專利名稱：高速實時遙感數據記錄器的制作方法
技術領域：
本發明涉及高速數據采集域記錄，特別涉及遙感器的高速實時遙感數據記錄器。
背景技術：
隨著數字地球時代的到來，人們采用越來越先進的遙感手段從各種不同的頻譜來了解和觀察我們的地球和太空，從各種不同的角度對其進行深入的研究。
為此，人們需要首先把這些大量的高速數據記錄下來，然后再進行細致深入的研究和分析。
近年來，隨著遙感器測繪帶變寬，分辨力的提高，圖像灰度等級需求的增加，遙感器原始數據量增大且數據率不斷提高，例如，2000年春季的L-SAR(成像雷達)飛行，原始數據率是8Mbytes/s，而在2000年秋季改進后的L-SAR飛行，原始數據率提高到16Mbytes/s。實時處理的運算量極大，難以進行實時的精處理。因此，大容量、高速度、工作穩定、準確無誤的遙感器原始數據的記錄系統的研究就成了地面精處理和遙感器研究的必不可少的關鍵設備。如此高的數據率，用一般的設備，是無法記錄下來的，需要使用專用的高速實時記錄設備。以前，把這些海量高速的數據記錄下來要用價錢十分昂貴的專用設備，這是一般科研單位所無法承受的一大筆開支。隨著遙感技術的飛速發展，需要采集的遙感數據的速率越來越高，數據量也越來越大。這樣就出現了如何把這大量高速的原始遙感數據準確無誤的記錄下來的難題。雖然可以采用價錢十分昂貴的專用設備，但記錄的數據量也有限。而目前高性能的遙感器的一次數據采集量就高達幾十乃至幾百GB。
發明內容
本發明的目的是提供一種結構簡單、使用方便的便攜式高速數據采集記錄器。
為實現上述目的，高速實時遙感數據記錄器包括至少一塊高速PCI數據采集卡，采集遙感器的高速數據，并將采集的數據通過PCI總線存儲到計算機專用的內存緩沖區；至少一塊PCI-SCSI接口卡，通過PCI總線將計算機內存緩沖區的數據寫到大容量的SCSI存儲設備中。
本發明實現了基于微機的便攜式高速實時數據記錄器，并且結構簡單攜帶方便，是一種具有廣泛用途的高速實時數據記錄器。
圖1是本發明記錄系統結構圖；圖2是PCI數據采集卡結構框圖；圖3是本發明記錄系統的程序流程圖。
具體實施例方式
如圖1所示，在PCI局部總線上插入若干塊PCI(可編程通信接口)-SCSI(小型機系統接口)接口卡，這些PCI插卡可以自行設計，也可采用市場上合適的數據采集卡。用一塊高速PCI高速數據采集卡把遙感器的高速數據直接存取到計算機的專用的內存緩沖區，然后再把這些存入內存緩沖區中的數據通過幾塊高速PCI-SCSI卡及時寫入高速硬盤或磁帶機中作永久存儲。
如圖2所示，記錄器的數據輸入設備是一塊PCI數據采集卡，負責接收來自數據源的數據，并把數據經PCI總線傳輸到內存。時鐘信號(CLK)、觸發信號(TRIG)、32bit平行信號從遙感器的數據形成分機輸入，每時鐘32bit數據，每幀數據的前面有一個觸發信號。PCI數據采集卡的核心器件是一組64Kbyte的IDF-FIFO和一塊PLX技術公司的控制芯片PCI9080。為了保證數據記錄正確無誤，當要記錄輸入數據時，記錄程序先對數據采集卡做初始化復位和清空，并設置中斷服務程序。EPLD等待觸發信號，一旦觸發信號有效，打開輸入時鐘通路，數據就可以在時鐘的作用下輸入到采集卡的FIFO中，直到再次被初始化。EPLD中有一個計數器，記錄進入FIFO的數據量。為了防止FIFO的數據溢出，設置FIFO將要滿時計數有效，并觸發數據采集卡產生中斷并同時啟動存取操作，把數據由FIFO傳到內存。在存取的同時要不斷監測FIFO的狀態，若FIFO空，數據傳輸暫停，等待數據到來，這樣會影響PCI的突發傳輸效力。因此，每次存取傳輸的數據量不能太大，要適當，已不產生FIFO空為限。
