数据记录器的研究与数据源的实现

摘要

合成孔径雷达(简称SAR)在民用和军事方面得到了广泛应用，并受到了越来越多人的重视，各国均在竞相研制高分辨率、多功能、具有全数字化实时成像功能的SAR系统。相应的技术在近几年得到了飞速的发展，SAR的数据量和记录速度不断增长，现有的数据记录系统已经渐渐无法满足SAR的数据量和记录速度不断增长的需要，容量更大，记录速度更快的SAR数据记录器是当前SAR的发展方向之一。同时，在这种背景下，为了检测记录器数据传输速率以及误码率等各项性能，数据记录器的信号源的研发工作也是相当重要的。 本文的研究工作紧紧围绕对数据记录器的研究以及其信号源的研制而展开的。文章首先介绍了合成孔径雷达的基本知识，及其发展状况。然后按照其记录介质的不同，介绍了数据记录技术在当前的发展，并且介绍了高速数据记录器当前的发展状况、趋势以及数据记录器所使用接口和总线的不同技术特点及其性能对比与可行性分析。从第五章开始文章对数据源的研发工作做了详细的论述。从硬件底层设计开始到系统软硬联合调试与应用，本文从理论和工程实践两个方面对其进行了说明。 本文介绍了数字式数据记录器主要存储技术的发展；介绍了硬盘技术的发展以及突破硬盘传输速率瓶颈的磁盘阵列(RAID)和垂直存储技术等；对航天应用领域较为广泛的固态记录技术给予了关注。同时介绍了当前国内外高速数据记录器设备的发展情况。并且通过对现有高速大容量数据记录技术的比较和总结，指出了大容量数据记录器的发展前景。 本文提出了一种基于FPGA的数据记录器数据源系统的设计方案。其中，在硬件方面，从低电压差分信号(LVDS)传输方式、Spartan-3系列FPGA的功能模块以及系统编程调试模块进行了介绍；在软件方面，通过利用Verilog语言中的有限状态机(FSM)的设计方法对核心程序等进行了编写与说明。其硬件电路的设计思路和结构形式有很强的通用性和使用价值。

目录

文摘

英文文摘

声明

第1章前 言

1.1合成孔径雷达简介

1.2合成孔径雷达的发展概况

1.3我国目前合成孔径雷达发展情况

1.4本文的主要内容及贡献

第2章数据记录器存储媒质的研究与分析

2.1磁记录技术

2.1.1磁带机技术

2.1.2硬磁盘技术

2.1.3磁盘阵列技术

2.2光记录技术

2.3固态记录技术

2.3.1固态存储器分析

2.3.2固态记录技术中的关键技术

2.4小结

第3章数据记录器存储接口和总线分析

3.1 IDE(ATA)接口

3.2 SCSI总线及其设备

3.2.1 SCSI概述

3.2.2 SCSI特点

3.3 USB总线

3.3.1 USB的主要结构和传输方式

3.3.2 USB的主要特性

3.3.3 USB的发展

3.4 IEEE 1394总线

3.4.1概述

3.4.2 IEEE 1394的特点

3.4.3接口物理特质

3.4.4发展前景

3.5实际应用中的对比

3.5.1 IDE与SCSI

3.5.2 USB与IEEE1394

3.6小结

第4章数据记录器的综合分析与展望

4.1传统高速数据记录器分析与研究

4.1.1专用型存储结构

4.1.2总线型存储结构

4.1.3固态大容量存储系统

4.2对于新兴高速数据记录系统展望

4.2.1磁光存储技术

4.2.2分层存储技术

4.2.3虚拟存储技术

4.3小结

第5章数据源设计背景与开发平台概述

5.1可编程逻辑器件与FPGA简介

5.2 FPGA、DSP与实时数字信号处理

5.3 FPGA的设计流程

5.4 XILINXISE开发平台介绍

5.4.1 ISE 5.2i的主要特点

5.4.2 ISE 5.2i的集成工具及基本功能

5.5小结

第6章数据记录器数据源系统设计

6.1数据记录器数据源的硬件实现

6.1.1 FPGA模块

6.1.2低电压差分信号传输接口

6.1.3编程和调试模块

6.2数据记录器数据源的软件实现

6.2.1硬件语言的选择

6.2.2核心程序设计介绍

6.2.3程序设计的几点注意事项

6.3系统设计时的注意事项

6.3.1 PCB设计时应注意的问题

6.3.2实际工作中易忽略的问题

6.4小结

第7章系统调试与应用

7.1软件系统仿真

7.2硬件系统测试

7.2.1 FPGA系统配置概述

7.2.2 FPGA系统配置工具

7.2.3下载配置文件

7.3对记录器的测试

7.3.1数据记录器的记录

7.3.2数据回放模块

7.3.3测试结果及判定

7.4小结

第8章结束语

参考文献

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致 谢