恭喜中國科學院大氣物理研究所劉明遠獲國家專利權
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龍圖騰網恭喜中國科學院大氣物理研究所申請的專利基于FPGA的雷電信號GNSS同步高速數據采集系統獲國家發明授權專利權,本發明授權專利權由國家知識產權局授予,授權公告號為:CN119166569B 。
龍圖騰網通過國家知識產權局官網在2025-04-04發布的發明授權授權公告中獲悉:該發明授權的專利申請號/專利號為:202411290411.9,技術領域涉及:G06F13/28;該發明授權基于FPGA的雷電信號GNSS同步高速數據采集系統是由劉明遠;郄秀書;孫竹玲;蔣如斌;王東方;袁善鋒設計研發完成,并于2024-09-14向國家知識產權局提交的專利申請。
本基于FPGA的雷電信號GNSS同步高速數據采集系統在說明書摘要公布了:本發明涉及一種雷電探測采集系統。包括高速AD轉換模塊、GNSS授時單元、數據處理單元、DDR數據存儲單元、ARM處理單元,文件存儲單元,數據回傳單元。高速AD轉換模塊將雷電探測模擬信號轉變為數字信號;GNSS授時單元輸出高精度的采樣參考時鐘,保證獲取探測雷電電信號的絕對時間。數據處理單元,實現模數轉換控制、雷電探測數據獲取、時間戳獲取、預觸發與觸發控制、波峰獲取、輸出控制。FPGA邏輯門電路將處理后的數據采用DMA暫存DDR數據存儲單元,并通知ARM處理單元處理數據;ARM處理單元在接收到采集數據的通知后從DDR數據存儲單元緩存中提取相應的數據存儲至文件存儲單元,提取的峰值數據及對應的時間信息,通過數據回傳單元回傳至數據處理中心。
本發明授權基于FPGA的雷電信號GNSS同步高速數據采集系統在權利要求書中公布了:1.一種基于FPGA的雷電信號GNSS同步高速數據采集系統,其特征在于:所述的采集系統由FPGA邏輯門電路和嵌入式ARM處理器構成的核心器件及外圍單元組成,包括高速AD轉換模塊(1)、GNSS授時單元(2)、數據處理單元(3)、DDR數據存儲單元(4)、ARM處理單元(5),文件存儲單元(6),數據回傳單元(7);高速AD轉換模塊(1)將雷電探測傳感器輸出的模擬信號轉變為數字信號;GNSS授時單元(2)輸出高精度的時鐘頻率作為高速AD轉換模塊(1)的采樣參考時鐘,保證信號轉換時間的精確性,輸出的高精度整秒時鐘信號1PPS和帶有時間信息的NMEA0183數據配合采樣參考時鐘獲取探測雷電電信號的絕對時間;FPGA邏輯門電路通過編程構成數據處理單元(3),所述的數據處理單元(3)由數模轉換控制模塊、預觸發與觸發控制模塊、時間戳獲取模塊、波峰獲取模塊、輸出控制模塊、數據輸出模塊組成,數模轉換控制模塊對高速AD轉換模塊(1)進行配置,實現模數轉換控制、雷電探測數據獲取、時間戳獲取、預觸發與觸發控制、波峰獲取、輸出控制;預觸發和觸發控制模塊產生觸發信號和實現預觸發,將數字信號作為波形數據輸出;時間戳獲取模塊中通過接收GNSS授時單元(2)的1PPS和NMEA0183信號并結合觸發信號后獲取時間數據;在波峰獲取模塊中獲取波形數據中的最大值點的數值和位置并將其作為波峰數據輸出,輸出控制模塊將波形數據、時間數據和波峰數據按排定順序輸出,通過數據傳輸模塊傳輸到DDR數據存儲單元(4);所述的DDR數據存儲單元(4)為FPGA的外設器件,用于雷電數據從FPGA邏輯門電路到ARM處理單元(5)的緩存,數據處理單元(3)輸出的雷電波形數據、波峰數據、時間數據傳輸到DDR數據存儲單元(4)中暫存,再通過ARM處理單元(5)將所有數據從DDR數據存儲單元(4)中讀出并寫入文件存儲單元(6),彌補雷電信號采集與文件寫入的速度差;FPGA邏輯門電路對探測信號濾波、過采樣、希爾伯特變換計算信號幅值、觸發判斷峰值提取功能,并將處理后的數據采用DMA暫存DDR數據存儲單元(4),并通知ARM處理單元(5)處理數據;ARM處理單元(5)嵌入式操作系統,在接收到采集數據的通知后從DDR數據存儲單元(4)緩存中提取相應的數據存儲至文件存儲單元(6),提取的峰值數據及對應的時間信息,通過數據回傳單元(7)回傳至數據處理中心。
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