由于用來存儲數據的硬盤和磁帶機的尋道需要時間，而數據采集卡的FIFO僅有64KB作緩沖區，如果采集卡上的數據來不及取走，FIFO將會溢出。因此，必須在內存中開辟足夠的緩沖區，緩沖數據輸入和寫到硬盤或磁帶機的速度的不匹配。由于DOS不能訪問擴展內存，而常規內存只有大約540KB可作緩沖區，且只有在常規內存緩沖區滿后，才利用二級緩沖區。因此，要在擴展內存中開辟二級緩沖區。
數據存儲設備的速度主要由SCSI總線傳輸速度、存儲設備的緩存和轉速決定。存儲設備的緩存量大小對傳輸有較大影響。緩存量小時，對于一個大數據塊，單位時間內的I/O請求次數增加，系統輔助開銷增大；緩存量增大，輔助開銷降低，系統傳輸速率增加。但當緩存容量增大到一定程度后，系統傳輸速率的變化就不大了。一般不超過磁盤的極限速率，磁盤的每次讀寫以扇區為單位，緩存的臨界點應大約在1.5倍扇區容量。尋道和等待是磁盤傳輸速度不穩定因素，通過有多個高轉速磁盤組成盤陣來減少平均尋道和等待時間。
SCSI總線對傳輸速度也有較大的影響。因為一個SCSI設備要進行數據傳輸，需要首先通過競爭獲得總線控制權；在任一時刻，一條SCSI總線上只能有一個SCSI設備獲得總線控制權，進行數據傳輸；加上考慮到優先仲裁失敗等；對同一SCSI總線上的多個磁盤同時進行讀寫的速度，比對不同SCSI總線上的多個磁盤同時讀寫速度要小。故本發明采用多個磁盤位于不同的SCSI總線上的方案來減小SCSI總線對傳輸速度的影響。
權利要求
1.一種高速實時遙感數據記錄器，包括至少一塊高速PCI數據采集卡，采集遙感器的高速數據，并將采集的數據通過PCI總線存儲到計算機專用的內存緩沖區；至少一塊PCI-SCSI接口卡，通過PCI總線將計算機內存緩沖區的數據寫到大容量的SCSI存儲設備中。
2.按權利要求1所述的數據記錄器，其特征在于所述的內存緩沖區還包括擴展的二級緩沖區。
3.按權利要求1所述的數據記錄器，其特征在于所述的高速PCI數據采集卡包括一組64K字節的IDT-FIFO和控制芯片PCI9080。
4.按權利要求1所述的數據記錄器，其特征在于所述SCSI存儲設備的緩存的臨界點是1.5倍扇區容量處。
5.按權利要求1所述的數據記錄器，其特征在于所述多個存儲設備位于不同的SCSI總線上。
全文摘要
一種高速實時遙感數據記錄器，包括至少一塊高速PCI數據采集卡，采集遙感器的高速數據，并將采集的數據通過PCI總線存儲到計算機專用的內存緩沖區；至少一塊PCI－SCSI接口卡，通過PCI總線將計算機內存緩沖區的數據寫到大容量的SCSI存儲設備中。本發明實現了基于微機的便攜式高速實時數據記錄器，并且結構簡單攜帶方便，是一種具有廣泛用途的高速實時數據記錄器。
文檔編號G06F12/00GK1489053SQ0214572
公開日2004年4月14日 申請日期2002年10月9日 優先權日2002年10月9日
發明者荊麟角, 黃立勝, 劉月花 申請人:中國科學院電子學研究所