專利名稱：用于雷電探測的離線式大容量高速存儲裝置及其實現(xiàn)方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種雷電探測大容量高速存儲裝置及其實現(xiàn)方法，特別是用于雷電探測的離 線式大容量高速存儲裝置及其實現(xiàn)方法。具體地說，它是一種在實時數(shù)字化雷電探測裝置中 實現(xiàn)數(shù)據(jù)波形的本地大容量高速存儲裝置及其實現(xiàn)方法，其適用于數(shù)字化雷電探測裝置。
背景技術：
由于雷電探測站接收雷電產(chǎn)生的低頻堪低頻(LF/VLF)段電磁輻射場，其探測距離可達 200千米以上，在雷雨季節(jié)，其探測范圍內(nèi)可包含多個雷暴中心，雷電數(shù)量和雷電的時伺密 度很大、持續(xù)時間長，單站每天雷電數(shù)量很容易達到IO萬次以上，且在時間上分布不均，因 而對雷電探測網(wǎng)的實時處理及數(shù)據(jù)通信提出了極高的要求，現(xiàn)有雷電探測系統(tǒng)，例如國網(wǎng)武 漢高壓研究院TDF-90型號雷電時差探測站，是雷電方向定位原理向雷電時差定位原理換代的 典型設備，它利用了中國專利97109239. 7 "雷電電磁波到達時刻的探測方法"的原理，其解 決了雷電波形傳播延時和超量程信號定時的問題，但設備不具備本地大容量存儲功能，如果 通信中斷，數(shù)據(jù)很快就會溢出。
中國專利文獻03808337. X描述的是一種可探測雷電地閃和云閃的探測器，其處理方法是 用數(shù)字處理器(以下簡稱DSP;英文意思，Digital Signal Processors)作為系統(tǒng)平臺，在 數(shù)字信號處理器內(nèi)實現(xiàn)雷電地閃和云閃的探測。然而，由于判據(jù)及算法復雜，因而需要進行 大量的運算處理，才能獲得較為真實的結果，而運用復雜算法時將會占用處理器龐大的資源， 降低系統(tǒng)性能，影響信號響應和處理速度，因此存在數(shù)據(jù)丟棄及錯誤判定風險。該中國專利 文獻所描述的探測器所獲得的數(shù)據(jù)僅包含能夠判定雷電類型特征數(shù)據(jù)，并采用了數(shù)據(jù)壓縮和 十選一技術，以便能夠適應更多的雷電信息以及通信的要求，其局限在于，系統(tǒng)內(nèi)部存儲器 容量較小，且為易失型存儲器，無法完整記錄所需要的信號波形， 一旦數(shù)據(jù)通信中斷，所有 數(shù)據(jù)將會丟失。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是針對上述現(xiàn)有技術存在的不足，提出用于雷電探測的離線式大容量高速 存儲裝置及其實現(xiàn)方法。雷電探測站在具有大容量高速存儲器時，可完整記錄雷電波形和各 種特征參數(shù)，不受數(shù)據(jù)通信中斷影響。
本發(fā)明的技術解決方案是 一種用于雷電探測的離線式大容量高速存儲實現(xiàn)方法是，雷 電探測站監(jiān)測到雷電信號，首先對雷電信號的波形進行處理，再按照特定的數(shù)學模型區(qū)分監(jiān) 測到的雷電信號是云閃還是地閃，進而獲取包括雷電信號的到達時間、方位角、信號強度，上升時間，極性在內(nèi)的多種特征參數(shù)；采用存儲器存儲，其特征在于存儲器采用大容量高 速存儲器；將波形數(shù)據(jù)和特征參數(shù)打包，標上序號，送入大容量高速存儲器中；由大容量高 速存儲器存儲這些波形數(shù)據(jù)和特征參數(shù)。
