CN109581375A - 一种分布式sar原始数据回放设备 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种分布式SAR原始数据回放设备，包括：数据分路模块，用于实现对数据流的高速缓存与转发，及数据通路的切换与控制；存储模块组，与数据分路模块连接，用于实现对数据的高速存储，并对存储后的数据进行发送；IP交换模块，用于实现物理组网，将分布式SAR原始数据回放设备各内部模块和外部其它设备组建网络数据链，实现数据共享。控制模块，控制各个模块协调工作，并与数据分路模块、存储模块组之间进行高速数据交换。本发明有效缩短了SAR数据的回放时间，并提高了产品的可靠性和使用上的便捷性。

Description

一种分布式SAR原始数据回放设备

技术领域

本发明涉及合成孔径雷达原始数据回放技术领域，尤其涉及一种分布式SAR原始数据回放设备。

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，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。

SAR数据回放设备是机载合成孔径雷达的一个重要组成部分，一般用于将载机上SAR原始回波数据记录仪中的数据进行回放，以形成标准的计算机文件，并存储到硬盘中，以便事后地面精细成像使用。SAR原始数据具有数据率高，数据容量大的特点。由于时效性和外场使用环境的特殊要求，往往要求SAR原始数据回放设备具备高速、大容量和便捷性好的特点。

实践表明，SAR数据回放设备对SAR系统的研制和应用有着较大的现实意义。因为SAR数据回放是事后SAR图像地面精细处理的必备环节，且回放设备的回放速度和便携性直接影响到地面成像出图的反应时间，在一些关键任务中，这种反应时间是至关重要的。

现有的SAR数据回放设备往往存在如下缺点：

(1)数据速率难以提高，现有基于总线结构的SAR数据回放设备数据速率往往受到总线带宽的制约，因此数据回放速度难以进一步提高；

(2)数据容量难以进一步扩展，现有基于PC系统的数据回放设备外挂硬存储介质一般受到PC系统的限制，容量难以进一步扩充；

(3)便捷性、可靠性能差，现有基于PC系统的数据回放设备，往往体积比较大，并且未考虑到震动、温度等特殊环境要求。

发明内容

鉴于上述技术问题，本发明的目的在于提供一种分布式SAR原始数据回放设备，其工作原理是：利用高速存储模块的高速数据存取特性、FPGA为核心的数据分路模块的灵活性，来实现快速数据回放设备的数据高速回放、备份和发生功能。其特点是回放速率高，数据以标准文件格式保存，采用固态存储方式，并能兼容两种型号记录器。

为了达到上述目的，本发明所采用的技术方案如下：

根据本发明的一个方面，提供了一种分布式SAR原始数据回放设备，包括：

数据分路模块，用于实现对数据流的高速缓存与转发，及数据通路的切换与控制；

存储模块组，与数据分路模块连接，用于实现对数据的高速存储，并对存储后的数据进行发送；

IP交换模块，用于实现物理组网，将分布式SAR原始数据回放设备各内部模块和外部其它设备组建网络数据链，实现数据共享。

控制模块，控制各个模块协调工作，并与数据分路模块、存储模块组之间进行高速数据交换。

在本发明的某些实施例中，数据分路模块分别与USAR记录仪、SAR记录器的各自的回放数据接口连接，使USAR记录仪、SAR记录器中的数据传输至数据分路模块。

在本发明的某些实施例中，控制模块还通过RS422转换器与USAR记录仪、SAR记录器的各自的控制串口连接。

在本发明的某些实施例中，存储模块组包括4个独立的存储模块，每个存储模块包括PCIplus高速数据采集及发生模块、PC104工控计算机模块和存储介质。

在本发明的某些实施例中，分布式SAR原始数据回放设备还包括：

内部电源，用于实现电压的转换，然后给各内部模块供电；

记录器电源，用于给USAR记录仪、SAR记录器供电。

在本发明的某些实施例中，控制模块还与人机交互接口连接，实现和用户的人机交互。

在本发明的某些实施例中，分布式SAR原始数据回放设备与快视成像系统连接。

在本发明的某些实施例中，数据分路模块包括：数据驱动电路和现场可编程门阵列FPGA，将高速的数据流分解为多路相对低速的数据流，然后发送给分布式数据记录子模块。

(三)有益效果

从上述技术方案可以看出，本发明分布式SAR原始数据回放设备至少具有以下有益效果其中之一：

(1)降低了SAR数据回放设备的复杂度；

(2)降低了SAR数据回放设备生产的工作量；

(3)由于结构简单，提高了SAR数据回放设备的可靠性；

(4)提高了SAR数据回放设备的记录速度和存储容量。

附图说明

图1为本发明实施例分布式SAR原始数据回放设备的组成及原理图。

图2为本发明实施例数据分路模块的组成原理图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本发明进一步详细说明。

