[发明专利]多普勒雷达多接收站同步设备

说明书

技术领域

本发明涉及一种基于GPS的多接收站雷达时间同步器，尤其涉及一种多普勒雷达多接收站同步设备。

背景技术

在现有技术中没有多接收站多普勒雷达在不同地点、同步时间，在不同站产生同频率同相位的PRF同步信号。

发明内容

1、所要解决的技术问题：

针对以上所述的问题，本发明所提供一套采用GPS同步技术，以计算机插卡的形式实现功能的时间同步系统，为雷达的单接收站提供和主站频率相同、相位同步的PRF信号。

2、技术方案：

本发明包括一块主站时间同步卡、两块单收站时间同步卡和三台GPS时间码及频率发生器；在主站时间同步卡的FPGA芯片中预先把雷达体扫模式下每个仰角对应的PRF数据存储在相应的ROM里，根据体扫模式和主雷达提供的仰角信息调用ROM的数据，在每一个径向起始产生一个中断，且暂存此时刻的方位、仰角、GPS的时间码及雷达工作状态信息，以备中断处理程序读取；主站数据处理接收到中断时刻的信息后，通过网络传送给单收站的数据处理，然后根据模式、仰角、GPS时间码计算下一个径向脉冲起始的时刻，并把信息打包成与主站相同的格式写给单收站时间同步卡，单收站时间同步卡把从数据处理来的时间信息和GPS送来的时间信息比对，一旦相等，即下一个径向起始时刻到来，产生一个START信号，再结合收到的模式、仰角及工作状态信息产生与主站同步的主脉冲信号。

开机时通过主站数据处理向主站时间同步卡置体扫工作模式。

主站时间同步卡和单收站时间同步卡的核心处理器件采用了可编程逻辑阵列FPGA：XC2V1000-5FG256。

3、有益效果：

本发明利用常用的GPS和计算机结合的计算机插卡完成多接收站的时间同步，成本小，精度高，加装方便。

附图说明

图1为本发明的原理框图；

具体实施方式

多普勒雷达多接收站同步设备采用一个有发射机的传统多普勒气象雷达，同时在该雷达的周围较远的地方配置一个或多个无源接收站，从而确保对空间的任一分辨单元，可以有多个接收站同时接收其多普勒信号，再通过一定的数学算法，即可在短时间内获取监视空域的三维风矢量。同步设备的主要作用就是为无源接收站提供与主站同步的PRF、10MHz基准信号。

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细地说明。

表1  为本发明系统组成表；

表2至表5为本发明中主雷达体扫工作模式及每种仰角的工作方式；

表6为本发明中本系统与数据处理的接口格式。

表1  发明系统组成

表2  体扫模式mode31

表3  体扫模式mode21

表4  体扫模式mode11

表5  PRF周期数据

表6  送主站数据处理的数据格式

图1，多普勒雷达多接收站同步设备包括一块主站时间同步卡、两块单收站时间同步卡和三台GPS时间码及频率发生器(见表1)。开机时由主站数据处理向主站时间同步卡置mode11、mode21、mode31体扫工作模式(见表2～表5)中的一种。在主站时间同步卡的FPGA芯片中预先把各种模式下每个仰角对应的PRF数据存储在相应的ROM里，根据体扫模式和主雷达提供的仰角信息调用ROM的数据，在每一个径向起始产生一个中断，且暂存此时刻的方位、仰角、GPS的时间码及雷达工作状态等信息，以备中断处理程序读取。系统要求送给单收站的时间信息精确到纳秒(ns)，而GPS送出的时间信息最小精度只能到毫秒(ms)，所以主站同步卡必需自己产生纳秒的数据。主站数据处理接收到中断时刻的信息后，通过网络传送给单收站的数据处理，然后根据模式、仰角、GPS时间码计算下一个径向脉冲起始的时刻，并把信息打包成与主站相同的格式写给单收站时间同步卡，单收站时间同步卡把从数据处理来的时间信息和GPS送来的时间信息比对，一旦相等(即下一个径向起始时刻到来)便产生一个START信号，再结合收到的模式、仰角及工作状态信息产生与主站同步的主脉冲信号。

多普勒雷达多接收站同步设备利用了GPS免费的资源和同步技术，主站时间同步卡和单收站时间同步卡的核心处理器件采用了Xilinx公司的可编程逻辑阵列FPGA：XC2V1000-5FG256，此器件体积小、集成度高、性能稳定、可靠性好。主站PRF与单收站PRF的同步误差在100ns之内。接口信号采用标准的差分形式，可以适应各种需要。驱动软件适合Windows NT、Windows2000、Windows XP环境下。