CN105588570B

CN105588570B - 一种大容量和带时戳的无线数据传输采集系统

Info

Publication number: CN105588570B
Application number: CN201510946921.1A
Authority: CN
Inventors: 陈强; 帅平; 龙岩; 贝晓敏; 黄良伟; 吴耀军; 张倩; 傅灵忠
Original assignee: China Academy of Space Technology CAST
Current assignee: China Academy of Space Technology CAST
Priority date: 2015-12-16
Filing date: 2015-12-16
Publication date: 2019-03-26
Anticipated expiration: 2035-12-16
Also published as: CN105588570A

Abstract

本发明公开了一种大容量和带时戳的无线数据传输采集系统包括：时钟基准子系统、数据采集子系统和信号处理子系统；时钟基准子系统，提供时间基准频率信号；数据采集子系统，对多路光脉冲信号进行低通滤波后，根据信号处理子系统发送的时序控制逻辑以1Ghz的采样速率对滤波后的多路光脉冲信号进行实时采集；信号处理子系统，将时间基准频率信号进行倍频处理作为信号处理子系统的基准时钟，并根据基准时钟对数据采集子系统输出的光脉冲采集信号，进行打时戳标记，然后将打时戳标记完的数据按照一定协议进行乒乓存储，最终通过无线传输的方式将存储的数据发送至用户终端；信号处理子系统，根据基准时钟，产生时序控制逻辑并发送到数据采集子系统。

Description

一种大容量和带时戳的无线数据传输采集系统

技术领域

本发明涉及一种大容量和带时戳的无线数据传输采集系统，属于时间同步及数据采集技术领域。

背景技术

脉冲星探测作为未来发展的关键航天技术，需要进行大量地面试验验证和在轨飞行试验，因此，在研制地面试验验证系统中，需要开展X射线脉冲星光子到达时间测量的技术研究。目前的现有技术有以下几种：

1、美国马里兰大学Sheikh等人发明了一种通过探测脉冲星辐射信号实现导航的系统和方法(United States Patent 7197381)，发明中提出精确测量脉冲信号到达时间，然后与标准脉冲轮廓模板比对，从而得出位置速度信息，但是该发明中所提到的敏感器装置未说明如何实现信号到达时间的精确测量方式方法。

2、中国科学院空间科学与应用研究中心李保权等人发明了一种脉冲星导航X射线计时探测器(CN201410136387.3)，发明中考虑了将X射线光信号转变为电信号并加上时间标记，但该发明尚有以下不足：

(1)没有实现10ns级的精确时间同步以及原子钟时间维持功能

(2)没有实现针对脉冲星信号特征的降噪处理功能

(3)没有提及多通道信号同时采集功能

(4)没有高速采集数据的大容量乒乓存储功能

(5)没有实现短时超过1Gbps的高速数据的无线传输功能

3、西安电子科技大学李小平等人发明了“具有高时频稳定度的X射线脉冲星光子信号地面模拟系统”(CN201210245565.7)，该发明提及通过电子读出电路标定以实现计时观测和微弱信号处理。但也未提及上述5条。

4、西安交通大学徐文权等人发明了一种脉冲星频率信号模拟器(CN201210243095.0)，该发明考虑了GPS授时模块，GPS授时模块输出的秒脉冲1PPS可以同步随机信号发生器的秒脉冲1PPS，实际上，随机信号发生器不具备长时间时钟精确维持的功能，一旦没有GPS信号将造成时钟漂移过大。西安交通大学孙剑等人发明了一种基于脉冲星的时间同步装置(CN201210243058.X)，考虑了铷原子钟的信号作为时间基准用于时间间隔测量，却没考虑铷原子钟本身也存在漂移，需要GPS或者BD等时统基准源进行定期校准和朔源。

