一种发动机副谱数据采集装置的制作方法

1.本发明涉及数据采集技术领域，特别是涉及一种发动机副谱数据采集装置。


背景技术：

2.飞机在飞行时，航空发动机高速旋转的压缩机转子会对主动导引头的回波信号进行调幅和调相，这种调制效应会使主动导引头接收到信号的频域上出现发动机副谱。发动机副谱属于导引头目标特性的研究内容。
3.导引头目标特性(rcs)经过多年的研究，已经存在成熟的依据目标外形尺寸通过理论计算的工程实用计算方法，而且已经有全面的目标rcs全方向测试方法和测试数据。发动机副谱是一种特殊的目标特性，它与发动机进气口的位置、外形、尺寸，进气管的尺寸、外形，压缩机转子叶片的外形、数量、尺寸，压缩机转子的转速等因素相关，由于相关因素众多，目前尚无能够应用到工程中的实用计算模型。目前来说，发动机副谱的研究主要通过试验获取数据。
4.由于开展发动机副谱采集试验需协调多个单位，协调困难，且试验系统搭建复杂，试验步骤繁琐，通常由各项目组临时构建试验系统并自行组织试验，录取的数据很有限。而各项目组由于试验系统的异构性，采集的试验数据难以共享。随着近年来对空中加油机、空中预警指挥机、战略轰炸机、大型运输机等大型多发飞机目标特性研究的需求激增，需要全方位、多转速采集大量的发动机副谱试验数据，急需一种构建方便、操作简单的发动机副谱采集系统。
5.随着新一代防空武器的发展，对空中加油机、空中预警指挥机、战略轰炸机、大型运输机等大型飞机目标特性研究的需求激增。发动机副谱作为一种特殊的目标特性，需要全方位、多转速采集大量的发动机副谱试验数据。由于发动机副谱采集试验组织复杂，通常由各项目组自行构建试验系统并组织试验。该种试验方法存在两个问题，一是各项目功能各异、变频链路、采样率均不相同，配套的存储设备能力有限，采集的数据格式各异、甚至受限于存储速率而降低采样率，造成数据损失。


技术实现要素：

6.为解决现有技术中存在的上述问题，本发明提供了一种发动机副谱数据采集装置。
7.为实现上述目的，本发明提供了如下方案：
8.一种发动机副谱数据采集装置，包括：收发系统和存储系统；
9.所述收发系统包括多通道接收机；
10.所述存储系统包括多通道数据采集器和数据存储器；
11.所述多通道接收机与所述多通道数据采集器连接；所述多通道数据采集器与所述数据存储器连接。
12.优选地，所述收发系统还包括：馈源、发射机、发射天线和接收天线；
13.所述馈源分别与所述发射机、所述多通道接收机和所述多通道数据采集器连接；所述发射机与所述发射天线连接；所述接收天线与所述多通道接收机连接。
14.优选地，所述多通道接收机包括多条接收通道；每一所述接收通道均包括：选通开关、低噪放大器、第一混频器、第一滤波器、第二混频器、第二滤波器、衰减器、第一放大器、功分器、第三混频器、窄带滤波器、宽带滤波器、第二放大器和第三放大器；
15.所述选通开关分别与所述接收天线和所述低噪放大器连接；所述低噪放大器与所述第一混频器连接；所述第一混频器分别与所述第一滤波器和所述馈源连接；所述第一滤波器与所述第二混频器连接；所述第二混频器分别与所述第二滤波器和所述馈源连接；所述所述第二滤波器与所述衰减器连接；所述第一放大器分别与所述衰减器和所述功分器连接；所述功分器分别与所述第三混频器和所述宽带滤波器连接；所述第三混频器分别与所述馈源和所述窄带滤波器连接；所述窄带滤波器与所述第二放大器连接；所述宽带滤波器与所述第三放大器连接；所述第二放大器和所述第三放大器均与所述多通道数据采集器连接。
16.优选地，所述多通道数据采集器包括fpga、第一ddr4内存、第二ddr4内存、第一raid卡、多个固体盘和多个采集通道；
17.多个采集通道均与所述fpga连接；所述fpga分别与所述第一ddr4内存和所述第二ddr4内存连接；所述第一ddr4内存和所述第二ddr4内存均与所述第一raid卡连接；所述第一raid卡分别与多个固体盘连接，且所述第一raid卡还通过光纤与所述数据存储器连接。
18.优选地，所述数据存储器包括第二raid卡和多个硬盘；
19.所述第二raid卡通过光纤与所述第一raid卡连接，且所述第二raid卡分别与多个硬盘连接。
20.优选地，所述第一ddr4内存和所述第二ddr4内存的内存频率均为2400mhz；所述第一ddr4内存和所述第二ddr4内存的时序均为cl-16-16-16-39。
21.优选地，还包括吸波板；所述吸波板构成构成用于容纳所述发射天线的第一腔室和用于容纳接收天线的第二腔室。
22.优选地，所述接收天线为平板缝隙阵天线。
23.优选地，发射天线为透镜天线。
