本实用新型涉及二次雷达询问应答信号时序数据记录装置。
背景技术：
二次雷达概念：二次雷达一般用于空中交通管制或者武器系统之间的敌我属性识别。二次雷达由询问机和应答机组成，采用一问一答的方式，获得目标相关信息。询问机负责“问”目标，也就是发出询问信号（脉冲串），目标上的应答机负责“答”，也就是接收询问信号后发出应答信号（脉冲串），询问机接收目标的应答信号，通过解析应答信号获得被询问目标的“批号、高度、敌友”等信息。
技术实现要素：
本实用新型所要解决的技术问题总的来说是提供一种二次雷达询问应答信号时序数据记录装置。在二次雷达应答机接收询问脉冲串信号以及发出应答脉冲串信号时，记录询问脉冲与应答脉冲的发生时间（脉冲串开始上升沿时刻和脉冲串结束下降沿时刻），并且提供人机交互和记录时序数据导出功能。
为解决上述问题，本实用新型所采取的技术方案是：
一种二次雷达询问应答信号时序数据记录装置，包括
主控制器，是数据记录装置的核心，负责对各类数据进行融合和记录；其内部具有存储单元，存储单元用于对数据进行有效保存；外部通过cpci总线交互有gps模块及ad模块，通过gps模块及ad模块以获取位置、时钟信息以及询问、应答脉冲；
gps模块通过外接天线以获取卫星信号；gps模块的内部接收机完成信号处理后通过uart总线和中断为主控制器提供定位、时间以及1pps脉冲信息；
ad模块，拥有两个独立采样通道分别对询问和应答脉冲检波信号进行采集，并通过内置gps授时的计时器为给采集数据提供时间戳信息，并利用dma技术把a/d转换数据直接写入主控制器内存。
作为上述技术方案的进一步改进：
gps模块与主控制器的fpga系统之间有两部分通信，一部分是通过uart读取实时时间和位置信息，另一部分为脉冲，用于时间校正以及计时；
以太网通信接口，是主控制器的延伸接口，为操作人员提供远程控制手段。
用于完成主控制器的数据导出的总线接口。
包括与主控制器电连接的显示器和键盘，用于现场控制及应答事件显示。
其软件功能架构包括系统管理和交互模块、ad数据处理模块、位置信息处理模块以及数据管理模块，
其中，系统管理和交互模块，基于主控制器；
ad数据处理模块，基于ad模块，负责处理从舰载应答机获取的询问脉冲和应答脉冲数据，分为ad事件处理前半部和ad事件处理后半部两部分：
ad事件处理前半部模块，有应用软件系统内部最高的执行优先级，其主要作用是等待ad采样通知的达到，并立即推送至缓存管道；
ad事件处理后半部模块，则按一般优先级，
具有fifo管道，以获取前半部生成的数据送达信息，并以三级流水线方式分步对数据进行读取、预处理、标记和结构化工作，输出端连接有数据管理模块，数据管理模块接收采集数据的推送；
还具有
位置信息处理模块，包括gps模块；
数据管理模块负责数据的存储、导出以及数据库管理；其中，
底层具有数据库操作模块为其它功能模块提供同步的操作支持，
数据存储模块和数据提取模块分别负责具体的存储和导出操作，
数据服务控制模块其它模块进行控制调度。
本实用新型设计合理、成本低廉、结实耐用、安全可靠、操作简单、省时省力、节约资金、结构紧凑且使用方便。
附图说明
图1是本实用新型的数据记录装置模块组成示意图。
图2是本实用新型的数据记录装置模块交联关系图。
图3是本实用新型的cpci模块结构示意图。
图4是本实用新型的信号处理流程。
图5是本实用新型的具有时间戳的数据帧。
图6是本实用新型的软件运行框架图。
图7是本实用新型的软件结构图。
具体实施方式
如图1-7，本实用新型包括主控制器，是数据记录装置的核心，负责对各类数据进行融合和记录；其内部具有存储单元，存储单元用于对数据进行有效保存；外部通过cpci（pcie）总线交互有gps模块及ad模块，通过gps模块及ad模块以获取位置、时钟信息以及询问、应答脉冲；
主控制器选用成熟工业级货架产品，内置inteli5四核处理器，主频为2.1ghz搭载2g及以上内存，板载10/100/1000m自适应以太网接口和其它常用接口。内置的存储单元采用电子固态硬盘（存储容量64g），具有抗震性能强、可靠性稳定性高的特点，硬盘实际平均读取速度达到400mb/s，写盘速度可达90mb/s，完全满足记录和导出的要求。
gps模块通过外接天线以获取卫星信号；gps模块的内部接收机完成信号处理后通过uart总线和中断为主控制器提供定位、时间以及1pps脉冲信息；
gps模块采用u-bloxneo-m8t模块，主要特征为高精度精密授时，能根据任何一种国际标准提供时间，由于具备位置测量(survey-in)与单卫星授时的特性，因此在只有一颗卫星提供信号的情况下也可增加授时精确度与授时可用性。环境状况良好时，其理论授时精度小于20ns（综合精度预计为1us以内）两路时间脉冲输出，脉冲频率可设，最高可达10mhz。模块与fpga系统主要有两部分通信，一部分是通过uart读取实时时间和位置信息，另一部分为time-pulse接口，0.25hz-40mhz脉冲，用于时间校正以及精确计时。
ad模块，拥有两个独立采样通道分别对询问和应答脉冲检波信号进行采集，并通过内置gps授时的高精度计时器为给采集数据提供精确的时间戳信息，并利用dma技术把a/d转换数据直接写入主控制器内存。
以太网通信接口，是主控制器的延伸接口，为操作人员提供远程控制手段。