5、天津航天机电设备研究所李振新等人发明了“一种X射线脉冲星地面捕获跟踪演示系统”(CN201320618436.8)，该发明考虑了包括综合控制单元、演示单元、移动平台、探测器轨道、光源、光源轨道、模拟探测器、模拟地球、无线传输模块和系统电源的演示系统，针对移动平台和探测器轨道之间的旋转过程中线缆会造成缠绕设计了无线传输模块，但该发明仅从X射线脉冲星信号采集真实过程可视化的效果出发，没有提及数据采集速率以及无线传输机制，由于脉冲到达时间数据随光子流量而定，时而密集，时而稀疏，当数据密集时数据容量大，而目前以太网传输有1G bps瓶颈限制，必然导致数据堵塞和丢包，只有通过FPGA内部高频大容量总线(64位～1024位的AXI片内总线)将数据传输到RAM中进行缓存，在这一过程中，还需要采用降噪算法过滤无效数据。

6、同时，现有的关于脉冲星仿真试验系统，“X射线脉冲星导航半物理仿真系统”(CN201010022035.7)。“一种X射线脉冲星探测器等效器的航天器导航系统”(CN201010022035.7)，“基于半导体激光器的X射线脉冲星导航嵌入式模拟系统”(CN200910023357.0)和“一种用于X射线脉冲星导航的地面模拟方案及装置”(CN201010140837.8)都欠缺光脉冲信号采集，不能实现物理仿真。另外，迄今为止，国内尚未有脉冲星探测卫星上天发射，更没有考虑卫星编队飞行的无线数据传输，因此，本发明克服了以上不足，可以实现在地面对脉冲星导航诸多关键技术实现闭环测试验证以及未来星载X射线探测器的大容量高精度时间戳数据采集和无线传输。

发明内容

本发明的技术解决问题是：克服现有技术的不足，提供了一种卫星数字接口拉偏验证系统，实现了高轨通信卫星数字接口的容差测试，增强测试的全面性和准确性。本发明从实际工程应用角度，提出一种新型大容量、带时戳的无线传输数据采集装置设计方案，以满足利用X射线脉冲星自主导航的地面试验验证和未来空间X射线探测器的应用需求。

本发明的技术解决方案是：

一种大容量和带时戳的无线数据传输采集系统包括：时钟基准子系统、数据采集子系统和信号处理子系统；

时钟基准子系统，向信号处理子系统提供时间基准频率信号；所述时间基准频率信号包括晶振信号、原子钟信号和利用GPS或BD时钟源校准后的原子钟信号；

数据采集子系统，对多路光脉冲信号进行低通滤波后，根据信号处理子系统发送的时序控制逻辑以1Ghz的采样速率对滤波后的多路光脉冲信号进行实时采集，输出到信号处理子系统；

信号处理子系统，将时间基准频率信号进行倍频处理作为信号处理子系统的基准时钟，并根据基准时钟对数据采集子系统输出的光脉冲采集信号，进行打时戳标记，然后将打时戳标记完的数据按照一定协议进行乒乓存储，最终通过无线传输的方式将存储的数据发送至用户终端；信号处理子系统，根据基准时钟，产生时序控制逻辑并发送到数据采集子系统。