24.优选地，所述馈源包括：晶振、第一功分器、第一倍频器、第二倍频器、第三倍频器、第二功分器、第三功分器、第四混频器、第五混频器、第一dds、第二dds和第四放大器；
25.所述晶振与所述第一功分器连接；所述第一功分器分别与所述多通道数据采集器、所述第一放大器、所述第三倍频器、所述第二倍频器和所述第一倍频器连接；所述第一倍频器与所述第二功分器连接；所述第二功分器分别与所述第一混频器和所述第四混频器连接；所述第四混频器与所述第四放大器连接；所述第四放大器与所述发射机连接；所述第二倍频器与所述第三功分器连接；所述第三功分器分别与所述第一dds和所述第二混频器连接；所述第一dds与所述第五混频器连接；所述第五混频器与所述第四混频器连接；所述三倍频器与所述第二dds连接；所述第二dds与所述第五混频器连接。
26.根据本发明提供的具体实施例，本发明公开了以下技术效果：
27.本发明提供的发动机副谱数据采集装置，包括：收发系统和存储系统；其中，通过在收发系统中设置多通道接收机，可以实现对多象限的信号进行独立接收，以提高发动机
副谱数据接收的便捷性，通过在存储系统中设置多通道数据采集器和数据存储器，可以实现对多个通道数据的同时采集，进而提高存储速率。
28.以上的总体描述和下文中的描述仅是示例性和解释性的，不用于限制本技术。
附图说明
29.一个或多个实施例通过与之对应的附图进行示例性说明，这些示例性说明和附图并不构成对实施例的限定，附图中具有相同参考数字标号的元件示为类似的元件，附图不构成比例限制，并且其中：
30.图1为本发明提供的发动机副谱数据采集装置的结构示意图；
31.图2为本发明实施例提供的收发系统的结构示意图；
32.图3为本发明实施例提供的存储系统的结构示意图。
33.附图标记说明：
34.1发射天线，2接收天线，3频谱分析仪，4多通道数据采集器、5数据存储器，6发射机，7多通道接收机，8馈源，9吸波板，10-收发系统，11存储系统。
具体实施方式
35.为了能够更加详尽地了解本公开实施例的特点与技术内容，下面结合附图对本公开实施例的实现进行详细阐述，所附附图仅供参考说明之用，并非用来限定本公开实施例。在以下的技术描述中，为方便解释起见，通过多个细节以提供对所披露实施例的充分理解。然而，在没有这些细节的情况下，一个或多个实施例仍然可以实施。在其它情况下，为简化附图，熟知的结构和装置可以简化展示。
36.如图1所示，本发明提供的发动机副谱数据采集装置，包括：收发系统10和存储系统11。
37.收发系统10包括多通道接收机7。存储系统11包括多通道数据采集器4和数据存储器5。
38.多通道接收机7与多通道数据采集器4连接。多通道数据采集器4与数据存储器5连接。例如，多通道数据采集器4可以与数据存储器5之间通过光纤进行大数据量数据迁移。多通道数据采集器4可以对多个接收通道进行并行采样，并实现数据高速存储。数据存储器5实现大数据量采集数据安全存储。
39.通过在收发系统10中设置多通道接收机7，可以实现对多象限的信号进行独立接收，以提高发动机副谱数据接收的便捷性，通过在存储系统11中设置多通道数据采集器4和数据存储器5，可以实现对多个通道数据的同时采集，进而提高存储带宽。
40.进一步，为了提高整个装置数据接收的便捷性，本发明中采用的上述收发系统10还可以包括：馈源8、发射机6、发射天线1和接收天线2。
41.馈源8分别与发射机6、多通道接收机7和多通道数据采集器4连接。发射机6与发射天线1连接。接收天线2与多通道接收机7连接。频率源可以为多通道数据采集器4、发射机6和多通道接收机7提供基准频率和发射激励信号。发射机6可以为固态发射机6，并通过控制各级功率放大器的数量实现饱和增益下的发射功率控制，在地面静态发动机副谱数据采集试验时，配合高增益的发射天线1，可实现关闭发射机6下的数据采集工作。
42.其中，现有的数据采集装置在进行数据采集时，其发射功率较大，试验数据受到杂波的影响较严重，那么，为了降低发动机副谱数据采集装置的抗杂波干扰性能，本发明中采用的发射天线1(1)采用ka频段、40db增益透镜天线，利用ka频段窄波束的特点结合透镜天线的结构形式，发射天线1可将3db波束控制在2
°
以内。并且，透镜天线高达40db以上增益的特点，降低了整个装置对发射机6功率的要求，满足静态试验场景下低发射功率的要求，从而降低杂波能量，并且，其低副瓣、窄波束的特点，能够进一步降低旁瓣杂波的影响。本发明选用窄波束、低副瓣的平板缝隙阵天线作为接收天线2，降低主副瓣杂波的视在能量，从而降低杂波对采集数据的影响。例如，当本发明采用的接收天线2为四象限平板缝隙阵天线时，能够实现天线四象限独立接收。天线四象限通道接收的形式提供了灵活性，可在接收天线2与多通道接收机7之间增加和差器来实现三通道数据采集，也可在四通道采集后通过数字和差的方式形成数字三通道。
