用於天基雷射測高的智能化數據採集方法及系統的製作方法

2023-05-28 03:02:41 1

專利名稱：用於天基雷射測高的智能化數據採集方法及系統的製作方法
技術領域：
本發明涉及遙感探測技術領域，尤其涉及一種用於天基雷射測高的智能化數據採集 方法及系統。
背景技術：
天基遙感探測技術是地球科學領域的重要技術，其中天基雷射測高是利用衛星搭載 雷射測高儀、從太空對星球表面輪廓進行探測。天基雷射測高的工作原理為，天基雷射 器持續地向地面發射雷射，雷射光束穿越大氣到達地面後產生微弱的後向散射回波，該 散射回波再次穿越大氣被測高系統中的望遠鏡所接收；通過光電探測器將雷射回波轉換 成電脈衝回波，通過分析該電脈衝回波的渡越時間TOF(time of flight)得到雷射脈衝的渡
越時間，從而得知地表光斑與測高系統間的距離^;然後通過下式計算雷射光斑處的地
表高度
式中，7 ,是衛星軌道半徑，0是雷射光軸與衛星至地心連線的夾角，i^,是地球參考 表面的半徑，通常為大地水準面；雷射測高儀的聯結方程(link equation)如下-
式中，a是回波脈衝能量，五,是發射脈衝能量，^是接收望遠鏡的面積(平方米)，
i m是測高儀與地面光斑之間的距離，^是目標表面反射率(朗伯)，r。是單程的大氣透
過率，t是系統透過率。顯然，地表光斑內的高度分布和地表反射率都會對雷射回波信
號產生影響。因此，在4、 G、 r。和rs已知的情況下，如果能夠獲得發射脈衝信號與回
波脈衝信號，就能夠通過數據處理與分析獲取地表光斑內的高度分布和反射率，從而為 天基雷射測高儀增加雷達探測功能。本發明就是針對天基雷射測高儀而研製的智能化數 據採集方法與系統。
配備了這一數據釆集系統的天基雷射測高儀不僅能夠獲取地球表面高度，建立全球 三維數字高程模型DEM(Digital Elevation Model),修正地面目標的空間地心坐標和平面 直角坐標，為定位目標提供必需的信息，還能獲取海洋重力、海平面變化、海域氣象、信息，以及陸地表面的植被覆蓋情況(如 樹冠高度、植被覆蓋率等)。可見，具有雷達探測能力的天基雷射測高技術具有十分廣泛 的地球科學應用價值。
目前，世界主要發達國家都在大力發展天基雷射測高技術，美國明顯處於世界領先 地位。受美國海軍和飛彈防禦組織支持的位於著名的麻省理工大學的林肯實驗室，為美 國軍方研製了一系列的軍用雷射測高系統。而由美國國家航天航空局NASA(National Aeronautics and Space Administration)組織研製的一系列已經出色完成太空任務的民用天 基雷射測高系統，同樣能夠反映這一研究領域的世界最新水平。其中最具代表性的是美 國地球觀測系統EOS(Earth Observing System)中的地球科學雷射測高系統GLAS (Geoscienee Laser Altimeter System)。這是第一個用於連續全球觀測的雷射測高系統，能 夠測量冰被地形和相應的溫度變化，同時也監測雲層和大氣的特性。此外，由NASA地 球科學探路者計劃資助研製出的植被覆蓋雷達VCL(Vegetation Canopy Lidar)能夠通過測 量植被的垂直和水平結構以及土壤表面地形來描述地球的三維結構。航天雷射測高系統 SLA(Shuttle Laser Altimeter)計劃受到由NASA總部和Goddard空間飛行中心 GSFC(Goddard Space Flight Center)發起的行星地球任務計劃的支持。由於採用了高速的 模數採集電路，該裝置能夠分析光斑範圍內的地表高度變化。於1996年11月7號升空 的火星勘探號MGS(Mars Global Surveyor)宇宙飛船所攜帶的雷射測高系統MOLA(Mars Orbiter Laser Altimeter) -2的距離解析度為37 cm，能夠探測到間距約為300 m的火星表面 輪廓。