本发明提供了一种分布式SAR原始数据回放设备，图1为本发明实施例分布式SAR原始数据回放设备的组成及原理图。如图1所示，本发明分布式SAR原始数据回放设备包括：

数据分路模块，用于实现对数据流的高速缓存与转发，及数据通路的切换与控制；

存储模块组，与数据分路模块连接，用于实现对数据的高速存储，并对存储后的数据进行发送；

IP交换模块，用于实现物理组网，将分布式SAR原始数据回放设备各内部模块和外部其它设备组建网络数据链，实现数据共享。

控制模块，其功能是控制各个模块协调工作，并与数据分路模块、存储模块组之间进行高速数据交换。具体地，控制模块的主体是PC104嵌入式计算机，存储模块组与控制模块连接，数据分路模块通过RS485转换器与控制模块连接，IP交换模块与控制模块连接。

具体地，数据分路模块分别连接在USAR记录仪、SAR记录器的各自的回放数据接口上，使USAR记录仪、SAR记录器中的数据传输至数据分路模块，其中，USAR记录仪与数据分路模块之间设置有CamerLink到并行LVDS转换模块，用于将该模块将CamerLink接口数据转换为LVDS接口数据标准。数据分路模块与快视成像系统连接，用于数据接口和格式转换功能。

在一实施例中，存储模块组包括4个独立的存储模块，分别为第一存储模块、第二存储模块、第三存储模块、第四存储模块。每个存储模块包括PCIplus高速数据采集及发生模块、PC104工控计算机模块和存储介质。每个存储模块能够实现不小于60MBps的数据记录与发生速率，4个存储模块的功能组合能够满足不小于240MBps的指标设计要求。

作为一种具体的实施方式，控制模块还可以通过RS422转换器分别连接在USAR记录仪、SAR记录器的各自的控制串口上，控制模块还可以与快视成像系统连接，以此实现控制模块对SAR原始数据回放的综合控制。

另外，快视成像系统、IP交换模块连接在控制模块的COM2接口上，RS485转换器连接在控制模块的COM3接口上，RS422转换器连接在控制模块的COM4接口上。

本发明分布式SAR原始数据回放设备还包括：

内部电源，用于实现电压的转换，然后给内部各模块供电。内部电源外接220VAC输入电压。

记录器电源，用于给外部的记录器供电，记录器电源连接在USAR记录仪、SAR记录器的各自的电源接口上。

另外，控制模块还可以连接在人机交互接口上，用于和用户进行人机交互。

在一实施例中，如图2所示，数据分路模块包括：数据驱动电路(实现电平接口转换功能)和FPGA(提供灵活的数据通道开关切换控制功能)等部分组成。数据分路模块的功能是接收一种制式的数据流转换为另外一种制式的数据流。转换数据流的转换方式(即从哪种格式转换到哪种格式，以及哪个端口作为数据输入端口，哪个端口作为数据输出端口)由PC104根据RS-485串口接收到的指令来确定。

通过数据分路模块，可以将高速的数据流分解为多路相对低速的数据流，然后发送给分布式数据记录子模块(PC104为主体的数据记录模块)。数据分路模块的功能是对数据帧进行缓存和转发，并作数据格式和时序转换。数据分路模块的工作模式可以通过TTL串口进行设定。

在本发明一实施例中，对于相关软件的实现，在X86系统上采用64位操作系统，采用64位操作系统的优点是可以管理更大容量的存储介质，以及可以管理更大的系统内存。更大的存储介质对于长时间记录数据有着现实意义；更大的系统内存可以作为缓存用，用来平滑固态存储介质的瞬间失速现行。利用Windriver公司提供的专用驱动程序开发软件包，生成板卡的驱动。利用Microsoft公司的VC6.0或者之后的开发工具进行开发，之后编写。

