大面积硅微条探测器在轨数据压缩算法的设计与实现

发布时间：2021-06-06 02:25

　　硅微条探测器具有位置分辨高、响应快、低噪声、低功耗等优点,广泛应用在各大加速器试验中,测量粒子径迹.新世纪以来,逐渐应用于空间探测领域.计划中的"悟空"2号暗物质粒子探测卫星的硅微条探测器将至数十万计,将产生海量的原始数据.如何实现探测器快速实时的数据压缩,是其需要解决的一大难题.立足于面向空间应用的硅微条探测器在轨实时压缩算法,算法采用FPGA （Field-programmable Gate Array）搭建流水线结构的方式实现,在提高系统集成度、节省逻辑资源的同时,批量数据处理时最高可将数据压缩率提升至38.4 M通道/s.算法结构具有通用性,设计思想和方案将为"悟空"2号的径迹探测器的研制提供参考. 

【文章来源】：天文学报. 2019,60(06)北大核心CSCD

【文章页数】：13 页

【部分图文】：

硅微条探测器结构与工作原理

对比3者,Fermi的压缩速率最高,却丢弃了信号幅度信息;AMS-02利用FPGA搭配DSP完成探测器数据的收集和压缩,同时保留了位置和信号幅度信息,但由于其单颗DSP仅能负责832路数据压缩,集成度偏低,压缩速率也偏低;DAMPE的数据获取和压缩处理均在FPGA上完成,集成度比AMS-02高,但压缩速率以及能支持的事例率却均是3者最低.“悟空”2号拟借鉴DAMPE或AMS-02,同时保留硅微条上的位置和幅度信息,探测器信号获取方案主要沿用DAMPE:使用VA140实现多通道微条信号读出;读出信号的进一步调理、数字化及数据收集分别由运放电路、ADC(Analog-to-Digita Converter)和FPGA完成.由于FPGA在数据处理上具备天然的并行性优势,“悟空”2号依然选择在FPGA上完成数据压缩处理,通过对算法架构进行并行化设计,实现高速压缩,数据获取与压缩处理流程如图2所示.2.2 硅微条探测器压缩算法流程

cluster判别

【参考文献】：
期刊论文
[1]用于空间天文的硅微条探测器原型样机研制[J]. 韦家驹.  核技术. 2018(12)



本文编号：3213400