天基雷射測高發射波與回波的特點是，脈衝本身的寬度很小(發射波持續時間20-40 ns，回波持續時間20-1000 ns)，而兩個相鄰的發射脈衝、兩個相鄰的回波脈衝以及某一 發射脈衝與其回波脈衝之間的時間間隔很寬。通常雷射器的工作頻率為10-40 Hz，因此 兩個相鄰的發射脈衝和兩個相鄰的回波脈衝之間的時間間隔約為25-100 ms。天基測高儀 的軌道高度通常高於250 km，考慮到地球上最高的山峰不超過10 km，那麼某一發射脈 衝與其回波脈衝之間的時間間隔大於r = 2( 25(HQ)'1 = 1601 (這裡光速
c = 299,792,458 ms'1)。因此對於窄的發射波與回波，採樣速率要足夠高，如400MSPS,
而對於沒有有用信號的時間段，需要停止採集數據。這樣，既能採集到完整的發射波和 回波數據，又能夠剔除無用的數據，降低數據傳輸和存儲的壓力。因此，用於雷射測高 的數據採集必須實現智能化，精確定位有用時間段和無用時間段。
其次，由於現有的矽雪崩光電探測器APD (Avalanche Photodiode Detector)的帶寬 最高為200MHz，那麼從理論上講，400MSPS就能夠真實地再現所接收到的電脈衝信號了。因此，用於天基雷射測高的高速數據採集系統最合適的採樣率是400MSPS，既實現 了波形的完整保存，又不會有冗餘的數據造成數據存儲和傳輸的壓力。而在採樣率高於 IOOMSPS時，採樣率越高，實時實現越困難。本發明利用雙通道200M模擬/數字轉換器 ADC (Analog-to-digital Converter)實現了 400M的採樣率，完成了實時存儲和傳輸，大 大提高了系統可靠性。

發明內容
本發明的目的是提供一種用於天基雷射測高的智能化數據採集方法及系統。
為達到上述目的，本發明採用如下的技術方案 一種用於天基雷射測高的智能化數據採集方法，包括如下步驟
① 向主控機發出採集參數和時鐘設置要求，主控機通過USB接口響應要求，傳送 採集參數和系統時間，對數據採集系統的採集參數和本地時鐘進行設置；
② 向主控機發出啟動命令，等待雷射器發出發射同步觸發信號；
③ 接收到雷射器發射同步觸發信號後，開始進行發射脈衝的閾值甄別，記錄過閾值 點、過閾值點之前的MB個點以及過閾值點之後的MA個點的數據，其中10《MB《20， 20《MA《40;
根據衛星軌道高度來設定回波甄別開始時間，所述回波甄別開始時間是指開始判 斷回波是否超過閾值的時間與發射波過閾值時間之間的時間間隔；
檢測到回波過閾值點之後，記錄渡越時間，所述渡越時間是指回波過閾值點與發 射波過閾值點之間的時間間隔，記錄過閾值點、過閾值點之前的NB個點以及過閾值點 之後的NA個點的回波數據，其中30《NB《40， 300《NA《500;
⑥ 將有用的數據，包括回波放大器增益、渡越時間、發射脈衝數位訊號、回波脈衝 數位訊號以及系統時間存儲在FLASH卡中，系統時間的精度要求為0.2毫秒級，系統時 間能夠由主控機通過USB接口作調整，每10分鐘自動調整一次；
⑦ 當預定採集過程結束後，等待主控機傳送數據指令，該指令到達後將回波數據和 採集參數通過USB接口上傳至主控機；