时钟基准子系统包括原子钟、标准源、鉴相器、VCO(压控振荡器)、DDS(直接数字频率合成器)、原子钟控制模块；

时钟基准子系统，向信号处理子系统提供时间基准频率信号；所述时间基准频率信号包括晶振信号、原子钟信号和利用GPS和BD时钟源校准后的原子钟信号；

原子钟，提供铷钟或者铯钟信号到压控振荡器和鉴相器，并接收原子钟控制模块反馈的控制信号进行频率调整；

标准源，提供GPS或BD时钟源频率信号到鉴相器；

鉴相器，对铷钟或者铯钟信号与GPS或BD时钟源频率信号进行鉴相比较，输出相位信号到原子钟控制模块；

原子钟控制模块，根据相位信号及其变化率进行PD控制，输出频率调整信号到原子钟；

VCO，将铷钟或者铯钟信号作为参考源信号，输出频率信号到DDS；

DDS，对VCO输出的频率信号进行数字合成，输出时间基准频率信号。

数据采集子系统包括ADC采样模块、低通滤波阻容网络和多通道数据切换开关；

低通滤波阻容网络，对多路光脉冲信号进行低通滤波，并将滤波后的信号输出到ADC采样模块，同时能够实现50欧输入阻抗和10M欧输入阻抗的信号切换；

多通道数据切换开关，根据信号处理子系统发送的时序控制逻辑，在多路光脉冲信号中选择需要采集的光脉冲信号(可以是多路也可以是任意一路)，用于ADC采样模块采集；

ADC采样模块，根据信号处理子系统发送的时序控制逻辑以1Ghz的采样速率，对滤波后的多通道数据切换开关选择的光脉冲信号进行实时采集，并输出到信号处理子系统。

信号处理子系统包括FPGA模块和无线传输网络，其中FPGA模块又包括倍频模块、数据标记模块、滤波模块、乒乓控制模块、第一片内RAM、第二片内RAM、片外RAM和CPU核，如图3所示；

信号处理子系统，将时间基准频率信号进行倍频处理作为信号处理子系统的基准时钟，并根据基准时钟对数据采集子系统输出的光脉冲采集信号，进行打时戳标记，并进行FIR滤波或小波变换处理，然后将滤波后的数据按照一定协议进行乒乓存储，最终通过无线传输的方式将存储的数据发送至用户终端；信号处理子系统，根据基准时钟，产生时序控制逻辑并发送到数据采集子系统。

倍频模块，将时间基准频率信号倍频到1GHz，作为信号处理子系统的基准时钟；

数据采集时序逻辑模块，设置数据采集子系统中的ADC采集模块寄存器，并根据倍频模块的1GHz时钟对ADC采集模块输出数据采集控制时序逻辑，将采集到的数据读回，并把读回的数据交由时戳标记模块；

时戳标记模块，根据基准时钟的上升沿进行累加计数，当光脉冲数据读回时确定计数值，从而完成对光脉冲采集信号进行打时戳标记，再加上数据帧序号一并交由滤波模块进行数据处理；

滤波模块，对打时戳标记后的数据，进行FIR滤波或小波变换处理；

乒乓控制模块，时序控制第一片内RAM和第二片内RAM，将滤波模块输出的数据存储到第一片内RAM或者第二片内RAM。若第一片内RAM满，写入第二片内RAM，并读出第一片内RAM数据写入到外部RAM，反之亦然。

第一片内RAM和第二片内RAM，存储打时戳标记后的数据，并输出存储后的数据到片外RAM；

片外RAM，将第一片内RAM和第二片内RAM读出的数据存入；

CPU核，读取片外RAM存储的数据，并通过无线传输网络发送至用户端。

原子钟控制模块根据相位信号及其变化率进行PD控制的具体方式如下：先设置P参数初始值为1，加倍增大，测量铷钟的输出频率是否上下抖动产生振荡；然后反过来从振荡时的比例增益P折半减小，直至振荡消失，记录此时的比例增益P，设置最终的P参数为记录值的60％，然后同理从0开始增大调节D参数，当超调出现30％时减小D参数，根据需求直到找到合适的D参数。

本发明与现有技术相比的有益效果是：

(1)本发明的系统能够实现以下功能：10ns级的精确时间同步以及原子钟时间维持功能、针对脉冲星信号特征的降噪处理功能、多通道信号同时采集功能、高速采集数据的大容量乒乓存储功能、实现短时超过1Gbps的高速数据的无线传输功能，本发明的系统属于国内外首创，处于领先地位。

(2)本发明的低通滤波阻容网络通过设置电容和电阻值，隔断频率高于500Mhz的干扰信号，输入阻抗为50欧和10M欧可切换，系统默认输入为10M欧，防止光电探测器是低阻抗输出而形成大电流烧毁，但10M欧输入阻抗对高频信号有反射作用，容易出现阻抗匹配问题导致采集到的数据振荡超调，因此当采集的信号进入信号处理子系统时，信号处理子系统根据信号的高电平维持时间判断是否为高频信号，如为低频信号，继续采用10M欧输入阻抗，如为高频信号，在系统参数设置为探测器高阻输出时通过继电器自动切换到50欧输入阻抗，此时系统自动判断信号峰峰值是否有较大变化，如无变化维持50欧，如缩小，则切换回10M欧，本发明通过输入阻抗的变化，能够实现脉冲信号的准确滤波。

