专利名称：用于雷电探测的离线式大容量高速存储装置及其实现方法
技术领域：
本发明涉及一种雷电探测大容量高速存储装置及其实现方法，特别是用于雷电探测的离 线式大容量高速存储装置及其实现方法。具体地说，它是一种在实时数字化雷电探测装置中 实现数据波形的本地大容量高速存储装置及其实现方法，其适用于数字化雷电探测装置。
背景技术：
由于雷电探测站接收雷电产生的低频堪低频(LF/VLF)段电磁辐射场，其探测距离可达 200千米以上，在雷雨季节，其探测范围内可包含多个雷暴中心，雷电数量和雷电的时伺密 度很大、持续时间长，单站每天雷电数量很容易达到IO万次以上，且在时间上分布不均，因 而对雷电探测网的实时处理及数据通信提出了极高的要求，现有雷电探测系统，例如国网武 汉高压研究院TDF-90型号雷电时差探测站，是雷电方向定位原理向雷电时差定位原理换代的 典型设备，它利用了中国专利97109239. 7 "雷电电磁波到达时刻的探测方法"的原理，其解 决了雷电波形传播延时和超量程信号定时的问题，但设备不具备本地大容量存储功能，如果 通信中断，数据很快就会溢出。
中国专利文献03808337. X描述的是一种可探测雷电地闪和云闪的探测器，其处理方法是 用数字处理器(以下简称DSP;英文意思，Digital Signal Processors)作为系统平台，在 数字信号处理器内实现雷电地闪和云闪的探测。然而，由于判据及算法复杂，因而需要进行 大量的运算处理，才能获得较为真实的结果，而运用复杂算法时将会占用处理器庞大的资源， 降低系统性能，影响信号响应和处理速度，因此存在数据丢弃及错误判定风险。该中国专利 文献所描述的探测器所获得的数据仅包含能够判定雷电类型特征数据，并采用了数据压縮和 十选一技术，以便能够适应更多的雷电信息以及通信的要求，其局限在于，系统内部存储器 容量较小，且为易失型存储器，无法完整记录所需要的信号波形， 一旦数据通信中断，所有 数据将会丢失。
发明内容
本发明的目的是针对上述现有技术存在的不足，提出用于雷电探测的离线式大容量高速 存储装置及其实现方法。雷电探测站在具有大容量高速存储器时，可完整记录雷电波形和各 种特征参数，不受数据通信中断影响。
本发明的技术解决方案是 一种用于雷电探测的离线式大容量高速存储实现方法是，雷 电探测站监测到雷电信号，首先对雷电信号的波形进行处理，再按照特定的数学模型区分监 测到的雷电信号是云闪还是地闪，进而获取包括雷电信号的到达时间、方位角、信号强度，上升时间，极性在内的多种特征参数；采用存储器存储，其特征在于存储器采用大容量高 速存储器；将波形数据和特征参数打包，标上序号，送入大容量高速存储器中；由大容量高 速存储器存储这些波形数据和特征参数。
其特征在于，采用的大容量高速存储器，其读写控制逻辑由复杂可编程芯片(CPLD)实 现，采用直接内存存取(DMA)方式读写数据。
其特征在于，采用的大容量高速存储器的容量为2G 8G字节。
其特征在于，采用的大容量高速存储器是非易失型。
其特征在于，采用的大容量高速存储器是并行接口类型。
用于雷电探测的离线式大容量高速存储装置，采用存储器，其特征在于存储器采用大 容量高速存储器CF(Co即act Flash)卡，数字信号处理器DSP、大容量高速存储器CF(Compact Flash)卡及复杂可编程逻辑芯片CPLD组合在一起，复杂可编程逻辑芯片CPLD通过一组数据 线D0 D15，地址线A18 A0，控制线Ctl3 Ct10与DSP总线相连，大容量高速存储器CF卡通 过另一组数据线D0 D15与DSP总线相连，通过控制线CE1、 CE2、 WE、 0E、 RDY、 CD1、 CD2、 REG和RESET,地址统Ad3 AdO与复杂可编程逻辑芯片CPLD连接。
本发明的优点是，构思合理，解决实际问题，方便数据的存取和保护，大容量存储器起 到了数据缓冲作用，从而实现了对雷电波形大容量存储，同时降低了雷电探测站对通信速率 的要求，可存储长达1个月以上的雷电数据，即使通讯中断几天也不会影响探测站对雷电数 据的接受。
