恭喜中国科学院大气物理研究所刘明远获国家专利权
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龙图腾网恭喜中国科学院大气物理研究所申请的专利基于FPGA的雷电信号GNSS同步高速数据采集系统获国家发明授权专利权,本发明授权专利权由国家知识产权局授予,授权公告号为:CN119166569B 。
龙图腾网通过国家知识产权局官网在2025-04-04发布的发明授权授权公告中获悉:该发明授权的专利申请号/专利号为:202411290411.9,技术领域涉及:G06F13/28;该发明授权基于FPGA的雷电信号GNSS同步高速数据采集系统是由刘明远;郄秀书;孙竹玲;蒋如斌;王东方;袁善锋设计研发完成,并于2024-09-14向国家知识产权局提交的专利申请。
本基于FPGA的雷电信号GNSS同步高速数据采集系统在说明书摘要公布了:本发明涉及一种雷电探测采集系统。包括高速AD转换模块、GNSS授时单元、数据处理单元、DDR数据存储单元、ARM处理单元,文件存储单元,数据回传单元。高速AD转换模块将雷电探测模拟信号转变为数字信号;GNSS授时单元输出高精度的采样参考时钟,保证获取探测雷电电信号的绝对时间。数据处理单元,实现模数转换控制、雷电探测数据获取、时间戳获取、预触发与触发控制、波峰获取、输出控制。FPGA逻辑门电路将处理后的数据采用DMA暂存DDR数据存储单元,并通知ARM处理单元处理数据;ARM处理单元在接收到采集数据的通知后从DDR数据存储单元缓存中提取相应的数据存储至文件存储单元,提取的峰值数据及对应的时间信息,通过数据回传单元回传至数据处理中心。
本发明授权基于FPGA的雷电信号GNSS同步高速数据采集系统在权利要求书中公布了:1.一种基于FPGA的雷电信号GNSS同步高速数据采集系统,其特征在于:所述的采集系统由FPGA逻辑门电路和嵌入式ARM处理器构成的核心器件及外围单元组成,包括高速AD转换模块(1)、GNSS授时单元(2)、数据处理单元(3)、DDR数据存储单元(4)、ARM处理单元(5),文件存储单元(6),数据回传单元(7);高速AD转换模块(1)将雷电探测传感器输出的模拟信号转变为数字信号;GNSS授时单元(2)输出高精度的时钟频率作为高速AD转换模块(1)的采样参考时钟,保证信号转换时间的精确性,输出的高精度整秒时钟信号1PPS和带有时间信息的NMEA0183数据配合采样参考时钟获取探测雷电电信号的绝对时间;FPGA逻辑门电路通过编程构成数据处理单元(3),所述的数据处理单元(3)由数模转换控制模块、预触发与触发控制模块、时间戳获取模块、波峰获取模块、输出控制模块、数据输出模块组成,数模转换控制模块对高速AD转换模块(1)进行配置,实现模数转换控制、雷电探测数据获取、时间戳获取、预触发与触发控制、波峰获取、输出控制;预触发和触发控制模块产生触发信号和实现预触发,将数字信号作为波形数据输出;时间戳获取模块中通过接收GNSS授时单元(2)的1PPS和NMEA0183信号并结合触发信号后获取时间数据;在波峰获取模块中获取波形数据中的最大值点的数值和位置并将其作为波峰数据输出,输出控制模块将波形数据、时间数据和波峰数据按排定顺序输出,通过数据传输模块传输到DDR数据存储单元(4);所述的DDR数据存储单元(4)为FPGA的外设器件,用于雷电数据从FPGA逻辑门电路到ARM处理单元(5)的缓存,数据处理单元(3)输出的雷电波形数据、波峰数据、时间数据传输到DDR数据存储单元(4)中暂存,再通过ARM处理单元(5)将所有数据从DDR数据存储单元(4)中读出并写入文件存储单元(6),弥补雷电信号采集与文件写入的速度差;FPGA逻辑门电路对探测信号滤波、过采样、希尔伯特变换计算信号幅值、触发判断峰值提取功能,并将处理后的数据采用DMA暂存DDR数据存储单元(4),并通知ARM处理单元(5)处理数据;ARM处理单元(5)嵌入式操作系统,在接收到采集数据的通知后从DDR数据存储单元(4)缓存中提取相应的数据存储至文件存储单元(6),提取的峰值数据及对应的时间信息,通过数据回传单元(7)回传至数据处理中心。
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