發明僅從X射線脈沖星信號采集真實過程可視化的效果出發，沒有提及數據采集速率以及無線傳輸機制，由于脈沖到達時間數據隨光子流量而定，時而密集，時而稀疏，當數據密集時數據容量大，而目前以太網傳輸有1G bps瓶頸限制，必然導致數據堵塞和丟包，只有通過FPGA內部高頻大容量總線(64位～1024位的AXI片內總線)將數據傳輸到RAM中進行緩存，在這一過程中，還需要采用降噪算法過濾無效數據。