一种观测信号的多功能处理系统及方法技术方案

本公开提供了一种观测信号的多功能处理系统，包括：信号采集与处理前端(100)，用于接收观测信号，包括多个信号处理板(110)，每一信号处理板(110)接收预设路数的观测信号并计算观测信号的功率谱数据和基带数据；多功能数据处理后端(200)，用于对功率谱数据和基带数据进行处理，包括多种观测模式探测单元，实现对功率谱数据和基带数据进行对应的观测模式计算；射频信号多路开关(300)，用于将观测信号发送至对应的信号处理板(110)；控制计算机(400)，用于根据观测信号的路数确定调用的信号处理板(110)的数量，并控制信号处理板(110)的固件加载、参数设置以及状态监测。另外，还提供了一种观测信号的多功能处理方法。

【技术实现步骤摘要】
一种观测信号的多功能处理系统及方法
本申请涉及射电望远镜
，尤其涉及一种观测信号的多功能处理系统及方法。
技术介绍
射电天文是通过观测天体的无线电波来研究天文现象的一门学科，上世纪六十年代天文学的四大发现：类星体、脉冲星、星际分子和宇宙微波背景辐射，都是通过射电手段观测获得的。由于从遥远天体辐射的电磁波信号极其微弱，需要借助灵敏度较高的大型射电望远镜进行观测。射电望远镜观测研究目标广泛，包括：脉冲星、引力波、黑洞、恒星形成与演化、暂现源、星系等基础科学研究，同时也可应用于卫星轨道测量、深空探测等。天文终端系统对望远镜接收的天体信号进行采集，根据观测科学目标进行相应的信号处理，是射电望远镜系统信号链路的最后环节，与观测研究任务的联系非常紧密，天文终端的性能好坏直接影响到科学观测任务的成功与否和数据质量是否符合要求。按照不同类型观测研究对射电天文信号处理原理的不同，天文终端大体可分为总功率计、偏振计、频谱仪、脉冲星消色散仪和基带数据记录仪等。不同观测研究对仪器设备的性能指标要求差异较大，对数据存储的格式也有所区别。为满足不同科学目标观测需求，射电望远镜一般装配多台不同频段、不同类型的接收机，接收机的宽带和波束的数量都不同。如采用分立式天文终端，每台接收机都需要配备一套独立的观测终端系统，每种观测研究针对每台接收机频段都需要开发一套单独的信号处理软件，造价高、系统复用度低，同时，观测员需要熟悉掌握每套系统的操作流程，出错概率大。
技术实现思路
(一)要解决的技术问题本申请提供了一种观测信号的多功能处理系统及方法，至少解决以上技术问题。(二)技术方案本公开提供了一种观测信号的多功能处理系统，包括：信号采集与处理前端100，用于接收观测信号，包括多个信号处理板110，每一信号处理板110接收预设路数的观测信号并计算观测信号的功率谱数据和基带数据；多功能数据处理后端200，用于对功率谱数据和基带数据进行处理，包括多种观测模式探测单元，实现对功率谱数据和基带数据进行对应的观测模式计算；射频信号多路开关300，用于将观测信号发送至对应的信号处理板110；控制计算机400，用于根据观测信号的路数确定调用的信号处理板110的数量，并控制信号处理板110的固件加载、参数设置以及状态监测。可选地，多种观测模式探测单元至少包括脉冲星探测单元、暂现源探测单元、分子谱线探测单元、总功率探测单元以及基带数据探测单元，其中，脉冲星探测单元用于实现对脉冲星信号的探测，暂现源探测单元用于实现暂现源的探测，分子谱线探测单元用于实现对分子谱线的探测，总功率探测单元用于获得信号的流量强度，基带数据探测单元用于对信号进行信道划分。可选地，多功能数据处理后端200还包括多个数据分配器，每一数据分配器与至少一个观测模式探测单元连接。可选地，多功能数据处理后端200包括一数据缓冲区，用于缓冲数据，一数据分配器与数据缓冲区连接。可选地，还包括高速数据网络500，信号采集与处理前端100将功率谱数据和基带数据通过高速数据网络500传输至多功能数据处理后端200。可选地，还包括存储模块600，多功能数据处理后端200通过高速数据网络500将多功能数据处理后端200处理后的数据存储于存储模块600。可选地，还包括低速数据网络700和慢速存储模块800，控制计算机400通过低速数据网络700控制信号处理板的固件加载、参数设置以及状态监测，并通过低速数据网络700将参数设置信号以及监测日志存储至慢速存储模块800。可选地，还包括频率综合器900以及氢原子钟1000，其中，频率综合器900用于为信号采集与处理前端100提供采样时钟，氢原子钟1000用于为频率综合器900提供10M参考频率以及为信号采集与处理前端100提供1pps同步信号。可选地，信号处理板110包括信号采样单元111、功率谱数据转换单元112、基带数据转换单元113以及格式器114，其中，信号采样单元111用于采集观测信号，并将观测信号发送至功率谱数据转换单元112和基带数据转换单元113获得所述功率谱数据和基带数据，格式器114将功率谱数据和基带数据转换格式后输出。另一方面，本公开提供了一种基于上述观测信号的多功能处理系统的处理方法，包括：S1，射频信号多路开关300接收观测信号并将观测信号分成多路信号发送至信号采集与处理前端100；S2，控制计算机400根据观测信号的路数确定调用的信号处理板的数量，并控制信号处理板的固件加载、参数设置以及状态监测；S3，信号处理板将观测信号转换为功率谱数据和基带数据发送至多功能数据处理后端200；S4，多功能数据处理后端200选择对应观测模式探测单元对功率谱数据和基带数据进行处理。(三)有益效果本申请提供了一种观测信号的多功能处理系统及方法，开发多种观测模式的信号采集和数据处理固件程序，适用于单波束、多波束和超宽带等多种类型接收机信号采集与处理；开发脉冲星、暂现源、分子谱线、总功率、基带数据等多种观测模式，根据观测科学目标加载相应软件和固件程序，根据信号接入速率和数量调整计算资源规模，系统复用度高、功能强大，系统灵活度高、可扩展性强；通过在信号采集与处理前端中同时计算并输出功率谱和数字基带两种格式的数据，可以满足观测研究对不同数据类型的并行需求，还可以实现望远镜多种观测目标的同时观测。附图说明图1示意性示出了根据本公开实施例的观测信号的多功能处理系统的结构示意图；图2示意性示出了根据本公开实施例的多功能数据处理后端的结构示意图；图3示意性示出了根据本公开实施例的基于图1所示的观测信号的多功能处理系统的处理方法的流程图。具体实施方式一种观测信号的多功能处理系统，如图1所示，包括信号采集与处理前端100、多功能数据处理后端200、射频信号多路开关300以及控制计算机400，其中：信号采集与处理前端100，用于接收观测信号，包括多个信号处理板110，每一信号处理板110接收预设路数的观测信号并计算所述观测信号的功率谱数据和基带数据；多功能数据处理后端200，用于对功率谱数据和基带数据进行处理，包括多种观测模式探测单元，实现对功率谱数据和基带数据进行对应的观测模式计算；射频信号多路开关300，用于将观测信号发送至对应的所述信号处理板110；控制计算机400，用于根据观测信号的路数确定调用的信号处理板110的数量，并控制信号处理板110的固件加载、参数设置以及状态监测。为使本专利技术的目的、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，对本专利技术进一步详细说明。信号采集与处理前端100包括多个信号处理板110，每个信号处理板110包括信号采样单元111、功率谱数据转换单元112、基带数据转换单元113以及格式器114，其中，信号采样单元111用于接收预设路数(如m路)的观测信号，功率谱数据转换单元112用于将观测信号转换为功率谱数据，基带数据转换单元113用于将观测信号转换为基带数本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种观测信号的多功能处理系统，包括：/n信号采集与处理前端(100)，用于接收观测信号，包括多个信号处理板(110)，每一所述信号处理板(110)接收预设路数的所述观测信号并计算所述观测信号的功率谱数据和基带数据；/n多功能数据处理后端(200)，用于对所述功率谱数据和基带数据进行处理，包括多种观测模式探测单元，实现对所述功率谱数据和基带数据进行对应的观测模式计算；/n射频信号多路开关(300)，用于将所述观测信号发送至对应的所述信号处理板(110)；/n控制计算机(400)，用于根据所述观测信号的路数确定调用的所述信号处理板(110)的数量，并控制所述信号处理板(110)的固件加载、参数设置以及状态监测。/n