附图说明

图1为本发明系统结构示意图；

图2为本发明时钟基准子系统原理示意图；

图3为本发明数据采集子系统原理示意图；

图4为本发明信号处理子系统原理示意图；

图5为本发明低通滤波阻容网络原理示意图。

图6为本发明脉冲星导航试验示意图；

图7为本发明脉冲星导航试验实物示意图.

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施方式进行进一步的详细描述。

如图1所示，一种大容量和带时戳的无线数据传输采集系统包括：时钟基准子系统、数据采集子系统和信号处理子系统；

如图2所示，时钟基准子系统包括原子钟、标准源、鉴相器、VCO(压控振荡器)、DDS(直接数字频率合成器)、原子钟控制模块；

时钟基准子系统，向信号处理子系统提供时间基准频率信号；所述时间基准频率信号包括晶振信号、原子钟信号和利用GPS和BD时钟源校准后的原子钟信号；时间基准频率信号为10MHz正弦波信号，时间基准频率信号准确度为30ns，稳定度达到10^-13；

标准源，提供GPS或BD时钟源频率信号到鉴相器；

原子钟控制模块，根据相位信号及其变化率进行PD控制，输出频率调整信号到原子钟；原子钟控制模块根据相位信号及其变化率进行PD控制的具体方式如下：先设置P参数初始值为1，加倍增大，测量铷钟的输出频率是否上下抖动产生振荡；然后反过来从振荡时的比例增益P折半减小，直至振荡消失，记录此时的比例增益P，设置最终的P参数为记录值的60％，然后同理从0开始增大调节D参数，当超调出现30％时减小D参数，根据需求直到找到合适的D参数(不同的系统，D参数合适值不一样)；

如图3所示，数据采集子系统包括ADC采样模块、低通滤波阻容网络和多通道数据切换开关；

如图5所示，低通滤波阻容网络包括二极管D1、三级管T1、继电器K1、电阻R1、R2、R3、R4、R5、R6、R7和R8，电容C1、、放大器A；

二级管的正极接电源；三极管的集电极接二极管负极和继电器的控制输入端接，三极管的基级接控制输入，发射级接地。继电器的信号输入端连接BNC输入和电阻R8的一端，继电器的信号输出端连接电阻R1和电阻R2，其中R1是常闭态，R2是动作开启态；电阻R8的另一端连接放大器的正极输入端；电阻R3的一端连接放大器的负极输入端，另外一端接地；电阻R4和R5的一端分别连接放大器的正极输入端和负极输入端，另外一端分别连接电阻R7和电阻R6的一端；电阻R7和电阻R6的另一端分别与电容C1的两端相连，并且输出滤波器后的信号；

通过设置电容和电阻值，隔断频率高于500Mhz的干扰信号。输入阻抗为50欧和10M欧可切换，系统默认输入为10M欧，防止光电探测器是低阻抗输出而形成大电流烧毁，但10M欧输入阻抗对高频信号有反射作用，容易出现阻抗匹配问题导致采集到的数据振荡超调。因此，当采集的信号进入信号处理子系统时，信号处理子系统根据信号的高电平维持时间判断是否为高频信号，如为低频信号，继续采用10M欧输入阻抗，如为高频信号，在系统参数设置为探测器高阻输出时通过继电器自动切换到50欧输入阻抗，此时系统自动判断信号峰峰值是否有较大变化，如无变化维持50欧，如缩小，则切换回10M欧。

ADC采样模块，根据信号处理子系统发送的时序控制逻辑以1Ghz的采样速率，对滤波后的多通道数据切换开关选择的光脉冲信号进行实时采集，并输出到信号处理子系统；ADC采样模块通过Maxim公司的max109芯片实现。