⑧ 將數據傳送並以數據文件的形式存儲在主控機上，每10分鐘的數據打包成一個 數據文件。
在步驟①中，所述的採集參數包括發射波閾值、回波闞值、發射波閾值前和發射波 閾值後的採集字節數、回波閾值前和回波閾值後的採集字節數、回波甄別開始時間、持 續工作時間等。
一種用於天基雷射測高的智能化數據採集系統，包括第一信號調理單元3、第二信號調理單元4、信號切換開關5、第一A/D轉換單元6、 第一數據緩存單元8、第二A/D轉換單元7、第二數據緩存單元9、數據和控制單元IO、 時間控制單元ll、增益切換單元12、電平變換單元14、時鐘單元15、 FLASH卡16、電 源變換單元17、 USB2.0接口 18和人機界面19;
發射波電脈衝信號1與回波電脈衝信號2，分別經過第一信號調理單元3和第二信號 調理單元4的調理後，送入信號切換開關5;
信號切換開關5對兩路輸入信號選擇一路通過，信號切換開關5由數據和控制單元 IO通過時間控制單元11進行控制；
信號切換開關5的輸出同時送給第一 A/D轉換單元6和第二 A/D轉換單元7，再分 別經過第一數據緩存單元8和第二數據緩存單元9，送入數據和控制單元10;
數據和控制單元10將控制信號送入增益切換單元12,增益切換單元12與第二信號 調理單元4電連接，電平變換單元14接收外部輸入的觸發信號13，並且電平變換單元 14與數據和控制單元IO相互連接。
還包括時鐘單元15、 FLASH卡16、電源變換單元17、 USB2.0接口 18、人機界面
19;
時鐘單元15為整個系統提供基準時鐘信號，電源變換單元17為整個系統提供必需 的工作電源，FLASH卡16、 USB2.0接口18、人機界面19分別與數據和控制單元10相 互連接。
所述用於天基雷射測高的智能化數據採集系統主要由現場可編程門陣列FPGA、高速 模數轉換器ADC、高精度時鐘晶片、FLASH卡構成，能夠實現發射波與回波數據的高速、 實時採集和存儲。
所述第一信號調理單元3和第二信號調理單元4採用運算放大器設計實現，其中第 二信號調理單元4能夠實現信號的分檔放大。
所述第一 A/D轉換單元6和第二 A/D轉換單元7採用200M ADC構成，能夠組合實 現400M的採樣率。
本發明具有以下優點和積極效果
1) 系統結構緊湊、體積小，電路穩定可靠，檢測的動態範圍大，模數轉換誤差小
2) 解決了弱信號檢測中的噪聲幹擾問題，能夠長期不間斷地穩定工作，具有較高的 精度和穩健性；
3) 解決了海量數據的智能化提取問題，能夠實時傳輸與存儲所有的有用數據；4)配備了本發明的天基雷射測高儀不僅能夠測高，而且能夠實現雷達探測功能，獲 取光斑範圍內的地表高度分布和反射率。


圖1是本發明用於天基雷射測高的智能化數據採集系統結構框圖。 其中，
l一發射波電脈衝信號、2—回波電脈衝信號、3—第一信號調理單元、4一第二信號 調理單元、5—信號切換開關、6—第一A/D轉換單元、7—第二A/D轉換單元、8—第一 數據緩存單元、9一第二數據緩存單元、IO—數據和控制單元、ll一時間控制單元、12— 增益切換單元、13—觸發信號，14一電平變換單元，15—時鐘單元、16—FLASH卡、17 一電源變換單元、18—USB2.0接口、 19一人機界面。
具體實施例方式
下面以具體實施例結合附圖對本發明作進一步說明-
本發明提供的用於天基雷射測高的智能化數據採集方法，採用如下步驟