【技术特征摘要】
1.一种观测信号的多功能处理系统，包括：
信号采集与处理前端(100)，用于接收观测信号，包括多个信号处理板(110)，每一所述信号处理板(110)接收预设路数的所述观测信号并计算所述观测信号的功率谱数据和基带数据；
多功能数据处理后端(200)，用于对所述功率谱数据和基带数据进行处理，包括多种观测模式探测单元，实现对所述功率谱数据和基带数据进行对应的观测模式计算；
射频信号多路开关(300)，用于将所述观测信号发送至对应的所述信号处理板(110)；
控制计算机(400)，用于根据所述观测信号的路数确定调用的所述信号处理板(110)的数量，并控制所述信号处理板(110)的固件加载、参数设置以及状态监测。


2.根据权利要求1所述的系统，所述多种观测模式探测单元至少包括脉冲星探测单元、暂现源探测单元、分子谱线探测单元、总功率探测单元以及基带数据探测单元，其中，脉冲星探测单元用于实现对脉冲星信号的探测，暂现源探测单元用于实现暂现源的探测，分子谱线探测单元用于实现对分子谱线的探测，总功率探测单元用于获得信号的流量强度，基带数据探测单元用于对信号进行信道划分。


3.根据权利要求2所述的系统，所述多功能数据处理后端(200)还包括多个数据分配器，每一数据分配器与至少一个所述观测模式探测单元连接。


4.根据权利要求3所述的系统，所述多功能数据处理后端(200)包括一数据缓冲区，用于缓冲数据，一所述数据分配器与所述数据缓冲区连接。


5.根据权利要求1所述的系统，还包括高速数据网络(500)，所述信号采集与处理前端(100)将所述功率谱数据和基带数据通过所述高速数据网络(500)传输至所述多功能数据处理后端(200)。


6.根据权利要求5所述的系统，还包括存储模块(600)，所述多功能数据处理后端(200)通过所述高速数据网络(500)将所述多功能...

【专利技术属性】
技术研发人员：裴鑫，李健，段雪峰，陈卯蒸，马军，王娜，
申请(专利权)人：中国科学院新疆天文台，
类型：发明
国别省市：新疆;65