高速高精度数据采集与大容量数据存储技术的研究与实现

发布时间：2020-11-19 00:39

　　 数据采集与存储系统是信号与信息处理系统的重要组成部分。随着超宽带雷达技术和软件无线电技术的发展,对数据采集系统的速度和精度提出了越来越高的要求。数据采集速度的提高和信号处理算法的要求,相应地对数据存储的速度和效率的要求也越来越高。 受模数转换芯片发展水平的限制,单片ADC芯片很难同时满足高速高精度的要求,多片ADC并行交替采样技术是突破采集系统这一瓶颈的有效方法之一。这种方法在前端利用M片ADC并行交替采样,在后端进行拼接使得整个采集系统的速率为M片速率之和。然而受制造工艺的影响,并行采集系统的各通道间存在失配误差,主要表现为时间、增益和偏置误差,这些误差严重影响整个采集系统的性能。本文分析了通道失配误差产生的原因,提出了不需要测试信号的失配误差的统计测量算法,并通过仿真验证了算法的有效性。 为了满足射频接收机对前端数据采集的速率和精度要求,本文设计并研制了一种基于AD6645的高速数据采集模块,经测试证明模块的性能完全满足接收机的要求。 由于合成孔径雷达(SAR)的数据率高,数据量大,存储时间又长,这就要求有很大的存储容量和很高的处理速度。在以往的一些采集存储系统中,多采用板上高速存储器缓存,利用PCI接口将数据送入计算机完成格式转换后再存入硬盘中的工作方式。但由于这类系统对工作环境要求较高,加之体积庞大,较难应用于野外作业。本文研制了一种高速数据采集与大容量存储系统,直接将AD9430输出的I、Q两路120MHz采样数据以FAT32文件系统形式,存入高速串行SATA硬盘中,达到了完全的脱机工作。存储的数据可直接用于后期的数字成像处理。测试结果表明,该方案能满足整个系统性能要求,为后端的数据成像提供了良好的数据支持。
【学位单位】：电子科技大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2006
【中图分类】：TP274.2;TP333
【文章目录】：
第一章 引言
    1.1 数据采集与存储的意义与任务
    1.2 研究内容概述
    1.3 作者完成工作及本文结构
第二章 数据采集与存储的基本理论
    2.1 数据采集理论
        2.1.1 采样
        2.1.2 量化与量化误差
    2.2 数据存储
        2.2.1 串行存储总线SATA
        2.2.2 FAT32 文件系统
第三章 并行时间交替采样ADC 的误差测量与校正
    3.1 并行时间交替ADC 采样系统的结构
    3.2 并行时间交替采样的频谱
    3.3 通道失配误差测量及校正
        3.3.1 偏置误差和增益误差的测量及校正
        3.3.2 时间误差的测量及校正
    3.4 算法仿真
        3.4.1 系统结构
        3.4.2 仿真结果
    3.5 本章小结
第四章 射频数字接收机采集模块设计与实现
    4.1 射频数字接收机硬件结构
    4.2 AD6645 简介
    4.3 硬件设计
        4.3.1 模拟输入电路
        4.3.2 时钟输入电路
        4.3.3 PCB 设计
    4.4 系统测试结果
        4.4.1 ADC 动态参数的评估及其条件
        4.4.2 模块测试方案及硬件要求
        4.4.3 测试结果
    4.5 本章小结
第五章 双基地SAR 数据采集与存储系统研究
    5.1 数据采集与存储系统
    5.2 SMT387 及开发
        5.2.1 SMT387 及其套件简介
        5.2.2 SMT387 软件开发介绍
    5.3 系统设计实现
        5.3.1 载板设计
        5.3.2 SHB 传输实现
        5.3.3 数据存储实现
        5.3.4 采样窗宽度
        5.3.5 内存管理
    5.4 本章小结
结束语
致谢
附录 实物照片
参考文献
攻硕期间取得的成果

【引证文献】

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3 朱红梅;基于FPGA和MCU的信号采集记录系统[D];华中科技大学;2009年

4 吴越;8通道MIMO雷达实验系统数据采集与控制设计[D];电子科技大学;2013年

本文编号：2889439