① 向主控機發出採集參數和時鐘設置要求，主控機通過USB接口響應要求，傳送 採集參數和系統時間，對數據採集系統的採集參數和本地時鐘進行設置；
在該步驟中，所述的採集參數包括發射波閾值、回波閾值、發射波閾值前和發射波 閾值後的採集字節數、回波閾值前和回波閾值後的採集字節數、回波甄別開始時間、持 續工作時間等。
② 向主控機發出啟動命令，等待雷射器發出發射同歩觸發信號；
③ 接收到雷射器發射同步觸發信號後，開始進行發射脈衝的閾值甄別，記錄過閾值 點、過閾值點之前MB (MB取值範圍為10《MB《20)個點以及過閾值點之後的MA
(MA取值範圍為20《MA《40)個點的數據；
在該步驟中，由於發射脈衝基本為高斯波，脈衝寬度與幅度變化很小，發射脈衝閾
值通常設置為雷射器正常工作時高斯脈衝幅度的四分之一；如果雷射器發射脈衝的半高
全寬低於30ns，則該高斯脈衝的3(T全寬低於^"x6《76 ns,因此以400M的採集速
2.355
率採集48個點，持續時間為2.5x48-120 ns，就可以完整記錄發射波了；這時，可以取 MA=16， MB=32，即在過閾值點前後各記錄40和80 ns的數據。
根據衛星軌道高度來設定回波甄別開始時間，所述回波甄別開始時間是指開始判 斷回波是否超過閾值的時間與發射波過閾值時間之間的時間間隔；
例如，衛星軌道高度為280km，考慮到地球上最高的山峰不超過10 km，那麼甄別開始時間對應於衛星軌道高度減去10km,即r 、服i""訓"，從而求得甄別開始時
c
間為1801ps，也即距離發射波過閾值時間1801ps後，開始甄別回波是否超過閾值。
檢測到回波過閾值點之後，記錄渡越時間，所述渡越時間是指回波過閾值點與發 射波過閾值點之間的時間間隔，記錄過閾值點、過閾值點之前的NB (NB取值範圍為-30《NB《40)個點以及過閾值點之後的NA (NA取值範圍為300《NA《500)個點的回 波數據；
在該步驟中，回波脈衝的3(T全寬不大於1000 ns，脈衝波形、脈衝寬度與幅度都變 化較大，採集電路中對回波信號進行了分檔放大，以保持儘量大的幅度，降低相對的量 化誤差。具體實現中回波脈衝的最大幅度為0.9V，分四檔放大
當回波幅度為0.3-0.9V時，放大1倍；當回波幅度為0.1-0.3V時，放大3倍；當回 波幅度為0.03-0.1V時，放大9倍；當回波幅度為0.0-0.03V時，放大30倍。如果回波脈
衝的最大寬度為1000ns，那麼每個回波共記錄2.5x(400 + 32)-1080 ns的數據就足以完
整記錄波形了；這時可以取NB=32， NA=400，即在過閾值點前後各記錄80和1000 ns 的數據。
⑥ 將有用的數據，即回波放大器增益、渡越時間、發射脈衝數位訊號、回波脈衝數 字信號以及系統時間存儲在FLASH卡中，系統時間的精度要求為0.2毫秒級，系統時間 能夠由主控機通過USB接口作調整，每10分鐘自動調整一次；
⑦ 當預定採集過程結束後，等待主控機傳送數據指令，該指令到達後將回波數據和 採集參數通過USB接口上傳至主控機；
⑧ 將數據傳送並以數據文件的形式存儲在主控機上，每10分鐘的數據打包成一個 數據文件。
本發明提供的用於天基雷射測高的智能化數據採集系統，如圖1所示，採用如下的 技術方案
該用於天基雷射測高的智能化數據採集系統主要包括第一信號調理單元3、第二信 號調理單元4、信號切換開關5、第一A/D轉換單元6、第一數據緩存單元8、第二A/D 轉換單元7、第二數據緩存單元9、數據和控制單元10、時間控制單元11、增益切換單 元12、電平變換單元14，此外還包括部分外圍電路單元，即時鐘單元15、 FLASH卡16、 電源變換單元17、 USB2.0接口 18、人機界面19。