其特征在于，采用的大容量高速存儲器，其讀寫控制邏輯由復雜可編程芯片(CPLD)實 現(xiàn)，采用直接內(nèi)存存取(DMA)方式讀寫數(shù)據(jù)。
其特征在于，采用的大容量高速存儲器的容量為2G 8G字節(jié)。
其特征在于，采用的大容量高速存儲器是非易失型。
其特征在于，采用的大容量高速存儲器是并行接口類型。
用于雷電探測的離線式大容量高速存儲裝置，采用存儲器，其特征在于存儲器采用大 容量高速存儲器CF(Co即act Flash)卡，數(shù)字信號處理器DSP、大容量高速存儲器CF(Compact Flash)卡及復雜可編程邏輯芯片CPLD組合在一起，復雜可編程邏輯芯片CPLD通過一組數(shù)據(jù) 線D0 D15，地址線A18 A0，控制線Ctl3 Ct10與DSP總線相連，大容量高速存儲器CF卡通 過另一組數(shù)據(jù)線D0 D15與DSP總線相連，通過控制線CE1、 CE2、 WE、 0E、 RDY、 CD1、 CD2、 REG和RESET,地址統(tǒng)Ad3 AdO與復雜可編程邏輯芯片CPLD連接。
本發(fā)明的優(yōu)點是，構思合理，解決實際問題，方便數(shù)據(jù)的存取和保護，大容量存儲器起 到了數(shù)據(jù)緩沖作用，從而實現(xiàn)了對雷電波形大容量存儲，同時降低了雷電探測站對通信速率 的要求，可存儲長達1個月以上的雷電數(shù)據(jù)，即使通訊中斷幾天也不會影響探測站對雷電數(shù) 據(jù)的接受。


圖1、本發(fā)明的裝置電路原理方框圖
圖2、本發(fā)明的裝置采用的大容量高速存儲器CF卡數(shù)據(jù)讀寫流程圖
具體實施例方式
下面，結合附圖對本發(fā)明作進一步詳細的說明。
本發(fā)明的實現(xiàn)方法是，雷電探測站監(jiān)測到雷電信號，首先對雷電信號的波形進行處理， 再按照特定的數(shù)學模型區(qū)分監(jiān)測到的雷電信號是云閃還是地閃，進而獲取包括雷電信號的到 達時間、方位角、信號強度，上升時間，極性在內(nèi)的等多種特征參數(shù)；采用大容量高速存儲 器；將波形數(shù)據(jù)和特征參數(shù)打包，標上序號，送入大容量高速存儲器中；由大容量高速存儲 器存儲這些波形數(shù)據(jù)和特征參數(shù)。采用的大容量高速存儲器的容量為2G 8G字節(jié)，最好選擇 容量為8G字節(jié)的大容量高速存儲器。運用大容量高速存儲器對要傳送的數(shù)據(jù)進行緩沖。采用 大容量高速存儲器存儲雷電探測數(shù)據(jù)。采用的大容量高速存儲器是非易失型，掉電后存儲數(shù) 據(jù)不丟失。采用的大容量高速存儲器是并行接口類型，其存儲速度高。采用的大容量高速存 儲器，其的讀寫控制邏輯由復雜可編程芯片(CPLD)實現(xiàn)，采用直接內(nèi)存存取(DMA)方式， 不占用中央處理單元資源。如圖1所示，本發(fā)明的裝置采用大容量高速存儲器CF (CompactFlash)卡3。本發(fā)明的 裝置由數(shù)字信號處理器DSP1、大容量高速存儲器CF (Compact Flash)卡3及復雜可編程邏 輯芯片CPLD2組成，復雜可編程邏輯芯片CPLD2通過一組數(shù)據(jù)線D0 D15，地址線A18 A0，控 制線Ctl3 Ct10與DSP總線相連，大容量高速存儲器CF卡3通過另一組數(shù)據(jù)線D0 D15與DSP 總線相連，大容量高速存儲器CF卡3通過控制線CE1、 CE2、 WE、 0E、 RDY、 CD1、 CD2、 REG 和RESET以及地址線Ad3 AdO與復雜可編程邏輯芯片CPLD2連接。