图1、本发明的装置电路原理方框图
图2、本发明的装置采用的大容量高速存储器CF卡数据读写流程图
具体实施例方式
下面，结合附图对本发明作进一步详细的说明。
本发明的实现方法是，雷电探测站监测到雷电信号，首先对雷电信号的波形进行处理， 再按照特定的数学模型区分监测到的雷电信号是云闪还是地闪，进而获取包括雷电信号的到 达时间、方位角、信号强度，上升时间，极性在内的等多种特征参数；采用大容量高速存储 器；将波形数据和特征参数打包，标上序号，送入大容量高速存储器中；由大容量高速存储 器存储这些波形数据和特征参数。采用的大容量高速存储器的容量为2G 8G字节，最好选择 容量为8G字节的大容量高速存储器。运用大容量高速存储器对要传送的数据进行缓冲。采用 大容量高速存储器存储雷电探测数据。采用的大容量高速存储器是非易失型，掉电后存储数 据不丢失。采用的大容量高速存储器是并行接口类型，其存储速度高。采用的大容量高速存 储器，其的读写控制逻辑由复杂可编程芯片(CPLD)实现，采用直接内存存取(DMA)方式， 不占用中央处理单元资源。如图1所示，本发明的装置采用大容量高速存储器CF (CompactFlash)卡3。本发明的 装置由数字信号处理器DSP1、大容量高速存储器CF (Compact Flash)卡3及复杂可编程逻 辑芯片CPLD2组成，复杂可编程逻辑芯片CPLD2通过一组数据线D0 D15，地址线A18 A0，控 制线Ctl3 Ct10与DSP总线相连，大容量高速存储器CF卡3通过另一组数据线D0 D15与DSP 总线相连，大容量高速存储器CF卡3通过控制线CE1、 CE2、 WE、 0E、 RDY、 CD1、 CD2、 REG 和RESET以及地址线Ad3 AdO与复杂可编程逻辑芯片CPLD2连接。
本发明的装置的工作原理是，DSP1、 CPLD2及CF卡3之间是由DSP数据、地址、控制 总线连接的组成存储器连接模式，地址线Ad3 AdO采用数据、命令或状态寄存器地址线，数 据线D15 D0也可称之为数据总线，可进行16位或8位的二采种规定格式的访问，当片选信 号通过控制线CE1和CE2同时有效时，为16位访问格式；当控制线CE2置高，控制线CE1的 片选信号单独有效时，为8位访问格式。CD1、 CD2为CF卡3存在性硬件检测脚，当CF卡3 有效插入卡座时，对应卡座上的CD1和CD2拉低，经CPLD2逻辑转换可由硬件或软件判断CF 卡3是否存在。RDY为CF卡3状态信号，当CF卡3忙时，该脚置低，此时DSP1不能对其访 问及进行其它操作。WE、 0E为读写有效信号。REG为寄存器选择信号线，REG为高时访问数 据存储器(命令或数据)，为低时访问属性存储器。上电时，CF卡3自动完成复位，并在缺 省状态下进入存储器模式，也可由外部主机经RESET脚对CF卡3重新复位。CF卡数据读写 的最小单位为一个扇区，8位格式访问时对应一个扇区的数据量为512个字节，16位时对应 一个扇区的数据量为256个字。DSP1用逻辑块地址LBA (Lgical Block Addressing )格式 访问CF卡3数据。丄BA地址分段输入，对应的CF卡3偏移地址分别为02H、 04H、 06H，偏移 地址06H高8位为命令输入，数据从偏移地址O別连续读出或写入一个扇区长度，0CH、 OEH 空间显示CF卡的状态信息或写入特征命令。
大容量高速存储器CF卡3各种操作如下
1数据读写
如图2所示，上电后，首先判断CF卡3是否插入，然后可由DSP 1经RESET脚对CF卡 3软件复位，等CF卡3准备就绪后，选择访问格式，如果出错，进入出错处理程序，如果准 备好，写入扇区数、LBA地址、读20H或写30H命令字。如果写入命令有效，连续从扇区缓 冲器中读出或写入256个字，否则返回。CF卡3要求主机对扇区缓冲器连续读写，否则，在 15ms后，CF卡3会自动进入睡眠状态，使数据读写出错。
