基于数据孪生的雷达数据采集系统及其研制方法技术方案

本发明专利技术公开了一种基于数据孪生的雷达数据采集系统，包括物理实体、逼真模拟物理实体工作的虚拟模型以及孪生数据层；物理实体是执行雷达数据采集器全部要素的集合，为数据采集器实际工作的系统；虚拟模型是以物理实体为基础，结合雷达数字采集特点，建构模拟物理实体的设计方法和模块，完全模拟物理体的实际工作；孪生数据层为连接虚拟模型和物理实体的中间层。采用目前研究热点的数字孪生技术，同时开发出实际系统和完全模拟其工作的虚拟模型，以及包括各类数据产生和使用的数据层，以缩短系统研发周期，降低开发难度和技术风险。降低开发难度和技术风险。降低开发难度和技术风险。

【技术实现步骤摘要】
基于数据孪生的雷达数据采集系统及其研制方法


[0001]本专利技术涉及雷达探测领域，特别涉及一种基于数据孪生的雷达数据采集系统及其研制方法。

技术介绍

[0002]数据采集是雷达应用中数字处理的首要环节，采集得到的数据质量直接决定了雷达效能。因此，高速数据采集技术受到了越来越多的关注。数据采集装置一般与雷达其他分系统物理距离较近，甚至直接装载到雷达之上。目前，高性能的雷达信号带宽可以达到几百MHz，几GHz甚至十几GHz，这对高速采集装置的数据采样率提出极高的要求。为了满足雷达高采样率要求，数据采集采用高性能的模数转换器（analog to digital converter, ADC）实现模数转换，生成原始信号。
[0003]雷达数据采集系统研制要求极高，尤其是在高精度和高采样率的应用场景下。目前开发模式中，器件选型、布局走线、电源设计、时钟设计、电磁屏护等都会影响采集系统的性能。另外，以集成电路芯片为代表的器件性能提升速度快，要求雷达数据采集系统持续更新。这些因素要求开发者需要持续扩充器件知识储备，摸索使用方法，然后才能开发出充分发本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于数据孪生的雷达数据采集系统，其特征在于，包括物理实体、逼真模拟物理实体工作的虚拟模型以及孪生数据层；物理实体是执行雷达数据采集器全部要素的集合，为数据采集器实际工作的系统；虚拟模型是以物理实体为基础，结合雷达数字采集特点，建构模拟物理实体的设计方法和模块，完全模拟物理体的实际工作；孪生数据层为连接虚拟模型和物理实体的中间层。2.根据权利要求1所述的基于数据孪生的雷达数据采集系统，其特征在于，所述物理实体包括：模拟信号接收模块：与模拟信号大小调整模块、模拟电源/地模块、接口模块相连，数据采集器的前端模块，接收来自雷达其他分系统的输入模拟信号；模拟信号大小调整模块：与模拟信号接收模块、模拟电源/地模块和单双端信号转换模块相连，调整模拟信号的电平大小，适配ADC芯片输入信号电平范围；单双端信号转换模块：与模拟信号大小调整模块、模拟电源/地模块和ADC芯片相连，将抗噪能力弱的单端模拟输入信号转化为抗噪能力强的双端差分信号；ADC芯片：与单双端信号转换模块、ADC工作模式配置模块、ADC数据端传输模块、ADC有效位测试模块、模拟电源/地模块、数字电源/地模块、时钟模块、同步模块、程序配置模块、接口模块、时序控制模块相连，执行信号模数转换，输出数字信号；ADC工作模式配置模块：与ADC芯片、数字电源/地模块相连，控制ADC工作的寄存器配置模块，确定ADC输出信号码值、工作模式、降噪方式、直采/数字下变频；ADC数据端传输模块：与ADC芯片、数字电源/地模块相连，将采样后得到的数字信号按照设定的速率、模式进行传输；ADC有效位测试模块：与ADC芯片、数字电源/地模块相连，测试ADC输出有效位数，评估ADC转换效果；模拟电源/地模块：与模拟信号接收模块、模拟信号大小调整模块、单双端信号转换模块、ADC芯片、上电控制模块相连，设计布局ADC前端模拟部分的电源和地模块，与数字地电源隔离；数字电源/地模块：与ADC芯片、ADC工作模式配置模块、ADC数据端传输模块、ADC有效位测试模块、上电控制模块相连，设计布局ADC后端的数字部分的电源和地模块，与模拟电源/地隔离；时钟模块：与ADC芯片、程序配置模块、接口模块、时序控制模块相连，生成ADC所需各类时钟，包括采样时钟和数据传输时钟；同步模块：与ADC芯片相连，ADC多路通道间以及数据传输通道两端的同步模块；程序配置模块：与ADC芯片、时钟模块相连，配置ADC芯片以及时钟芯片工作模式、工作参数的模块，包括上位机、存储器和控制器；布局布线模块：与其他模块均相连，数据采集系统器件布局、信号走线模块；接口模块：与模拟信号接收模块、时钟模块、ADC芯片相连，包括模拟信号输入、时钟输入、数字信号输出接口；上电控制模块：模拟电源/地模块、数字电源/地模块、时序控制模块相连，控制数据采集系统的运放、时钟芯片、ADC芯片、控制器芯片、存储器芯片各个电源上电的模块；时序控制模块：与时钟模块、ADC芯片、上电控制模块相连，控制数据采集系统各个器件
的复位与上电时序的模块；ADC监控模块：与其他模块均相连，监控数据采集系统各器件运行状态的模块；电磁兼容模块：与其他模块均相连，防止电磁干扰的模块，减少空间辐射、电路板内部噪声与干扰对采集性能影响。3.根据权利要求2所述的基于数据孪生的雷达数据采集系统，其特征在于，所述虚拟模型包括器件物理模型、行为模拟模型、数据同步模型和映射吻合度判定模型；器件物理模型：建构模拟物理实体模型，包括物理实体中所有模块的虚拟模拟，实现物理实体与虚拟模型之间器件的一一对应，即物理实体中所有模块在虚拟模型的器件物理模型中都有虚拟体与之对应；行为模拟模型：虚拟模型的核心，模拟物...

【专利技术属性】
技术研发人员：蒋乐勇，田海山，张静克，王敏，宋济慈，
申请(专利权)人：湖南师范大学，
类型：发明
国别省市：