本發(fā)明的裝置的工作原理是，DSP1、 CPLD2及CF卡3之間是由DSP數(shù)據(jù)、地址、控制 總線連接的組成存儲器連接模式，地址線Ad3 AdO采用數(shù)據(jù)、命令或狀態(tài)寄存器地址線，數(shù) 據(jù)線D15 D0也可稱之為數(shù)據(jù)總線，可進行16位或8位的二采種規(guī)定格式的訪問，當片選信 號通過控制線CE1和CE2同時有效時，為16位訪問格式；當控制線CE2置高，控制線CE1的 片選信號單獨有效時，為8位訪問格式。CD1、 CD2為CF卡3存在性硬件檢測腳，當CF卡3 有效插入卡座時，對應卡座上的CD1和CD2拉低，經(jīng)CPLD2邏輯轉換可由硬件或軟件判斷CF 卡3是否存在。RDY為CF卡3狀態(tài)信號，當CF卡3忙時，該腳置低，此時DSP1不能對其訪 問及進行其它操作。WE、 0E為讀寫有效信號。REG為寄存器選擇信號線，REG為高時訪問數(shù) 據(jù)存儲器(命令或數(shù)據(jù))，為低時訪問屬性存儲器。上電時，CF卡3自動完成復位，并在缺 省狀態(tài)下進入存儲器模式，也可由外部主機經(jīng)RESET腳對CF卡3重新復位。CF卡數(shù)據(jù)讀寫 的最小單位為一個扇區(qū)，8位格式訪問時對應一個扇區(qū)的數(shù)據(jù)量為512個字節(jié)，16位時對應 一個扇區(qū)的數(shù)據(jù)量為256個字。DSP1用邏輯塊地址LBA (Lgical Block Addressing )格式 訪問CF卡3數(shù)據(jù)。丄BA地址分段輸入，對應的CF卡3偏移地址分別為02H、 04H、 06H，偏移 地址06H高8位為命令輸入，數(shù)據(jù)從偏移地址O別連續(xù)讀出或寫入一個扇區(qū)長度，0CH、 OEH 空間顯示CF卡的狀態(tài)信息或寫入特征命令。
大容量高速存儲器CF卡3各種操作如下
1數(shù)據(jù)讀寫
如圖2所示，上電后，首先判斷CF卡3是否插入，然后可由DSP 1經(jīng)RESET腳對CF卡 3軟件復位，等CF卡3準備就緒后，選擇訪問格式，如果出錯，進入出錯處理程序，如果準 備好，寫入扇區(qū)數(shù)、LBA地址、讀20H或寫30H命令字。如果寫入命令有效，連續(xù)從扇區(qū)緩 沖器中讀出或寫入256個字，否則返回。CF卡3要求主機對扇區(qū)緩沖器連續(xù)讀寫，否則，在 15ms后，CF卡3會自動進入睡眠狀態(tài)，使數(shù)據(jù)讀寫出錯。
2讀出CF卡3的信息
CF卡3中有256Byte EPROM專門存放該卡的特征信息，主要包括磁盤柱面數(shù)、磁頭數(shù)、 每磁道扇區(qū)數(shù)、扇區(qū)總數(shù)、緩沖區(qū)大小、緩沖區(qū)類型、糾錯碼位數(shù)、公司序列號等。 3擦除一個扇區(qū):
DSP1先檢查CF卡3狀態(tài)，當CF卡3寫入有效時，輸入指定扇區(qū)、LBA地址及擦除命令(0C0H)，毋需檢查結果狀態(tài)，該扇區(qū)被有效刪除后，扇區(qū)讀出值均為0。
雷電探測站在采用大容量高速存儲器CF卡3后，存儲器容量可以達到8G字節(jié)，如果 一個雷電數(shù)據(jù)包5K byte字節(jié)計算，存儲器可存儲雷電數(shù)達到160萬個，可存儲長達1個 以上的雷電數(shù)據(jù)，即使通訊中斷幾天也不會影響探測站對雷電數(shù)據(jù)的接受。探測站后臺處S 程序不斷將大容量高速存儲器CF卡3中的數(shù)據(jù)發(fā)送到雷電探測網(wǎng)的中心數(shù)據(jù)庫，這樣，大g 量存儲器起到了數(shù)據(jù)緩沖作用，從而實現(xiàn)了對雷電波形的大容量采集和存儲，同時降低了l 電探測站對通信速率的要求。