下面進一步描述該系統的電路連接關係及工作方式
該系統將接收到的模擬電信號1和模擬電信號2分別轉換為數字電信號，計算這兩 路數字電信號之間的渡越時間，並存儲數字電信號和渡越時間，同時將其傳送給主控機。回波電脈衝信號2經過第二信號調理單元4的調理後， 也送入信號切換開關5;信號切換開關5對兩路輸入信號選擇一路通過；信號切換開關的輸出同時送入第一 A/D轉換單元6和第二 A/D轉換單元7，再分別經過第一數據緩存單 元8和第二數據緩存單元9，送入數據和控制單元10;數據和控制單元10將控制信號送 入增益切換單元12,增益切換單元12與第二信號調理單元4電連接，以實現信號2的分 檔放大；數據和控制單元IO將系統時間信號送入時間控制單元11，時間控制單元ll與 信號切換開關5電連接，以實現分時輸出發射波信號和回波信號；電平變換單元14接收 外部輸入的觸發信號13，經過電平變換後傳送給數據和控制單元10。進一歩地，該系統還包括外圍電路單元，其連接關係為時鐘單元15為整個系統提 供基準時鐘信號，電源變換單元17為整個系統提供必需的工作電源，FLASH卡16、USB2.0 接口 18、人機界面19分別與數據和控制單元10相互連接。根據本發明的一個實施例，具體的部件可以採用如下器件構成 用於天基雷射測高的智能化數據採集系統主要由現場可編程門陣列FPGA、高速模 數轉換器ADC、高精度時鐘晶片、FLASH卡構成，能夠實現發射波與回波數據的高速、 實時採集和存儲；本實施例中的數據和控制單元之所以採用現場可編程門陣列FPGA，是 因為其能夠大大簡化數字邏輯設計，提高裝置的集成度和可靠性，簡化印製電路板PCB (Printed Circuit Board)的製作，減少PCB板的面積，並為系統的升級優化提供方便。系統 中的千兆級海量存儲器採用Flash存儲卡，該存儲卡屬於全固態半導體存儲器，其晶片或 晶片組以物理方式固定在一起，沒有任何可以移動的部分，與普通的機械式溫切斯特硬 盤相比，不受溫度變化、外力衝擊和外界環境的影響，並且功耗低，體積小，數據存儲 速度快，滿足上衛星的要求，同時，它出色的寬溫、標準化和便攜特性非常適合於微處 理器控制系統。主要由現場可編程門陣列FPGA構成的數據和控制單元10採用Verilog硬體描述語 言來編程實現，共包含三個頂層模塊，即模數轉換控制頂層模塊、數據固態存儲頂層模 塊、1)882.0接口通信頂層模塊；其中，模數轉換控制模塊又包含9個子模塊，即渡越時 間計算模塊、發射雷射脈衝信號模數轉換邏輯控制模塊、發射雷射脈衝信號模數轉換數 據流控制模塊、雷射脈衝回波信號模數轉換邏輯控制模塊、雷射脈衝回波信號模數轉換 數據流控制模塊、時鐘記錄模塊、扇區數據流控制模塊、幀序列計數模塊和扇區數據流 寫入控制模塊；數據固態存儲頂層模塊完成數據存儲與傳輸；USB2.0通信接口頂層模塊，完成扇區數據流控制。第一信號調理單元3和第二信號調理單元4採用運算放大器設計實現，其主要用途 為1)提供輸入信號與ADC的隔離，同時具有增益放大、信號濾波的功能；2)降低輸 出阻抗，為高速ADC提供低阻抗的輸入信號源；第一 A/D轉換單元6和第二 A/D轉換單元7採用200M ADC構成。在採用雙通道模 數轉換單元來對發射波或回波進行採集時，將兩個A/D轉換器的採集時間錯開2.5ns，單 獨進行記錄並存儲在波形數組的奇和偶的存儲單元中，從而組合實現400M的採樣率。