如图4所示，信号处理子系统包括FPGA模块和无线传输网络，其中FPGA模块又包括倍频模块、数据标记模块、滤波模块、乒乓控制模块、第一片内RAM、第二片内RAM、片外RAM和CPU核；

滤波模块，对打时戳标记后的数据，进行FIR滤波或小波变换处理；滤波模块对打时戳标记后的数据，进行FIR滤波或小波变换处理的具体方式如下：

当为小波变换滤波处理时，则选择小波基其中，a、b表示小波参数，ψ(*)表示小波基函数；考虑到系统为离散数据，因此设置尺度参数a＝2_j，平移参数b＝2_jk，小波基为其中j,k均为正整数。通过耦合进信号的光电探测器噪声特征，在matlab中仿真测试确定离散小波变换的j和k值，均可根据用户终端与FPGA的无线通信网络输入数据j,k进行设置。

当为FIR滤波处理时，则采用FIR滤波由于FIR滤波器比较占用硬件资源，因此例化前必须根据噪声模型设置好阶数L，根据采样频率fs＝1Ghz，截止频率fc＝500Mhz，采用L＝16。

乒乓控制模块，时序控制第一片内RAM和第二片内RAM，将滤波模块输出的数据存储到第一片内RAM或者第二片内RAM。若第一片内RAM满，写入第二片内RAM，并读出第一片内RAM数据写入到外部RAM，反之亦然；

乒乓控制模块，控制打时戳标记后的数据存储到第一片内RAM，并实时判断第一片内RAM是否达到规定存储量，若达到，则将打时戳标记后的数据存储到第二片内RAM，并实时判断第二片内RAM是否达到规定存储量，若达到，则重新将打时戳标记后的数据存储到第一片内RAM.

片外RAM，将第一片内RAM和第二片内RAM读出的数据存入；

无线传输网络包含mac层和物理层，其中mac层通过FPGA模块的例化IP核实现。

如图6、7所示，本发明已经经过脉冲星导航地面验证，脉冲星地面软件通过探测卫星轨道仿真、脉冲星数据库、大尺度时空转换等信息输出光子生成数据给信号控制装置，信号控制装置经过处理后输出代表光子数据的控制信号给光源驱动电路以驱动光源闪烁，光脉冲信号被光电探测器接收后转换成电脉冲信号，本发明的数据采集装置将这一电信号采集并将该信号转发到网络上的各用户终端，从而实现闭环物理仿真。

本发明能够实现以下优点，具体分析如下：

(1)本发明能够实现10ns级的精确时间同步以及原子钟时间维持功能

普通晶振输出频率的天稳定度在10^-6，恒温晶振则可实现10^-9以上的天稳定度，普通商业铷原子钟输出频率的天稳定度在10^-11之上，经过多地高精度原子钟(铷钟、铯钟、氢钟等)综合守时形成的GPS或BD时间系统，天稳定度在10^-13之上，因此，为使采集数据达到最高的时间戳标记精度，需要对时间戳标记的频率信号与GPS或BD时间系统进行校准和同步。本发明中，频率信号基准(标准源)，即输入源为GPS或BD信号，解码成1pps秒脉冲信号，也可以采用已经解码的高精度时统源(已将天线接收到的GPS或BD信号转换成1PPS秒脉冲或者10Mhz正弦波信号)，时钟基准子系统板上的铷钟(原子钟)输出的10Mhz信号与标准源信号进行鉴相比较，相位差值作为控制输入，最后由原子钟控制模块进行加权处理输出反馈控制信号，从而对原子钟进行校准，VCO AD9516为压控振荡器，具有亚皮秒级抖动性能，片内集成锁相环，可提供多路不同形式的输出时钟(8路最高250Mhz CMOS输出，2对最高800MhzLVDS输出，3对最高1.6Ghz LVPECL输出)。AD9911为ADI公司推出的一款DDS芯片，采用100Mhz频率信号作为输入，通过编程可输出任意波形信号,本设计中采用该芯片对AD9516输出的方波进行整形，从而输出标准的正弦波信号。