usb接口，用于完成主控制器的数据导出的总线接口。
人机交互面板，包括与主控制器电连接的显示器和键盘，用于现场控制及应答事件显示等。
数据记录装置作为存储单元及控制的重要设备，采用cpci3u总线结构与主控制器电连接，cpci是技术是现行应用最为广泛的高性能工业计算机总线标准，其具有极高的耐用性、抗震性和通风性，大量应用于工业及军事领域。具体设计上，将采用cpci3u四槽结构，其组成框图如图3所示：
工作流程：为节省数据存储空间，数据记录装置只在有询问/应答脉冲的时刻才采集数据，其他时间不采集数据。
ad采集模块接受启动指令后，通过放大器与滤波器进行信号放大滤波，通过模数转换模块进行模数转换与数据采集，并结合时标持续交送到主控制保密器，主控制器完全记录门限或根据指令设定的筛选条件（特征比较处理后）进行存储；这种实现方式可以在很大程度上增强数据记录的灵活性。数据采集、存储的基本工作流程如图4所示。
首先，设备在启动ad采集后，将持续对数据接口进行数据采集；然后，当脉冲检波信号（正常信号或杂波）到达后，将先经过ad转换成数字信号，并交由fpga进行处理；其次，fpga内部具有一个通过gps授时维护的计时器，工作后，fpga将为所有的采样数据标定一个时间戳，此时，采集到的原始数据都将被封装成具有时间信息的数据帧，如图5所示；再次，这些具有时间戳信息的数据帧会按照fifo（first-in-first-out）的顺序经过cpci总线传输到主控制器；之后，主控制器按照设定的筛选条件（记录门限、特征比较处理）对数据进行筛选；最后，主控制器会将这些筛选后的数据进行结构化，之后写入存储单元执行存储。
本发明软件设计如下，软件框架如图6-7。
数据记录装置的核心功能是采集、记录从舰载应答机发出的询问脉冲和应答脉冲（以及捕获到这些脉冲的时间），为事后分析提供数据支撑，所以，对于数据记录装置软件，其核心任务就是：完成数据的采集、记录（及管理），并在需要时导出格式化的数据，其运行框架如图6所示：
软件运行时需要从ad模块获取带有时间戳信息的脉冲数据，并从“gps模块”获取位置信息加注到采集数据中完成存储，当用户发起请求时，将通过usb接口进行数据导出。此外，用户可以通过以太网接口对设备进行远程控制。
软件从功能架构划分了4个模块，分别是系统管理和交互模块、ad数据处理模块、位置信息处理模块以及数据管理模块，其中系统管理和交互模块是整个系统的主控模块，同时还通过以太网接口对外提供交互。
主控模块，负责整个系统的控制；
事务接口模块，作为整个系统的外部通讯接口，以网络服务器形式为用户提供数据导出、系统控制等交互服务，同时，它也是主控模块的控制接口，用来下达各类控制指令。此外，该模块还负责人机交互
事务处理模块，与各个功能模块进行交互，协调各功能模块具体处理事务请求；
系统管理模块，负责对计算机系统产生交互，完成系统管理的相关工作；
ad数据处理模块，负责处理从舰载应答机获取的询问脉冲和应答脉冲数据，除了用于设备控制和功能调度的ad调度控制模块外，其主要功能是对原始数据进行条件筛选，该模块分为前半部和后半部两部分：
ad事件处理前半部模块，有应用软件系统内部最高的执行优先级，其主要作用是等待ad采样通知的达到，并立即推送至缓存管道。
ad事件处理后半部模块，则按一般优先级，（在稍后）通过fifo管道获取前半部生成的数据送达信息，并以三级流水线方式分步对数据进行读取、预处理、标记和结构化等工作，最后将采集数据推送给数据管理模块。
位置信息处理模块，主要负责位置信息获取和维护等功能，其中：
控制模块，一方面负责外部设备控制，另一方面控制协调内部各相关子模块的运行；
维护模块和位置信息获取模块协同完成位置信息的获取和刷新，并以读优先cache的形式提供最新的位置信息获取接口。
数据管理模块负责数据的存储、导出以及数据库管理。
其底层的数据库操作模块为其它功能模块提供同步的操作支持，数据存储模块和数据提取模块分别负责具体的存储和导出操作，数据服务控制模块其它模块进行控制调度。
1.一种二次雷达询问应答信号时序数据记录装置，其特征在于：包括
主控制器，是数据记录装置的核心，负责对各类数据进行融合和记录；其内部具有存储单元，存储单元用于对数据进行有效保存；外部通过cpci总线交互有gps模块及ad模块，通过gps模块及ad模块以获取位置、时钟信息以及询问、应答脉冲；
gps模块通过外接天线以获取卫星信号；gps模块的内部接收机完成信号处理后通过uart总线和中断为主控制器提供定位、时间以及1pps脉冲信息；
ad模块，拥有两个独立采样通道分别对询问和应答脉冲检波信号进行采集，并通过内置gps授时的计时器为给采集数据提供时间戳信息，并利用dma技术把a/d转换数据直接写入主控制器内存。
2.根据权利要求1所述的二次雷达询问应答信号时序数据记录装置，其特征在于：gps模块与主控制器的fpga系统之间有两部分通信，一部分是通过uart读取实时时间和位置信息，另一部分为脉冲，用于时间校正以及计时；
以太网通信接口，是主控制器的延伸接口，为操作人员提供远程控制手段；
usb接口，用于完成主控制器的数据导出的总线接口；
人机交互面板，包括与主控制器电连接的显示器和键盘，用于现场控制及应答事件显示。
技术总结