權利要求
1、一種用于雷電探測的離線式大容量高速存儲實現(xiàn)方法，雷電探測站監(jiān)測到雷電信號，首先對雷電信號的波形進行處理，再按照特定的數(shù)學模型區(qū)分監(jiān)測到的雷電信號是云閃還是地閃，進而獲取包括雷電信號的到達時間、方位角、信號強度，上升時間，極性在內(nèi)的多種特征參數(shù)；采用存儲器存儲，其特征在于存儲器采用容量高速存儲器；將波形數(shù)據(jù)和特征參數(shù)打包，標上序號，送入大容量高速存儲器中；由大容量高速存儲器存儲這些波形數(shù)據(jù)和特征參數(shù)。
2、 根據(jù)權利要求1所述的一種用于雷電探測的離線式大容量高速存儲實現(xiàn)方法，其特 征在于采用的大容量高速存儲器，其讀寫控制邏輯由復雜可編程芯片(CPLD)實現(xiàn)，采用 直接內(nèi)存存取(DMA)方式讀寫數(shù)據(jù)。
3、 根據(jù)權利要求1所述的一種用于雷電探測的離線式大容量高速存儲實現(xiàn)方法，其特 征在于，采用的大容量高速存儲器的容量為2G 8G字節(jié)。
4、 根據(jù)權利要求1所述的一種用于雷電探測的離線式大容量高速存儲實現(xiàn)方法，其特 征在于，采用的大容量高速存儲器是非易失型。
5、 根據(jù)權利要求1所述的一種用于雷電探測的離線式大容量高速存儲實現(xiàn)方法，其特 征在于，采用的大容量高速存儲器是并行接口類型。
6、 用于雷電探測的離線式大容量高速存儲裝置，采用存儲器，其特征在于存儲器采用 大容量高速存儲器CF卡(3)，數(shù)字信號處理器DSP (1)、大容量高速存儲器CF卡(3)及復 雜可編程邏輯芯片CPLD (2)組合在一起，復雜可編程邏輯芯片CPLD (2)通過一組數(shù)據(jù)線 D0 D15，地址線A18 A0，控制線Ctl3 Ct10與DSP總線相連，大容量高速存儲器CF卡(3) 通過另一組數(shù)據(jù)線D0-D15與DSP總線相連，通過控制線CE1、 CE2、 WE、 0E、 RDY、 CD1、 CD2、 REG和RESET,地址線Ad3 AdO與復雜可編程邏輯芯片CPLD (3)連接。
全文摘要
本發(fā)明涉及用于雷電探測的離線式大容量高速存儲裝置及其實現(xiàn)方法，本發(fā)明的實現(xiàn)方法是，雷電探測站監(jiān)測到雷電信號，首先對雷電信號的波形進行處理，再按照特定的數(shù)學模型區(qū)分監(jiān)測到的雷電信號是云閃還是地閃，進而獲取包括雷電信號的到達時間、方位角、信號強度，上升時間，極性在內(nèi)的多種特征參數(shù)；將波形數(shù)據(jù)和特征參數(shù)打包，標上序號，送入大容量高速存儲器中，存儲這些波形數(shù)據(jù)和特征參數(shù)。本發(fā)明的裝置由數(shù)字信號處理器DSP、大容量高速存儲器CF卡及復雜可編程邏輯芯片CPLD組成，大容量高速存儲器CF卡和復雜可編程邏輯芯片CPLD分別通過DSP總線與數(shù)字信號處理器DSP相連，大容量高速存儲器CF卡與復雜可編程邏輯芯片CPLD連接。
文檔編號G01R29/08GK101545932SQ200910061849
公開日2009年9月30日 申請日期2009年4月28日 優(yōu)先權日2009年4月28日
發(fā)明者馮萬興, 吳裕斌, 康文斌, 彭慶華, 方玉河, 曹丹華, 王海濤, 許遠根, 谷山強, 陳家宏 申請人:國網(wǎng)電力科學研究院