至此，已经结合附图对本实施例进行了详细描述。依据以上描述，本领域技术人员应当对本发明分布式SAR原始数据回放设备有了清楚的认识。

需要说明的是，在附图或说明书正文中，未绘示或描述的实现方式，均为所属技术领域中普通技术人员所知的形式，并未进行详细说明。此外，上述对各元件和方法的定义并不仅限于实施例中提到的各种具体结构、形状或方式，本领域普通技术人员可对其进行简单地更改或替换，例如：

本发明中采用的存储模块可以用其它工控机为主体的数据采集及记录模块代替，或者其它嵌入式的数据记录模块代替。

综上所述，本发明提供一种分布式SAR原始数据回放设备。快速数据回放设备能够对数据记录器内的数据进行快速回放，能同时将回放出的数据实时发送给快视成像系统进行成像，也可以将存储的数据输出给快视成像系统进行二次成像。本发明提出的全新的分布式高速SAR原始数据回放设备，数据回放速度、数据回放容量等指标方面有了较大的改进，从而有效缩短了SAR数据的回放时间，并提高了产品的可靠性和使用上的便捷性。

在此提供的算法和显示不与任何特定计算机、虚拟系统或者其它设备固有相关。各种通用系统也可以与基于在此的示教一起使用。此外，本发明也不针对任何特定编程语言。应当明白，可以利用各种编程语言实现在此描述的本发明的内容，并且上面对特定语言所做的描述是为了披露本发明的最佳实施方式。

应该注意的是上述实施例对本发明进行说明而不是对本发明进行限制，并且本领域技术人员在不脱离所附权利要求的范围的情况下可设计出替换实施例。在权利要求中，不应将位于括号之间的任何参考符号构造成对权利要求的限制。单词“包含”不排除存在未列在权利要求中的元件或步骤。位于元件之前的单词“一”或“一个”不排除存在多个这样的元件。本发明可以借助于包括有若干不同元件的硬件以及借助于适当编程的计算机来实现。在列举了若干装置的单元权利要求中，这些装置中的若干个可以是通过同一个硬件项来具体体现。单词第一、第二、以及第三等的使用不表示任何顺序。可将这些单词解释为名称。

再者，说明书与权利要求中所使用的序数例如“第一”、“第二”、“第三”等的用词，以修饰相应的元件，其本身并不意含及代表该元件有任何的序数，也不代表某一元件与另一元件的顺序、或是制造方法上的顺序，该些序数的使用仅用来使具有某命名的一元件得以和另一具有相同命名的元件能作出清楚区分。

以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种分布式SAR原始数据回放设备，其特征在于，包括：

数据分路模块，用于实现对数据流的高速缓存与转发，及数据通路的切换与控制；

存储模块组，与数据分路模块连接，用于实现对数据的高速存储，并对存储后的数据进行发送；

IP交换模块，用于实现物理组网，将分布式SAR原始数据回放设备各内部模块和外部其它设备组建网络数据链，实现数据共享。

控制模块，控制各个模块协调工作，并与数据分路模块、存储模块组之间进行高速数据交换。

2.根据权利要求1所述的分布式SAR原始数据回放设备，其特征在于，数据分路模块分别与USAR记录仪、SAR记录器的各自的回放数据接口连接，使USAR记录仪、SAR记录器中的数据传输至数据分路模块。

3.根据权利要求2所述的分布式SAR原始数据回放设备，其特征在于，控制模块还通过RS422转换器与USAR记录仪、SAR记录器的各自的控制串口连接。

4.根据权利要求1所述的分布式SAR原始数据回放设备，其特征在于，存储模块组包括4个独立的存储模块，每个存储模块包括PCIplus高速数据采集及发生模块、PC104工控计算机模块和存储介质。

5.根据权利要求1所述的分布式SAR原始数据回放设备，其特征在于，还包括：

内部电源，用于实现电压的转换，然后给各内部模块供电；

记录器电源，用于给USAR记录仪、SAR记录器供电。

6.根据权利要求5所述的分布式SAR原始数据回放设备，其特征在于，控制模块还与人机交互接口连接，实现和用户的人机交互。

7.根据权利要求1所述的分布式SAR原始数据回放设备，其特征在于，分布式SAR原始数据回放设备与快视成像系统连接。

8.根据权利要求1所述的分布式SAR原始数据回放设备，其特征在于，数据分路模块包括：数据驱动电路和现场可编程门阵列FPGA，将高速的数据流分解为多路相对低速的数据流，然后发送给分布式数据记录子模块。