基于动态延时补偿的重采样方法、装置和系统制造方法及图纸

本发明专利技术涉及信号处理技术领域，具体提出一种基于动态延时补偿的重采样方法、装置和系统，重采样装置包括原始信号采集模块、缓存阵列、写控制器、读控制器、重排模块和通信模块，原始信号采集模块用于采集原始天线信号并将信号抽取为多路并行输出；缓存阵列用于缓存信号；写控制器用于控制信号写入缓存阵列；读控制器用于控制缓存阵列数据读出；重排模块用于缓存阵列输出的多路并行信号重排；通信模块用于更新待补偿延时等参数。本发明专利技术通过动态延时补偿，能够实时补偿天线到接收机的传输延时差，不要求传输线缆等长，有益于机房布局布线，还能够实时补偿观测源到不同天线的传输延时差，实现实时调整观测方向，提高指向精度，增强观测能力。

【技术实现步骤摘要】
基于动态延时补偿的重采样方法、装置和系统
本专利技术涉及信号处理
，具体涉及一种基于动态延时补偿的重采样方法、装置和系统。
技术介绍
在射电天文科学观测中，使用的望远镜有两种类型，一种是单天线射电望远镜，另一种是干涉阵列望远镜。其中，干涉阵列望远镜由众多小天线构成，以获得更广的视场、更高精度的观测。这些小天线按照一定的形状布局。在合成指向精确的实时数字波束来进行射电天文观测时，必须对不同天线之间由于几何位置产生的延时进行补偿，实现信号的重采样。补偿的延时差可以由天线的位置以及观测源的方向即波束方向确定，包括各个天线到接收机的传输延时差和观测源到各个天线的传输延时差。现有技术中一般采用等长线缆，解决不同天线到接收机的距离差异导致的传输延时差。这种使用等长线缆的方法不利于机房布局布线，而且不经济。另外，一般只对准天线正上方天区进行巡天观测，那么观测源发出的信号可看作是同时到达各个天线。其缺点是无法同时观测多个不同指向的天区，灵活性不足。所以，当前的技术方案无法实现经济的、灵活的、实时的延时补偿，无法实时调整观测波束方向，不能满足射电天文科学观测的现有需求。因此，本领域需要一种新的基于动态延时补偿的重采样方法、装置和系统来解决上述问题。
技术实现思路
为了解决现有技术中的上述问题，本专利技术提供了一种基于动态延时补偿的重采样装置，重采样装置包括原始信号采集模块、缓存阵列、写控制器、读控制器、重排模块和通信模块，通信模块分别与写控制器和读控制器通信连接，原始信号采集模块、写控制器、读控制器和重排模块分别与缓存阵列通信连接，其中，原始信号采集模块用于原始天线信号的实时采集，并根据实际应用中的信号采样频率和重采样装置的最高处理频率，将实时采集到的信号抽取为多路并行输出；缓存阵列用于缓存实时采集到的信号，缓存区数量由抽取的信号路数决定；写控制器用于控制采集到的信号实时写入缓存阵列；读控制器用于控制缓存阵列中各个缓存区的数据读出；重排模块用于缓存阵列输出的多路并行信号的重排；通信模块用于更新待补偿延时等参数。此外，本专利技术还提供了一种重采样系统，该重采样系统包括上位机和至少两个上述的重采样装置，其中，上位机与每个重采样装置通信连接。另外，本专利技术又提供了一种上述重采样系统的重采样方法，该重采样方法包括：原始信号采集模块在重采样装置上电后，进行信号采样；通信模块在接收到上位机下发的开始工作指令后，通知写控制器同步触发缓存阵列的写操作；写控制器在工作过程中，根据实时更新的待补偿延时以及缓存阵列的读操作完成情况，对缓存阵列的写操作进行复位；读控制器根据实时更新的待补偿延时以及缓存阵列的写操作完成情况，同步触发缓存阵列的读操作；重排模块根据待补偿延时，对缓存阵列输出的多路并行信号进行重排，使得延时补偿精度等于信号采样周期。在上述重采样方法的优选技术方案中，在“通知写控制器同步触发缓存阵列的写操作”的步骤的同时，重采样方法还包括：缓存阵列中各个缓存区从地址0开始连续写入原始信号采集模块的多路并行输出。在上述重采样方法的优选技术方案中，重采样方法还包括：在写操作地址为M/N+1时，触发读控制器进行缓冲阵列的读操作，其中，M为最大的待补偿采样周期数量，N为抽取倍数。在上述重采样方法的优选技术方案中，在上位机给通信模块下发开始工作指令之前，重采样方法还包括：重排模块初始化排序规则。在上述重采样方法的优选技术方案中，排序规则为：Z0＝Ym％N，Z1＝Ym％N+1，……，ZN-m％N-1＝YN-1，ZN-m％N＝Y0，……，ZN-1＝Ym％N-1，其中，Yi表示第i+1缓存的输出，Zi表示重排后的第i路信号输出，m为当前重采样装置的待补偿采样周期数量。在上述重采样方法的优选技术方案中，在“缓存阵列中各个缓存区从地址0开始连续写入原始信号采集模块的多路并行输出”的步骤之前，重采样方法还包括：重排模块更新排序规则。在上述重采样方法的优选技术方案中，重采样方法还包括：读控制器一旦接收到通信模块更新待补偿延时参数的通知，立即监控缓存阵列的输出，待其完成一段完整信号输出，立即停止读操作。在上述重采样方法的优选技术方案中，重采样方法还包括：若m％N≤i，则第i+1缓存的起始读地址为m/N，读地址递增至最大值后归零，再递增，以此循环操作；若m％N>i，则第i+1缓存的起始读地址为m/N+1，读地址递增至最大值后归零，再递增，以此循环操作。本领域技术人员能够理解的是，在本专利技术的优选技术方案中，通过动态延时补偿，能够实时补偿天线到接收机的传输延时差，不要求传输线缆等长，有益于机房布局布线，减少线缆开销；还能够实时补偿观测源到不同天线的传输延时差，实现实时调整观测方向，提高指向精度，增强科学装置的观测能力。附图说明图1为本专利技术的重采样装置的结构示意图。附图标记列表:10、重采样装置；11、原始信号采集模块；12、缓存阵列；13、写控制器；14、读控制器；15、重排模块；16、通信模块。具体实施方式下面参照附图来描述本专利技术的优选实施方式。本领域技术人员应当理解的是，这些实施方式仅仅用于解释本专利技术的技术原理，并非旨在限制本专利技术的保护范围。需要说明的是，在本专利技术的描述中，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。此外，还需要说明的是，在本专利技术的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域技术人员而言，可根据具体情况理解上述术语在本专利技术中的具体含义。本专利技术的重采样系统包括上位机和与上位机通信连接的至少两个重采样装置，参照图1，重采样装置10包括原始信号采集模块11、缓存阵列12、写控制器13、读控制器14、重排模块15及通信模块16，其中，通信模块16分别与写控制器13和读控制器14通信连接，原始信号采集模块11、写控制器13、读控制器14和重排模块15分别与缓存阵列12通信连接，原始信号采集模块11用于实时采集天线信号，通信模块16用于实时更新待补偿延时等参数，缓存阵列12用于缓存实时采集到的信号，写控制器13用于控制采集到的信号实时写入缓存阵列12，读控制器14用于控制缓存阵列中各个缓存区的数据读出，重排模块15用于缓存阵列输出的多路并行信号的重排。在实际应用中，原始信号采集模块11的采样频率可能远大于重采样装置10的最高处理频率，则需要将采集到的信号抽取为多路输出，记N为抽取倍数，Xi表示原始信号采集模块11中抽取后的第i路并行输出，其中，0≤i＜N。通信模块16接收的上位机指令类型有重采样装置10开始工作指令、待补偿延时参数更新指令。通信模块16会根据接收到的指令类型，通知写控制器13和读控制器14进行相应的写/读操作。写控制器13与读控制器14相互配合，实现动态延时补偿的核心功能。其运行状态分为两个阶段：第一阶段是重采样装置10上电启动工作，第二阶段是重采样转置10工作过程中。重排模块16根据待补偿延时，对缓存阵列12输出的多路并行信号进行重排，实现延时补偿精度等于信号采样周期。Yi表示第i+1缓存的输出，本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于动态延时补偿的重采样装置，其特征在于，所述重采样装置包括原始信号采集模块、缓存阵列、写控制器、读控制器、重排模块和通信模块，所述通信模块分别与所述写控制器和所述读控制器通信连接，所述原始信号采集模块、所述写控制器、所述读控制器和所述重排模块分别与所述缓存阵列通信连接，其中，所述原始信号采集模块用于原始天线信号的实时采集，并根据实际应用中的信号采样频率和所述重采样装置的最高处理频率，将实时采集到的信号抽取为多路并行输出；所述缓存阵列用于缓存实时采集到的信号，缓存区数量由抽取的信号路数决定；所述写控制器用于控制采集到的信号实时写入所述缓存阵列；所述读控制器用于控制所述缓存阵列中各个缓存区的数据读出；所述重排模块用于所述缓存阵列输出的多路并行信号的重排；所述通信模块用于更新待补偿延时等参数。

