[发明专利]多通道高速遥感数据采集处理设备

说明书

技术领域

本发明涉及一种数据采集设备，特别是一种用于对航天遥感卫星下行数据进行多通道采集和实时处理的数据采集设备。

背景技术

随着国内外航天遥感技术的不断发展，世界各国发射的遥感卫星越来越多，基带数据码速率也从几百KHz到几百MHz，甚至达到GHz级。另外根据国家和应用的不同，卫星的数据格式也各不相同。这样，就要求遥感卫星下行数据获取系统不仅要考虑采集速度，而且要考虑卫星的数据格式。早期的数据采集设备只能适应单一卫星型号，而且基本不具备数据处理能力。最为不利的一点是，对应于不同的卫星数据，往往需要开发相应的数据采集设备。随着卫星状态的升级和变化，采集设备也必须同时进行淘汰和升级。在很大程度上耗费着人力和物力，同时为了维护大量不同类型的数据采集设备，所投入的后期成本更加惊人。在另一方面，系统的可靠性也由于设备数量的庞大，连接的复杂而严重下降。诸多不利因素都迫使业界急需一种更加灵活适用的数据采集设备。这类设备应当具有高速、可配置接口、并且可进行实时格式处理等优点。目前，随着FPGA技术与工艺的不断发展，百万门、千万门级的大规模逻辑器件不断更新，而且处理速度越来越高。这些都为实现通用可配置、高码速率处理提供了技术保障。

因此，实现多通道独立高速遥感数据记录，同时要能够适用更高的码速率，而且还要能够适应不同的数据格式，能够通过参数设置，完成对星上相机和地面检测设备解压缩器输出数据的实时获取，同时还能对采集数据进行记录前的实时处理，成为今后遥感数据采集任务的必然要求。多通道、多速率、多任务类型的数据采集能力，对简化地面站系统整体的复杂度，提高系统可用度、可信性，以及增强系统的可维护性方面，都起着至关重要的作用。

发明内容

本发明的技术解决问题是：克服现有技术的不足，提供了一种具备优先级选择、多通道、自同步、低耦合高扩展能力、可进行流水线或并行数据处理的高速遥感数据采集处理设备。

本发明的技术解决方案是：多通道高速遥感数据采集处理设备，包括帧同步单元、数据格式化单元、优先级判别单元、数据采集单元、数据处理单元；多通道卫星遥感数据各自经串并转换后进入帧同步单元，帧同步单元捕获遥感数据的数据帧头，进行帧同步并将同步后的数据送至数据格式化单元，数据格式化单元将传来的数据帧按照规定格式进行转换，并将转换后的数据送至优先级判别单元；优先级判别单元按照设定的优先级顺序进行数据采集调度，将经格式化的数据送至数据采集单元依次进行数据采集并进行帧头整理后送至缓冲区；数据处理单元包括主处理器和多个协处理器，主处理器接收缓冲区的中断信号，从缓冲区读取数据，根据任务复杂程度，由主处理器直接对缓冲区读出数据进行处理，或者调度协处理器采用流水线方式或并行方式进行处理。

所述的帧同步单元的帧同步方法为：采用桶型移位寄存器对输入数据进行实时缓冲，当发现其中一个寄存器的输入数据中包含帧头特征字时，将相应寄存器数据输出，并保持当前输出状态。

所述的数据格式化单元的规定格式为：8bit并行无同步信号数据、16bit并行无同步信号数据、32bit并行无同步信号数据。

所述的优先级判别单元的判别方法为：根据各通道的数据源，预先设定各通道的优先级顺序，并将所述优先级顺序写入寄存器中，当多通道数据同时进入优先级判别单元后，按照寄存器中存储的优先级排序，从高到低依次响应各数据通道的数据请求。

所述的数据采集单元进行帧头整理的方法为：通过预先设定的帧头字符串，不断扫描数据采集时的数据内容，当查找到数据帧头时，标记为数据帧起始，并将帧头所在缓冲区地址传递给主控制器，由主控制器确定数据帧头位置。

所述的数据处理单元中主处理器调度协处理器采用流水线方式进行处理的方法为：主处理器根据任务特性向每个协处理器下达任务并对各协处理器编号，各协处理器通过高速交换机共享缓冲区并按照编号先后依次执行各自的任务，主处理器对每个协处理器的处理状态进行监控；当某一个协处理器任务完成后，主处理器激活下一编号的协处理器立即继续后续任务，同时任务完成后的协处理器取入新的数据块重复自己的任务，数据流持续穿过每个协处理器，形成流水线处理方式，任务得以完成。