43.进一步，本发明上述提供的多通道接收机7可以包括多条接收通道。每一接收通道均包括：选通开关、低噪放大器、第一混频器、第一滤波器、第二混频器、第二滤波器、衰减器、第一放大器、功分器、第三混频器、窄带滤波器、宽带滤波器、第二放大器和第三放大器。
44.选通开关分别与接收天线2和低噪放大器连接。低噪放大器与第一混频器连接。第一混频器分别与第一滤波器和馈源8连接。第一滤波器与第二混频器连接。第二混频器分别与第二滤波器和馈源8连接。第二滤波器与衰减器连接。第一放大器分别与衰减器和功分器连接。功分器分别与第三混频器和宽带滤波器连接。第三混频器分别与馈源8和窄带滤波器连接。窄带滤波器与第二放大器连接。宽带滤波器与第三放大器连接。第二放大器和第三放大器均与多通道数据采集器4连接。
45.进一步，为了实现数据的快速读取和存取，本发明上述采用的多通道数据采集器4包括fpga、第一ddr4内存、第二ddr4内存、第一raid卡、多个固体盘和多个采集通道。
46.多个采集通道均与fpga连接。fpga分别与第一ddr4内存和第二ddr4内存连接。第一ddr4内存和第二ddr4内存均与第一raid卡连接。第一raid卡分别与多个固体盘连接，且第一raid卡还通过光纤与数据存储器5连接。
47.基于多通道数据采集器4的上述结构，在实施过程中，多通道数据采集器4采用两组ddr4内存实现第一级高速数据缓存。多通道数据采集器4内部fpga将多个采集通道(ad采集通道)采集到的数据存储到ddr内存中，每组ddr4内存组成双通道，并独立负责4个采集通道的数据输入。选用内存频率2400mhz、时序cl-16-16-16-39的第一ddr4内存和第二ddr4内存，并行数据写入速率可达50gb/s以上。第一级高速数据缓存除起到缓存作用外，充分利用ddr内存随机读取性能高的优点，实现采集数据的实时抽取显示。
48.多通道数据采集器4采用pcie 4.0
×
4高速固态电子盘作为第二级数据缓存。采用8块高速固态电子盘组成raid 0阵列，实现高速数据8通道并行写入，达到超过40gb/s的顺序写入速度。
49.数据存储器5作为最后一级数据存储仓库，需要提供高可靠性、大容量的数据存储，因此，本发明中采用的数据存储器5为存储磁盘阵列，其包括第二raid卡和多个硬盘。
50.第二raid卡通过光纤与第一raid卡连接，且第二raid卡分别与多个硬盘连接。
51.例如，存储磁盘阵列采用8块机械硬盘组成raid10阵列，实现4通道数据并行写入和100％数据备份。并行写入通道数可根据实际需要进行动态调整，4通道可以提供最高
24gbps写入速率。高速固态盘与磁盘阵列之间采用多模光纤进行数据交换。
52.为了解决数据采集系统近地旁瓣杂波干扰和收发天线间隔离的问题，如图1所示，本发明提供的发动机副谱数据采集装置还包括可以吸波板9。吸波板9构成用于容纳发射天线1的第一腔室和用于容纳接收天线2的第二腔室。
53.为了进一步确保频率源所提供基准频率和发射激励信号的实时性和准确性，本发明中采用的馈源8可以包括：晶振、第一功分器、第一倍频器、第二倍频器、第三倍频器、第二功分器、第三功分器、第四混频器、第五混频器、第一dds、第二dds和第四放大器。
54.晶振与第一功分器连接。第一功分器分别与多通道数据采集器4、第一放大器、第三倍频器、第二倍频器和第一倍频器连接。第一倍频器与第二功分器连接。第二功分器分别与第一混频器和第四混频器连接。第四混频器与第四放大器连接。第四放大器与发射机6连接。第二倍频器与第三功分器连接。第三功分器分别与第一dds和第二混频器连接。第一dds与第五混频器连接。第五混频器与第四混频器连接。三倍频器与第二dds连接。第二dds与第五混频器连接。
55.基于馈源8这一结构的具体设置，频率源变频链路通过两次变频从基带信号上变频至射频信号，并采用dds实现跳频源，具备步进频及捷变频信号的产生能力。
56.此外，为了实时监测接收通道信号，本发明提供的发动机副谱数据采集装置还可以设置有频谱分析仪3。频谱分析仪3分别与多通道接收机7连接。
57.综上，本发明提出的发动机副谱数据采集装置解决了发动机副谱数据采集试验时杂波干扰严重的问题和数据存储带宽不足导致数据损失的问题，为发动机副谱目标特性原始数据的采集提供了测试支持，可方便快捷高效的实现发动机副谱全方位多角度的数据采集工作。
