PGA的IP核例化的CPU软件程序中实现UDP通信协议，并采用Hinx自带的IP核 硬件实现以太网通信MAC(数据链路层），物理层芯片为以太网交换芯片BCM56334和物理芯 片BCM8705,内部和无线HUB间为IGbps的RJ-45接口有线传输，无线HUB和用户终端间采样无 线802.11局域网模式。
[0099]本发明未详细说明部分属本领域技术人员公知常识。
【主权项】
1. 一种大容量和带时戳的无线数据传输采集系统，其特征在于包括:时钟基准子系统、 数据采集子系统和信号处理子系统； 时钟基准子系统，向信号处理子系统提供时间基准频率信号;所述时间基准频率信号 包括晶振信号、原子钟信号和利用GPS或BD时钟源校准后的原子钟信号； 数据采集子系统，对多路光脉冲信号进行低通滤波后，根据信号处理子系统发送的时 序控制逻辑以lGhz的采样速率对滤波后的多路光脉冲信号进行实时采集，输出到信号处理 子系统； 信号处理子系统，将时间基准频率信号进行倍频处理作为信号处理子系统的基准时 钟，并根据基准时钟对数据采集子系统输出的光脉冲采集信号，进行打时戳标记，然后将打 时戳标记完的数据按照一定协议进行乒乓存储，最终通过无线传输的方式将存储的数据发 送至用户终端;信号处理子系统，根据基准时钟，产生时序控制逻辑并发送到数据采集子系 统。2. 根据权利要求1所述的一种大容量和带时戳的无线数据传输采集系统，其特征在于： 时钟基准子系统包括原子钟、标准源、鉴相器、VCO、DDS、原子钟控制模块； 时钟基准子系统，向信号处理子系统提供时间基准频率信号;所述时间基准频率信号 包括晶振信号、原子钟信号和利用GPS或BD时钟源校准后的原子钟信号； 原子钟，提供铷钟或者铯钟信号到压控振荡器和鉴相器，并接收原子钟控制模块反馈 的控制信号进行频率调整； 标准源，提供GPS或K)时钟源频率信号到鉴相器； 鉴相器，对铷钟或者铯钟信号与GPS或BD时钟源频率信号进行鉴相比较，输出相位信号 到原子钟控制模块； 原子钟控制模块，根据相位信号及其变化率进行PD控制，输出频率调整信号到原子钟； VCO,将铷钟或者铯钟信号作为参考源信号，输出频率信号到DDS; DDS，对VCO输出的频率信号进行数字合成，输出时间基准频率信号。3. 根据权利要求1所述的一种大容量和带时戳的无线数据传输采集系统，其特征在于： 所述数据采集子系统包括ADC采样模块、低通滤波阻容网络和多通道数据切换开关； 低通滤波阻容网络，对多路光脉冲信号进行低通滤波，并将滤波后的信号输出到ADC采 样模块，同时能够实现50欧输入阻抗和10M欧输入阻抗的信号切换； 多通道数据切换开关，根据信号处理子系统发送的时序控制逻辑，在多路光脉冲信号 中选择需要采集的光脉冲信号，用于ADC采样模块采集； ADC采样模块，根据信号处理子系统发送的时序控制逻辑以lGhz的采样速率，对滤波后 的多通道数据切换开关选择的光脉冲信号进行实时采集，并输出到信号处理子系统。4. 根据权利要求1所述的一种大容量和带时戳的无线数据传输采集系统，其特征在于： 所述信号处理子系统包括FPGA模块和无线传输网络，其中FPGA模块又包括倍频模块、数据 标记模块、滤波模块、乒乓控制模块、第一片内RAM、第二片内RAM、片外RAM和CPU核； 信号处理子系统，将时间基准频率信号进行倍频处理作为信号处理子系统的基准时 钟，并根据基准时钟对数据采集子系统输出的光脉冲采集信号，进行打时戳标记，并进行 FIR滤波或小波变换处理，然后将滤波后的数据按照一定协议进行乒乓存储，最终通过无线 传输的方式将存储的数据发送至用户终端;信号处理子系统，根据基准时钟，产生时序控制 逻辑并发送到数据采集子系统。 倍频模块，将时间基准频率信号倍频到1GHz，作为信号处理子系统的基准时钟； 数据采集时序逻辑模块，设置数据采集子系统中的ADC采集模块寄存器，并根据倍频模 块的1GHz时钟对ADC采集模块输出数据采集控制时序逻辑，将采集到的数据读回，并把读回 的数据交由时戳标记模块； 时戳标记模块，根据基准时钟的上升沿进行累加计数，当光脉冲数据读回时确定计数 值，从而完成对光脉冲采集信号进行打时戳标记，再加上数据帧序号一并交由滤波模块进 行数据处理； 滤波模块，对打时戳标记后的数据，进行FIR滤波或小波变换处理； 乒乓控制模块，时序控制第一片内RAM和第二片内RAM，将滤波模块输出的数据存储到 第一片内RAM或者第二片内RAM。