本發明提供的用於天基雷射測高的智能化數據採集系統能夠增加天基雷射測高儀的 功能，使其不僅僅能夠測量衛星與地表光斑之間的距離，而且可以監控雷射器的工作狀 態，並獲得光斑範圍內的地表高度分布。本發明提供的用於天基雷射測高的智能化數據採集系統完成如下工作1)對天基雷射測高儀從發射到接收的整個工作過程進行控制；2)對發射波與回波 進行實時、同步、智能化的採集和存儲；3)實現實時的數據存儲和傳輸。由於發射波與回波都是窄脈衝，而發射波與回波之間的間隔大於遠大於發射波與回 波的寬度，這意味著需要採集波形的時間與測高系統的總工作時間相比要小得多；所謂 智能化的採集和存儲是指如何在相鄰兩個雷射器發射同步觸發信號的間隔時間內，分別 判斷出發射波與回波所在的時間區間，然後將有用的數據保留，無用的數據剔除。在本 發明中，智能化的採集和存儲是通過時間窗設置和過閾值判斷來實現的；時間窗設置的 依據是衛星飛行的軌道高度和地球表面的起伏大小，而閾值的大小則根據噪聲水平和信 噪比來確定。在採用雙通道200MADC來對發射波和回波進行採集時，如果將兩個模數轉換器的 採集時間錯開2.5ns，單獨進行記錄並存儲在波形數組的奇和偶的存儲單元中，就可以實 現400M的數據採集。本發明提供的用於天基雷射測高的智能化數據採集系統所達到的功能和技術指標如下能夠以400M SPS的採樣率準確捕捉並完整存儲發射波與回波；能夠完全保證發射 波與回波的精確同步；能夠存儲發射波與回波之間的渡越時間；能夠根據測高儀的硬體 指標和回波的具體情況調整採集參數；能夠實現實時的採集和存儲；能夠實現自動採集 並進行異常處理；採樣率400MSPS;採樣解析度8位；固態存儲容量1G 。
權利要求
1.一種用於天基雷射測高的智能化數據採集方法，其特徵在於，包括如下步驟①向主控機發出採集參數和時鐘設置要求，主控機通過USB接口響應要求，傳送採集參數和系統時間，對數據採集系統的採集參數和本地時鐘進行設置；②向主控機發出啟動命令，等待雷射器發出發射同步觸發信號；③接收到雷射器發射同步觸發信號後，開始進行發射脈衝的閾值甄別，記錄過閾值點、過閾值點之前的MB個點以及過閾值點之後的MA個點的數據，其中10≤MB≤20，20≤MA≤40；④根據衛星軌道高度來設定回波甄別開始時間，所述回波甄別開始時間是指開始判斷回波是否超過閾值的時間與發射波過閾值時間之間的時間間隔；⑤檢測到回波過閾值點之後，記錄渡越時間，所述渡越時間是指回波過閾值點與發射波過閾值點之間的時間間隔，記錄過閾值點、過閾值點之前的NB個點以及過閾值點之後的NA個點的回波數據，其中30≤NB≤40，300≤NA≤500；⑥將有用的數據，包括回波放大器增益、渡越時間、發射脈衝數位訊號、回波脈衝數位訊號以及系統時間存儲在FLASH卡中，系統時間的精度要求為0.2毫秒級，系統時間能夠由主控機通過USB接口作調整，每10分鐘自動調整一次；⑦當預定採集過程結束後，等待主控機傳送數據指令，該指令到達後將回波數據和採集參數通過USB接口上傳至主控機；⑧將數據傳送並以數據文件的形式存儲在主控機上，每10分鐘的數據打包成一個數據文件。
2. 根據權利要求1所述的用於天基雷射測高的智能化數據採集方法，其特徵在於-在步驟①中，所述的採集參數包括發射波閾值、回波閾值、發射波閾值前和發射波閾 值後的採集字節數、回波閾值前和回波閾值後的採集字節數、回波甄別開始時間、持續工 作時間等。
