[发明专利]一种解决探地雷达数据采集系统中数据溢出的技术方法

说明书

技术领域

本发明属于探地雷达技术工程探测领域，特别涉及利用计算机和电子信息耦合技术，解决探地雷达数据采集系统中采集与存储速度不匹配导致的数据溢出问题，从而实现数据的实时采集与存储。

背景技术

探地雷达是一种快速、高效、无损探测的物探方法。传统的探地雷达设备的采集系统通常采用等效采样方式，采样速度低，这种采样方法的优点是对采集和存储系统硬件要求低且容易实现，缺点是：(1)等效采样有一个前提即在一个周期内相邻的反射信号没有差异或者差异不大，实际中这一条件往往难以实现，导致误差的产生；(2)采样速度低决定了雷达探测速度低。目前，探地雷达采用实时采样方法是一个重要的发展方向，一方面可以提高探测的精度，另外一方面也使得雷达的快速探测成为可能。

目前探地雷达采集系统使用的是实时采样方法，实时采样率可达到8GSamples/s，采样间隔125ps，试验测得传输并保存(普通的I/O读和写操作)一个采样点至硬盘中则需要13ns，采集速度与存储速度相差近100倍。巨大的速度不匹配问题会引起数据的溢出丢失，难以实现数据的实时采集与存储，进而影响到雷达设备的整体性能。

发明内容

本发明的目的是为解决上述雷达采集系统中的数据溢出问题，提出一种解决探地雷达数据采集系统中数据溢出的方法，将计算机技术与电子信息技术耦合在一起，解决了数据实时采集与存储速度不匹配的瓶颈问题，成功实现了数据的实时采集与存储。

本发明提出的一种解决探地雷达数据采集系统中数据溢出的技术方法，其特征在于，包括以下步骤：

1)数字转换器ADC双采集模式配置及采集参数设置：雷达数据采集系统设计为4个线程并行工作，系统开始时即进入初始化阶段。在此阶段，线程1进行ADC初始化配置，线程3进行QSB-M(一种数据采集设备)初始化，线程4则创建数据文件F。其中，ADC配置了双采集模式，其同步配置的目的是为实现雷达反射信号数据采集的连续性和完整性，并且在实验基础上得到最优配置参数，采集参数设置如下：循环缓冲区单元个数为3，每个单元内部数据段个数为333。任一线程中设置1个全局控制变量S和11个全局数据向量组D、D’、D”、D1、D1’、D11’、D2、D11、D21、D22、D23，其中变量S表示ADC内存是否被线程读取的状态，它有两个值0和1，9个全局数据向量组分别用于存放读取的数据值且均赋初值0。任一线程新建一个数据队列Q，用于存放待写入数据；

2)数据采集工作流程设计：基于1)的初始化配置，雷达数据采集系统进入数据采集阶段(涉及采集设备ADC工作部分不属于本专利内容，本专利涉及的内容是设计数据采集和存储的工作流程，包括各线程间数据通讯及数据传输)。雷达数据采集包括雷达反射信号的采集和头文件数据的采集，在此阶段，线程1和线程2完成雷达数据的采集，线程3完成头文件数据的采集。线程1首先侦听变量S(0表示正在被读取，1表示没有线程读取)，当侦听到的S值为0时，则继续侦听，直至S值为1。当侦听到的S值为1时，该线程直接访问ADC内存同时该S值变为0，并从ADC内存中读取并存放数据至计算机内存D1中,然后发送指令释放ADC中D1所对应的内存空间(该空间变为空)，继而释放变量S(释放后S值变为1，其可被其它线程侦听并进行数据读取)。线程1从读取的数据D1中提取出有用的数据D11，并将D11和D2合并为数据D，完成雷达数据和相应的头文件数据的合并，最后将D放入队列Q的首部中，至此线程1的一个工作循环结束，再次开始侦听变量S。线程2的工作流程类似于线程1，不同的是线程2从ADC内存中读取的是D1’，然后提取出D11’，D11’和D2合并为D’，最终将D’放入队列Q的首部中。两个线程根据侦听变量S的状态交替控制ADC内存数据的读取，从而保证了数据读取的连续性，避免了因读取速度慢引起的数据溢出问题。线程3首先读取计算机系统的时间，包括时、分、秒、微妙并将该值保存至D21中，然后通过QSB-M读取测量轮编码数据并保存至D22中，再然后读取通道标签数据并保存至D23中，最后将D21、D22和D23合并为D2，即为头文件数据，专供线程1和线程2调用，从而确保线程1和线程2采集到的雷达数据与头文件数据在时间上严格一致；