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行業(yè)與應(yīng)用

微波光子雷達(dá)中頻信號(hào)采集存儲(chǔ)

發(fā)布時(shí)間:2020-07-23

方案亮點(diǎn)
★射頻直采技術(shù):DC-8GHzRF輸入,,采樣率5.4GSPS,;

★大寬帶數(shù)據(jù)采集存儲(chǔ):6.4GByte/s的持續(xù)數(shù)據(jù)速率;

★定時(shí)觸發(fā)系統(tǒng):多通道同步精度小于100ps,;

★專業(yè)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)服務(wù)器:24個(gè)DDR4內(nèi)存插槽,,最大

    內(nèi)存容量1536G,;32塊SSD,最大存儲(chǔ)容量32T

信號(hào)處理功能:通過(guò)安裝如Matlab第三方集成開發(fā)

   平臺(tái),,進(jìn)行信號(hào)分析和處理 ,。

微波光子配圖1.jpg
應(yīng)用背景

微波光子技術(shù)在實(shí)現(xiàn)大帶寬的任意波形信號(hào)上表現(xiàn)出優(yōu)異的性能,微波光子雷達(dá)利用該技術(shù)對(duì)目標(biāo)精細(xì)結(jié)構(gòu)和特征的進(jìn)行快速識(shí)別,,使其不僅能夠應(yīng)用于作戰(zhàn)平臺(tái)對(duì)小型化目標(biāo)的實(shí)時(shí)辨識(shí),,也能為無(wú)人智能設(shè)備提供準(zhǔn)確的環(huán)境信息,在軍民兩棲領(lǐng)域具有重要意義,。在此背景下,,中電集團(tuán)某研究所將微波光子雷達(dá)列入預(yù)研課題,對(duì)此新技術(shù)展開研究和開發(fā)雷達(dá)實(shí)物,。在研發(fā)初期我司參與其中,,提供研制階段的技術(shù)協(xié)助,解決了微波光子雷達(dá)中頻信號(hào)高速數(shù)據(jù)采集及大帶寬數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)存儲(chǔ)問(wèn)題,。

系統(tǒng)描述
  • 系統(tǒng)采用高速數(shù)字化儀與專業(yè)的T級(jí)數(shù)據(jù)傳輸存儲(chǔ)服務(wù)器相結(jié)合的方式,,可長(zhǎng)時(shí)間采集和存儲(chǔ)模擬前端800MHz帶寬內(nèi)的P/L/S/C Band信號(hào),理論可以高達(dá)5.4GByte/s的轉(zhuǎn)換率不間斷進(jìn)行采集存儲(chǔ),,達(dá)到最高32T的存儲(chǔ)容量上限,。

  • 高速數(shù)字化儀是我司研發(fā)的一款雙通道低噪聲寬帶數(shù)字接收機(jī)。憑借寬模擬帶寬,,該款高速數(shù)字化儀成為需要寬帶信號(hào)捕獲和高動(dòng)態(tài)范圍的應(yīng)用的理想之選,。內(nèi)部通用的軟件無(wú)線電架構(gòu)以及大型Xilinx FPGA的選用,使得產(chǎn)品可重構(gòu)性強(qiáng),資源豐富,,可滿足絕大多數(shù)市場(chǎng)需求,。兼容板載和外部參考時(shí)鐘,獲得專利技術(shù)的定時(shí)觸發(fā)機(jī)制可將多通道同步至100ps以內(nèi),。

  • 數(shù)據(jù)傳輸存儲(chǔ)服務(wù)器采用具有高性能及高可擴(kuò)展性的專業(yè)級(jí)服務(wù)器平臺(tái),,自身裝載Windows操作系統(tǒng),可對(duì)文件進(jìn)行管理訪問(wèn),。平臺(tái)具備多槽的PCI-E可擴(kuò)展性,,配備我司研發(fā)的光纖傳輸板卡,成為整個(gè)系統(tǒng)中高速數(shù)據(jù)并行傳輸不可或缺的一部分,;平臺(tái)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)采用固態(tài)硬盤,,且可支持到雙顆多核CPU,具備高性能的計(jì)算能力,,作為上位機(jī)使用具有極佳工作速率,。 

系統(tǒng)架構(gòu)

微波光子配圖2.jpg

1.ADC射頻板卡:實(shí)現(xiàn)對(duì)寬帶模擬信號(hào)進(jìn)行高速采樣。
2.FPGA板卡:實(shí)現(xiàn)自定義信號(hào)處理以及管理數(shù)據(jù)的并行輸出,,核心器件選用XILINX 的XCKU040系列芯片,。
3.光纖傳輸板卡:數(shù)據(jù)接口轉(zhuǎn)換模塊,將來(lái)自高速數(shù)字化儀的數(shù)據(jù)傳遞至上位機(jī),。4.大容量高速存儲(chǔ)卡:實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的高速緩存,。包含4根32 GB的DDR4內(nèi)存,總存儲(chǔ)容量128GB,,單路存儲(chǔ)速度16GByte/s,。 
5.固態(tài)硬盤:實(shí)現(xiàn)大容量數(shù)據(jù)存儲(chǔ);總?cè)萘繛?TB,,可擴(kuò)展,。
6.控制器:裝載Windows操作系統(tǒng)及應(yīng)用軟件,用戶通過(guò)定制的軟件界面使用中頻信號(hào)采集存儲(chǔ)系統(tǒng),,也可使用第三方開發(fā)軟件對(duì)存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析,。

系統(tǒng)工作模式
微波光子配圖3.jpg




微波光子雷達(dá)中頻信號(hào)采集存儲(chǔ)軟件采用NI的圖像化軟件LabVIEW實(shí)現(xiàn),軟件架構(gòu)為生產(chǎn)者消費(fèi)者模型,,通過(guò)圖形化用戶界面按鈕產(chǎn)生事件,,在消費(fèi)者循環(huán)中對(duì)事件進(jìn)行實(shí)現(xiàn),結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單明了,,易于軟件的維護(hù)和升級(jí),。根據(jù)應(yīng)用的不同,電子綜合信息系統(tǒng)有五種工作方式,,包括EW模式,、BDL模式,、窄帶模式、超視距通信模式和校準(zhǔn)模式,。五種工作模式均運(yùn)行在同一套硬件系統(tǒng)下,,模式的切換是通過(guò)加載不同的FPGA程序來(lái)實(shí)現(xiàn)的,。

該軟件通過(guò)DMAFIFO讀取數(shù)據(jù)流,,CPU占用率低,且讀取速度高,;通過(guò)異步TDMS的方式存儲(chǔ)數(shù)據(jù),,兼顧了高速、易存取和方便等多種優(yōu)勢(shì),,能夠在NI的各種數(shù)據(jù)分析或挖掘軟件之間進(jìn)行無(wú)縫交互,,也能夠提供一系列API函數(shù)供其它應(yīng)用程序調(diào)用;支持TDMS格式數(shù)據(jù)到dat格式和txt格式轉(zhuǎn)化,,方便用戶在MATLAB以及其他軟件中對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理,;支持各種參數(shù)的組合使用,使得該軟件能夠應(yīng)用到多種不同的場(chǎng)景,。

涉及產(chǎn)品
微波光子配圖4.jpg
應(yīng)用領(lǐng)域
無(wú)線通信  雷達(dá)   通用軟件無(wú)線電   射頻識(shí)別   醫(yī)學(xué)成像   核物理


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精英計(jì)劃

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