2读出CF卡3的信息
CF卡3中有256Byte EPROM专门存放该卡的特征信息，主要包括磁盘柱面数、磁头数、 每磁道扇区数、扇区总数、缓冲区大小、缓冲区类型、纠错码位数、公司序列号等。 3擦除一个扇区:
DSP1先检查CF卡3状态，当CF卡3写入有效时，输入指定扇区、LBA地址及擦除命令(0C0H)，毋需检查结果状态，该扇区被有效删除后，扇区读出值均为0。
雷电探测站在采用大容量高速存储器CF卡3后，存储器容量可以达到8G字节，如果 一个雷电数据包5K byte字节计算，存储器可存储雷电数达到160万个，可存储长达1个 以上的雷电数据，即使通讯中断几天也不会影响探测站对雷电数据的接受。探测站后台处S 程序不断将大容量高速存储器CF卡3中的数据发送到雷电探测网的中心数据库，这样，大g 量存储器起到了数据缓冲作用，从而实现了对雷电波形的大容量采集和存储，同时降低了l 电探测站对通信速率的要求。
权利要求
1、一种用于雷电探测的离线式大容量高速存储实现方法，雷电探测站监测到雷电信号，首先对雷电信号的波形进行处理，再按照特定的数学模型区分监测到的雷电信号是云闪还是地闪，进而获取包括雷电信号的到达时间、方位角、信号强度，上升时间，极性在内的多种特征参数；采用存储器存储，其特征在于存储器采用容量高速存储器；将波形数据和特征参数打包，标上序号，送入大容量高速存储器中；由大容量高速存储器存储这些波形数据和特征参数。
2、 根据权利要求1所述的一种用于雷电探测的离线式大容量高速存储实现方法，其特 征在于采用的大容量高速存储器，其读写控制逻辑由复杂可编程芯片(CPLD)实现，采用 直接内存存取(DMA)方式读写数据。
3、 根据权利要求1所述的一种用于雷电探测的离线式大容量高速存储实现方法，其特 征在于，采用的大容量高速存储器的容量为2G 8G字节。
4、 根据权利要求1所述的一种用于雷电探测的离线式大容量高速存储实现方法，其特 征在于，采用的大容量高速存储器是非易失型。
5、 根据权利要求1所述的一种用于雷电探测的离线式大容量高速存储实现方法，其特 征在于，采用的大容量高速存储器是并行接口类型。
6、 用于雷电探测的离线式大容量高速存储装置，采用存储器，其特征在于存储器采用 大容量高速存储器CF卡(3)，数字信号处理器DSP (1)、大容量高速存储器CF卡(3)及复 杂可编程逻辑芯片CPLD (2)组合在一起，复杂可编程逻辑芯片CPLD (2)通过一组数据线 D0 D15，地址线A18 A0，控制线Ctl3 Ct10与DSP总线相连，大容量高速存储器CF卡(3) 通过另一组数据线D0-D15与DSP总线相连，通过控制线CE1、 CE2、 WE、 0E、 RDY、 CD1、 CD2、 REG和RESET,地址线Ad3 AdO与复杂可编程逻辑芯片CPLD (3)连接。
全文摘要
本发明涉及用于雷电探测的离线式大容量高速存储装置及其实现方法，本发明的实现方法是，雷电探测站监测到雷电信号，首先对雷电信号的波形进行处理，再按照特定的数学模型区分监测到的雷电信号是云闪还是地闪，进而获取包括雷电信号的到达时间、方位角、信号强度，上升时间，极性在内的多种特征参数；将波形数据和特征参数打包，标上序号，送入大容量高速存储器中，存储这些波形数据和特征参数。本发明的装置由数字信号处理器DSP、大容量高速存储器CF卡及复杂可编程逻辑芯片CPLD组成，大容量高速存储器CF卡和复杂可编程逻辑芯片CPLD分别通过DSP总线与数字信号处理器DSP相连，大容量高速存储器CF卡与复杂可编程逻辑芯片CPLD连接。
文档编号G01R29/08GK101545932SQ200910061849
公开日2009年9月30日 申请日期2009年4月28日 优先权日2009年4月28日
发明者冯万兴, 吴裕斌, 康文斌, 彭庆华, 方玉河, 曹丹华, 王海涛, 许远根, 谷山强, 陈家宏 申请人:国网电力科学研究院