[发明专利]超高速SAR数据记录仪以及数据记录方法

说明书

本发明提供了一种超高速SAR数据记录仪，包括：工控计算机，其控制核心为工控主板，其具有4至8路独立的高速PCIe 3.0接口；现场可编程门阵列，作为PCIe的桥接芯片，与工控计算机通过PCIe接口进行数据传输，包括：内部寄存器、DMA控制器以及PCIe硬核；2组独立的缓存单元，与现场可编程门阵列相连接，作为SAR原始数据的乒乓缓存单元；存储介质，与工控主板相连接，作为存储单元，实现数据记录；以及驱动和软件模块，包括：第一驱动程序，用于驱动数据采集卡硬件设备运行；第二驱动程序，用于驱动固态盘实现读写功能；以及数据记录控制软件，进行DMA读入过程的控制和数据记录。本发明有助于提高数据记录速度和记录容量、可靠性高，简化了生产过程、成本低。

技术领域

本发明属于合成孔径雷达原始数据记录领域，涉及一种超高速SAR数据记录仪以及数据记录方法。

背景技术

合成孔径雷达(Synthetic Aperture Radar，SAR)是一种高分辨率微波成像雷达，在民用领域中的国土测量、环境及灾害监视、海洋观测、海面污染物监测、地形测绘、资源勘探、星际测量等方面都具有十分重要的作用，具有全天时、全天候、分辨率不受载体平台高度影响等优点。

SAR数据记录仪是机载合成孔径雷达的一个重要组成部分，一般用于记录数据形成分机产生的原始数据，以及图像数据等，这些数据包含SAR系统在在测绘飞行中的全部状态信息，因此，无论是对于后续的精细成像，还是对于SAR系统本身进行分析都是必不可少的。

SAR数据记录仪使用的环境一般为带飞载机，对温度、震动等有着较高的要求，并且SAR原始数据具有数据率高，数据容量大的特点，这就要求设计研制的SAR数据记录仪具有超高速，大容量，在合理的温度、震动范围内具有可靠的性能。而目前对SAR数据记录仪的研制一方面需要根据雷达的具体工作参数进行定制，成本很高；另一方面，基于多路并行化技术设计的SAR数据记录仪的数据速率较难达到1GBps或者以较大的复杂度为待机来获得超过1GBps的速度，提升空间有限，基于分立FLASH芯片的数据记录仪在生产过程中往往要对每个FLASH芯片进行可靠性测试以及疲劳测试，生产工艺繁琐、费时。因此，需要解决如下技术问题：提出一种SAR数据记录仪，提高其记录速度、记录容量以及可靠性，并降低其生产复杂度和生产工作量，简化生产工艺和成本。

发明内容

(一)要解决的技术问题

本发明提供了一种超高速SAR数据记录仪以及数据记录方法，以至少部分解决以上所提出的技术问题。

(二)技术方案

根据本发明的一个方面，提供了一种超高速SAR数据记录仪，包括：工控计算机100，其控制核心为工控主板110，该工控主板110具有4至8路独立的高速PCIe 3.0接口；现场可编程门阵列FPGA200，作为PCIe的桥接芯片，与工控计算机100通过PCIe接口进行数据传输，包括：内部寄存器210、DMA控制器220以及PCIe硬核230；2组独立的缓存单元，与现场可编程门阵列FPGA200相连接，作为SAR原始数据的乒乓缓存单元；存储介质400，与工控主板相连接，作为SAR原始数据流的存储单元，实现数据记录；以及驱动和软件模块500，包括：第一驱动程序510，由专用驱动程序开发工具包生成，用于驱动数据采集卡硬件设备运行；第二驱动程序520，采用固态盘自带的高速驱动，用于驱动固态盘实现读写功能；以及数据记录控制软件530，进行DMA读入过程的控制和数据记录。

在本发明的一个实施例中，现场可编程门阵列FPGA 200与工控主板110之间的数据交互速率不低于4GBps；内部寄存器210，配置为锁存器，在时钟的上升沿将数据锁存于内部寄存器中；DMA控制器220，是基于现场可编程门阵列FPGA开发软件生成的数据读取功能控制模块，用于控制数据在缓存和工控计算机的内存之间的读取过程；缓存单元为DDR缓存300。