若第一片内RAM满，写入第二片内RAM，并读出第一片内RAM 数据写入到外部RAM，反之亦然。 第一片内RAM和第二片内RAM，存储打时戳标记后的数据，并输出存储后的数据到片外 RAM； 片外RAM，将第一片内RAM和第二片内RAM读出的数据存入； CPU核，读取片外RAM存储的数据，并通过无线传输网络发送至用户端。5. 根据权利要求2所述的一种大容量和带时戳的无线数据传输采集系统，其特征在于： 所述时间基准频率信号为10MHz正弦波信号，时间基准频率信号准确度为30ns，天稳定度达 到 10-13。6. 根据权利要求2所述的一种大容量和带时戳的无线数据传输采集系统，其特征在于： 原子钟控制模块根据相位信号及其变化率进行PD控制的具体方式如下：先设置P参数初始 值为1，加倍增大，测量铷钟的输出频率是否上下抖动产生振荡;然后反过来从振荡时的比 例增益P折半减小，直至振荡消失，记录此时的比例增益P，设置最终的P参数为记录值的 60%，然后同理从0开始增大调节D参数，当超调出现30%时减小D参数，根据需求直到找到 合适的D参数。7. 根据权利要求3所述的一种大容量和带时戳的无线数据传输采集系统，其特征在 于:所述ADC米样模块通过Maxim公司的max 109芯片实现。8. 根据权利要求3所述的一种大容量和带时戳的无线数据传输采集系统，其特征在于： 低通滤波阻容网络，包括二极管D1、三级管T1、继电器K1、电阻虹、1?2、1?、1?4、1?5、1?6、1?7和1?8， 电容C1、放大器A; 二级管的正极接电源;三极管的集电极接二极管负极和继电器的控制输入端接，三极 管的基级接控制输入，发射级接地。继电器的信号输入端连接BNC输入和电阻R8的一端，继 电器的信号输出端连接电阻R1和电阻R2,其中R1是常闭态，R2是动作开启态；电阻R8的另一 端连接放大器的正极输入端；电阻R3的一端连接放大器的负极输入端，另外一端接地;电阻 R4和R5的一端分别连接放大器的正极输入端和负极输入端，另外一端分别连接电阻R7和电 阻R6的一端；电阻R7和电阻R6的另一端分别与电容C1的两端相连，并且输出滤波器后的信 号。9. 根据权利要求4所述的一种大容量和带时戳的无线数据传输采集系统，其特征在于： 所述乒乓控制模块，控制打时戳标记后的数据存储到第一片内RAM，并实时判断第一片内 RAM是否达到规定存储量，若达到，则将打时戳标记后的数据存储到第二片内RAM，并实时判 断第二片内RAM是否达到规定存储量，若达到，则重新将打时戳标记后的数据存储到第一片 内鹽。10.根据权利要求4所述的一种大容量和带时戳的无线数据传输采集系统，其特征在 于:所述无线传输网络包含mac层和物理层，其中mac层通过FPGA模块的例化IP核实现。
【专利摘要】本发明公开了一种大容量和带时戳的无线数据传输采集系统包括：时钟基准子系统、数据采集子系统和信号处理子系统；时钟基准子系统，提供时间基准频率信号；数据采集子系统，对多路光脉冲信号进行低通滤波后，根据信号处理子系统发送的时序控制逻辑以1Ghz的采样速率对滤波后的多路光脉冲信号进行实时采集；信号处理子系统，将时间基准频率信号进行倍频处理作为信号处理子系统的基准时钟，并根据基准时钟对数据采集子系统输出的光脉冲采集信号，进行打时戳标记，然后将打时戳标记完的数据按照一定协议进行乒乓存储，最终通过无线传输的方式将存储的数据发送至用户终端；信号处理子系统，根据基准时钟，产生时序控制逻辑并发送到数据采集子系统。
【IPC分类】G01C21/24
【公开号】CN105588570
【申请号】CN201510946921
【发明人】陈强, 帅平, 龙岩, 贝晓敏, 黄良伟, 吴耀军, 张倩, 傅灵忠
【申请人】中国空间技术研究院
【公开日】2016年5月18日
【申请日】2015年12月16日