(2)本发明能够实现针对脉冲星信号特征的降噪处理功能

在轨飞行试验时，脉冲星辐射的光子信号转换成电信号后，不可避免的混杂了一些噪声，包括宇宙背景噪声，其他天体辐射的X射线以及探测器本身的暗电流和电路噪声，通过将许多光子脉冲到达时间数据折叠成具有一定相位的脉冲轮廓，并与标准轮廓进行对比，从而获取位置信息。当噪声过大并且噪声模型不确定时，必定影响最终折叠出的脉冲轮廓相位信息，从而影响导航精度，因此，必须对各种噪声进行降噪处理，本发明通过小波变换和FIR滤波等算法，实现降噪处理，并且本发明能够设置可切换的模式字选择去噪模式。

(3)本发明能实现多通道信号同时采集功能

本发明采用4片高速ADC对光电脉冲进行4个通道每通道1Ghz采样速率、8位电压幅值精度的数据采集，每个通道的采样时序逻辑均由FPGA同一时钟进行控制，因此，单个脉冲到达时间的测量精度为1ns，如将4通道串联起来则可实现0.25ns的采样精度(可通过电路板上的跳线设置)；ADC芯片与FPGA间通过8位数据总线连接，在FPGA中打上时间标记后，加上数据包帧头字，共计设置成64位字进行存储和处理

(4)本发明能够实现高速数据采集的大容量乒乓存储功能

当光电脉冲的信号电压幅值大于设定值(根据实际噪声情况可调，初值设置在30mv)，则将该采样频率下的数据打上时戳进行记录，脉冲星的实际流量大约在10^-1～10^-5个/s/cm²，考虑实际探测器面积为2000cm²，因此模拟的信号流量大约在200个/s以下，因此，进行地面试验验证时，考虑到噪声影响，设置100倍裕值，3000s的试验时间最多需要存储3000*200*100个64位字(<480M字节)。考虑到采样数据速率非常高，如仅通过外部RAM存储，两个非常短时间相邻(相隔1ns)的数据可能会因冲突而丢失，而且在存储的同时还需要读出以通过UDP网络发送给无线路由器。因此，数据存储采用两级模式，一级为片上RAM高速缓存，另一级为外部RAM大容量存储。实际中，为防止数据溢出和数据碰撞，采用64M容量的片上双口RAM(频率可达到1Ghz)以及8G字节容量的外部独立RAM进行数据存储。其中，片上高速缓存RAM还需要实现同时写入读出功能，必须在FPGA片上双口RAM中划分两个区，一个区写满之后进行读操作，写操作切换到另一个区，从而实现数据的无缝切换存储。在Xlinx公司开源IP核中提供的数据接口模块和时钟生成模块基础上，以模块化的设计方法封装了一个RAM控制器逻辑模块，在FPGA中实现了一个能够满足实际应用需求的外部DDR SDRAM控制器。

(5)本发明能够实现短时1Gbps的高速数据的无线传输功能

在FPGA的IP核例化的CPU软件程序中实现UDP通信协议，并采用Xlinx自带的IP核硬件实现以太网通信MAC(数据链路层)，物理层芯片为以太网交换芯片BCM56334和物理芯片BCM8705，内部和无线HUB间为1Gbps的RJ-45接口有线传输，无线HUB和用户终端间采样无线802.11局域网模式。

本发明未详细说明部分属本领域技术人员公知常识。

Claims

1.一种大容量和带时戳的无线数据传输采集系统，其特征在于包括：时钟基准子系统、数据采集子系统和信号处理子系统；

时钟基准子系统，向信号处理子系统提供时间基准频率信号；所述时间基准频率信号包括利用GPS或BD时钟源校准后的原子钟信号；

信号处理子系统，将时间基准频率信号进行倍频处理作为信号处理子系统的基准时钟，并根据基准时钟对数据采集子系统输出的光脉冲采集信号，进行打时戳标记，然后将打时戳标记完的数据按照一定协议进行乒乓存储，最终通过无线传输的方式将存储的数据发送至用户终端；信号处理子系统，根据基准时钟，产生时序控制逻辑并发送到数据采集子系统；