58.以上描述和附图充分地示出了本公开的实施例，以使本领域的技术人员能够实践它们。其他实施例可以包括结构的、逻辑的、电气的、过程的以及其他的改变。实施例仅代表可能的变化。除非明确要求，否则单独的部件和功能是可选的，并且操作的顺序可以变化。一些实施例的部分和特征可以被包括在或替换其他实施例的部分和特征。本公开实施例的范围包括权利要求书的整个范围，以及权利要求书的所有可获得的等同物。当用于本技术中时，虽然术语“第一”、“第二”等可能会在本技术中使用以描述各元件，但这些元件不应受到这些术语的限制。这些术语仅用于将一个元件与另一个元件区别开。比如，在不改变描述的含义的情况下，第一元件可以叫做第二元件，并且同样第，第二元件可以叫做第一元件，只要所有出现的“第一元件”一致重命名并且所有出现的“第二元件”一致重命名即可。第一元件和第二元件都是元件，但可以不是相同的元件。而且，本技术中使用的用词仅用于描述实施例并且不用于限制权利要求。如在实施例以及权利要求的描述中使用的，除非上下文清楚地表明，否则单数形式的“一个”(a)、“一个”(an)和
“”
(the)旨在同样包括复数形式。类似地，如在本技术中所使用的术语“和/或”是指包含一个或一个以上相关联的列出的任何以及所有可能的组合。另外，当用于本技术中时，术语“包括”(comprise)及其变型“包括”(comprises)和/或包括(comprising)等指陈述的特征、整体、步骤、操作、元素，和/或组件的存在，但不排除一个或一个以上其它特征、整体、步骤、操作、元素、组件和/或这些的分组的存在或添加。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个
…”
限定的要素，并不排除在包括要素的过程、方法或者设备中还存在另外的相同要素。本文中，每个实施例重点说明的可
以是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分可以互相参见。对于实施例公开的方法、产品等而言，如果其与实施例公开的方法部分相对应，那么相关之处可以参见方法部分的描述。
59.本领域技术人员可以意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、或者计算机软件和电子硬件的结合来实现。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，可以取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法以实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本公开实施例的范围。技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的系统、装置和单元的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。
60.本文所披露的实施例中，所揭露的方法、产品(包括但不限于装置、设备等)，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，单元的划分，可以仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另外，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，装置或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例。另外，在本公开实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。
61.附图中的流程图和框图显示了根据本公开实施例的系统、方法和计算机程序产品的可能实现的体系架构、功能和操作。在这点上，流程图或框图中的每个方框可以代表一个模块、程序段或代码的一部分，模块、程序段或代码的一部分包含一个或多个用于实现规定的逻辑功能的可执行指令。在有些作为替换的实现中，方框中所标注的功能也可以以不同于附图中所标注的顺序发生。例如，两个连续的方框实际上可以基本并行地执行，它们有时也可以按相反的顺序执行，这可以依所涉及的功能而定。在附图中的流程图和框图所对应的描述中，不同的方框所对应的操作或步骤也可以以不同于描述中所披露的顺序发生，有时不同的操作或步骤之间不存在特定的顺序。例如，两个连续的操作或步骤实际上可以基本并行地执行，它们有时也可以按相反的顺序执行，这可以依所涉及的功能而定。框图和/或流程图中的每个方框、以及框图和/或流程图中的方框的组合，可以用执行规定的功能或动作的专用的基于硬件的系统来实现，或者可以用专用硬件与计算机指令的组合来实现。