3. —種用於天基雷射測高的智能化數據採集系統，其特徵在於，包括-第一信號調理單元(3)、第二信號調理單元(4)、信號切換開關(5)、第一A/D轉換 單元(6)、第一數據緩存單元(8)、第二A/D轉換單元(7)、第二數據緩存單元(9)、數 據和控制單元(10)、時間控制單元(11)、增益切換單元(12)、電平變換單元(14)、時 鍾單元(15)、 FLASH卡(16)、電源變換單元(17)、 USB2.0接口 (18)和人機界面(19);發射波電脈衝信號(1)與回波電脈衝信號(2)，分別經過第一信號調理單元(3)和第二信號調理單元(4)的調理後，送入信號切換開關(5);信號切換開關(5)對兩路輸入信號選擇一路通過，信號切換開關(5)由數據和控制 單元(10)通過時間控制單元(11)進行控制；信號切換開關(5)的輸出同時送給第一A/D轉換單元(6)和第二A/D轉換單元(7), 再分別經過第一數據緩存單元(8)和第二數據緩存單元(9)，送入數據和控制單元(10);數據和控制單元(10)將控制信號送入增益切換單元(12)，增益切換單元(12)與第 二信號調理單元(4)電連接，電平變換單元(14)接收外部輸入的觸發信號(13)，並且電 平變換單元(14)與數據和控制單元(10)相互連接。
4. 根據權利要求3所述的用於天基雷射測高的智能化數據採集系統，其特徵在於還包括時鐘單元(15)、 FLASH卡(16)、電源變換單元(17)、 USB2.0接口 (18)、 人機界面(19);時鐘單元(15)為整個系統提供基準時鐘信號，電源變換單元(17)為整個系統提供必 需的工作電源，FLASH卡(16)、 USB2.0接口 (18)、人機界面(19)分別與數據和控制單 元(10)相互連接。
5. 根據權利要求3或4所述的用於天基雷射測高的智能化數據採集系統，其特徵在於所述用於天基雷射測高的智能化數據採集系統主要由現場可編程門陣列FPGA、高速 模數轉換器ADC、高精度時鐘晶片、FLASH卡構成，能夠實現發射波與回波數據的高速、 實時採集和存儲。
6. 根據權利要求3或4所述的用於天基雷射測高的智能化數據釆集系統，其特徵在於所述第一信號調理單元(3)和第二信號調理單元(4)採用運算放大器設計實現，其 中第二信號調理單元(4)能夠實現信號的分檔放大。
7. 根據權利要求3或4所述的用於天基雷射測高的智能化數據釆集系統，其特徵在於所述第一A/D轉換單元(6)和第二A/D轉換單元(7)採用200M ADC構成，能夠 組合實現400M的採樣率。
全文摘要
本發明涉及一種用於天基雷射測高的智能化數據採集方法及系統。本發明的智能化數據採集方法能夠對數據採集過程進行控制並做異常處理，完成精確同步的雙通道高速數據採集，實現實時的大容量、智能化數據存儲；本發明的智能化數據採集系統主要由信號調理單元、信號切換開關、模數轉換單元、數據緩存單元以及數據和控制單元組成，其中兩個通道分別接收雷射測高儀的發射波與回波。本發明具備系統結構緊湊、體積小，電路穩定可靠，檢測的動態範圍大，模數轉換誤差小，能夠長期不間斷地穩定工作，具有較高的精度和穩健性，能夠實時採集、傳輸與存儲所有的有用數據，能夠為天基雷射測高儀增加雷達探測功能，獲取光斑範圍內的地表高度分布和反射率的特點。
文檔編號G01S7/483GK101614814SQ200910063360
公開日2009年12月30日 申請日期2009年7月29日 優先權日2009年7月29日
發明者何裕金, 餘長明, 嶽顯昌, 張雲鵬, 張紹東, 帆 易, 黃春明 申請人:武漢大學