时钟基准子系统包括原子钟、标准源、鉴相器、VCO、DDS、原子钟控制模块；

标准源，提供GPS或BD时钟源频率信号到鉴相器；

VCO，将调整后的铷钟或者铯钟信号作为参考源信号，输出频率信号到DDS；

2.根据权利要求1所述的一种大容量和带时戳的无线数据传输采集系统，其特征在于：所述数据采集子系统包括ADC采样模块、低通滤波阻容网络和多通道数据切换开关；

多通道数据切换开关，根据信号处理子系统发送的时序控制逻辑，在多路光脉冲信号中选择需要采集的光脉冲信号，用于ADC采样模块采集；

3.根据权利要求1所述的一种大容量和带时戳的无线数据传输采集系统，其特征在于：所述信号处理子系统包括FPGA模块和无线传输网络，其中FPGA模块又包括倍频模块、数据采集时序逻辑模块、时戳标记模块、滤波模块、乒乓控制模块、第一片内RAM、第二片内RAM、片外RAM和CPU核；

乒乓控制模块，时序控制第一片内RAM和第二片内RAM，将滤波模块输出的数据存储到第一片内RAM或者第二片内RAM；若第一片内RAM满，写入第二片内RAM，并读出第一片内RAM数据写入到外部RAM，反之亦然；

片外RAM，将第一片内RAM和第二片内RAM读出的数据存入；

4.根据权利要求1所述的一种大容量和带时戳的无线数据传输采集系统，其特征在于：所述时间基准频率信号为10MHz正弦波信号，时间基准频率信号准确度为30ns，天稳定度达到10^-13。

5.根据权利要求1所述的一种大容量和带时戳的无线数据传输采集系统，其特征在于：原子钟控制模块根据相位信号及其变化率进行PD控制的具体方式如下：先设置P参数初始值为1，加倍增大，测量铷钟的输出频率是否上下抖动产生振荡；然后反过来从振荡时的比例增益P折半减小，直至振荡消失，记录此时的比例增益P，设置最终的P参数为记录值的60％，然后同理从0开始增大调节D参数，当超调出现30％时减小D参数，根据需求直到找到合适的D参数。

6.根据权利要求2所述的一种大容量和带时戳的无线数据传输采集系统，其特征在于：所述ADC采样模块通过Maxim公司的max109芯片实现。

7.根据权利要求2所述的一种大容量和带时戳的无线数据传输采集系统，其特征在于：低通滤波阻容网络，包括二极管、三级管、继电器、电阻R1、R2、R3、R4、R5、R6、R7和R8，电容C1、放大器；

二级管的正极接电源；三极管的集电极接二极管负极和继电器的控制输入端接，三极管的基级接控制输入，发射级接地；继电器的信号输入端连接BNC输入和电阻R8的一端，继电器的信号输出端连接电阻R1和电阻R2，其中，电阻R1是常闭态，电阻R2是动作开启态；电阻R8的另一端连接放大器的正极输入端；电阻R3的一端连接放大器的负极输入端，另外一端接地；电阻R4和R5的一端分别连接放大器的正极输入端和负极输入端，另外一端分别连接电阻R7和电阻R6的一端；电阻R7和电阻R6的另一端分别与电容C1的两端相连，并且输出滤波器后的信号。

8.根据权利要求3所述的一种大容量和带时戳的无线数据传输采集系统，其特征在于：所述乒乓控制模块，控制打时戳标记后的数据存储到第一片内RAM，并实时判断第一片内RAM是否达到规定存储量，若达到，则将打时戳标记后的数据存储到第二片内RAM，并实时判断第二片内RAM是否达到规定存储量，若达到，则重新将打时戳标记后的数据存储到第一片内RAM。

9.根据权利要求3所述的一种大容量和带时戳的无线数据传输采集系统，其特征在于：所述无线传输网络包含mac层和物理层，其中mac层通过FPGA模块的例化IP核实现。