【技术特征摘要】
1.一种基于动态延时补偿的重采样装置，其特征在于，所述重采样装置包括原始信号采集模块、缓存阵列、写控制器、读控制器、重排模块和通信模块，所述通信模块分别与所述写控制器和所述读控制器通信连接，所述原始信号采集模块、所述写控制器、所述读控制器和所述重排模块分别与所述缓存阵列通信连接，其中，所述原始信号采集模块用于原始天线信号的实时采集，并根据实际应用中的信号采样频率和所述重采样装置的最高处理频率，将实时采集到的信号抽取为多路并行输出；所述缓存阵列用于缓存实时采集到的信号，缓存区数量由抽取的信号路数决定；所述写控制器用于控制采集到的信号实时写入所述缓存阵列；所述读控制器用于控制所述缓存阵列中各个缓存区的数据读出；所述重排模块用于所述缓存阵列输出的多路并行信号的重排；所述通信模块用于更新待补偿延时等参数。2.一种基于动态延时补偿的重采样系统，其特征在于，所述重采样系统包括上位机和至少两个权利要求1所述的重采样装置，其中，所述上位机与每个所述重采样装置通信连接。3.一种权利要求2所述的重采样系统的重采样方法，其特征在于，所述重采样方法包括：所述原始信号采集模块在所述重采样装置上电后，进行信号采样；所述通信模块在接收到所述上位机下发的开始工作指令后，通知所述写控制器同步触发所述缓存阵列的写操作；所述写控制器在工作过程中，根据实时更新的待补偿延时以及所述缓存阵列的读操作完成情况，对所述缓存阵列的写操作进行复位；所述读控制器根据实时更新的待补偿延时以及所述缓存阵列的写操作完成情况，同步触发所述缓存阵列的读操作；所述重排模块根据待补偿延时，对所述缓存阵列输出的多路并行信号进行重排，使得延时补偿精度等于信号采样周期。4.根据权利要求3所述的重采样方法，其特征在于，...

【专利技术属性】
技术研发人员：舒琳，蒿杰，宋亚芳，赵良田，吕志丰，范秋香，冯卉，
申请(专利权)人：中国科学院自动化研究所，
类型：发明
国别省市：北京,11