标签: 数据采集

UD FMC-704 双通道接收+双通道发射FMC模块满足VITA57.1单宽、导冷规范。模块ADC支持进口AD9689-2000、AD9689-2600、AD6688、AD9208或国产GMS018、M2600N、M3000N、SD9689、SD9208采集芯片，DAC支持AD9171/AD9172/ AD9173/AD9174/ AD9175/AD9176/R12GP/SD9174回放芯片，输入支持直流或交流耦合方式，输出仅支持交流耦合。FMC子卡还支持外参考/外时钟、外触发接口，具有板载温度监控等功能。模块采用高质量的时钟和电源，具有优异的性能指标。全部器件选用工业级和以上质量等级的元器件。 应用行业： 通信、卫星、雷达等信号接收、发射 高速数据采集存储、波形生成与回放 医学成像、扫频OCT分析、电子顺磁共振 飞行时间质谱、单光子探测、核物理测量 短脉冲捕获、激光雷达、超声测距、光谱测量、粒子物理、量子技术 零中频IQ系统 测试与测量、半导体测试、科学仪器 产品特点： n 支持2通道，最高采样率3000Msps，分辨率为14bit，可国产化 n AD通道支持交流耦合、直流耦合（只有1个量程档，订货前请沟通）方式 n OCT模式时：对外接口为OCT、K-CLOCK、A-trig、B-trig、RefClk n OCT模式时：输入具有信号调理、直流偏移调理、scan偏移调理功能 n 输入、输出均可配置低通或带通模拟滤波器（订购前请沟通） n 本地参考采用TCXO时钟，频率稳定度：优于1×10 -7 n 支持外时钟或外参考，也可选择为外触发功能 n 具有板载温度监控功能 n 控制线接到FMC的LA端口，兼容ZC706、ZCU102或其它标准FMC规范的载板 n 可以插入到FMC+的载板上工作 UD FMC-704 产品原理框图： 主要技术参数： 产品配置： l ADC/DAC：具有优异的性能指标，参考实测数据 l ADC满量程输入功率：+11dBm~+12.7dBm（不同器件和配置参数不同） l 输入AC耦合频率范围：100~1000MHz、1200~2600MHz可选（订购前请沟通） l 输入DC耦合频率范围： DC~500MHz（订购前请沟通，最多可支持到900MHz） l DAC最大输出功率：-2dBm~+4dBm（不同器件和配置参数不同） l 时钟：HMC7044 + TCXO + VCXO l 外参考/外时钟：AC耦合，0dBm~6dBm l 内参考稳定度：±0.05ppm（常温）~±0.5ppm（宽温） l 外触发（与外参考/外时钟连接器共用）：+3.3V或+5V TTL，阻抗10kΩ l OCT模式： Ø OCT通道：DC耦合，阻抗50Ω，默认2.5Vpp量程档，可调偏移范围±1.25V，模拟低通滤波器DC~900MHz Ø K-CLOCK通道：DC耦合，阻抗50Ω，默认2.5Vpp量程档，偏移与OCT通道一致动态可调或固定配置，模拟低通滤波器DC~900MHz Ø A-scan通道和B-scan：DC耦合，阻抗50Ω，电平–3V~+3V, 触发门限可编程范围-1.5V~+1.5V，触发脉冲宽度最小2ns l 对外接口：SMA-KHD，阻抗50Ω l FMC连接器型号为ASP-134488-01（高度3.5mm），与之配套的载板FMC连接器型号应为ASP-134486-01（高度6.5mm） l LED灯：1颗时钟状态指示灯 测试程序： ADC采集测试程序IP DAC发射测试程序IP l获取板载温度测试程序

UD FMC-708 双通道接收+双通道发射FMC模块满足VITA57.1单宽、导冷规范，按照全国产化设计。模块ADC支持进口AD9689-2000、AD9689-2600、AD6688、AD9208或国产GMS018采集芯片，DAC支持国产CX6242Q回放芯片，输入采用交流耦合方式。FMC子卡还支持外参考/外时钟、外触发接口，具有板载温度监控等功能。模块采用高质量的时钟和电源，具有优异的性能指标。全部器件选用工业级和以上质量等级的元器件。 应用行业： n 通信、卫星、雷达等信号接收、发射 n 高速数据采集存储、波形生成与回放 n 短脉冲捕获、激光雷达、超声测距、光谱测量、粒子物理、量子技术 n 测试与测量、半导体测试、科学仪器 产品特点： n AD支持2通道，最高采样率3000Msps，分辨率为14bit，可选国产化 n DA支持2通道，最高采样率12000Msps，分辨率为14bit，国产化 n 本地参考采用TCXO时钟，频率稳定度：优于1×10-7 n 支持外时钟或外参考，也可选择为外触发功能 n 具有板载温度监控功能 n 控制线接到FMC的LA端口，兼容ZC706、ZCU102或其它标准FMC规范的载板 n 可以插入到FMC+的载板上工作 UD FMC-708 产品原理框图： 主要技术参数： 产品配置： l ADC/DAC：具有优异的性能指标 l ADC满量程输入功率：+11dBm~+12.7dBm（不同器件和配置参数不同） l 输入AC耦合频率范围：30~1000MHz、1200~2600MHz可选 l DAC最大输出功率：-3dBm~+4dBm l 时钟：LMK04828 + TCXO + VCXO l 外参考/外时钟：AC耦合，+5dBm~10dBm l 内参考稳定度：±0.05ppm（常温）~±0.5ppm（宽温） l 外触发（与外参考/外时钟连接器共用）：+3.3V或+5V TTL，阻抗10kΩ l 对外接口：SMA-KHD，阻抗50Ω l FMC连接器型号为ASP-134488-01（高度3.5mm），与之配套的载板FMC连接器型号应为ASP-134486-01（高度6.5mm） l LED灯：1颗时钟状态指示灯 测试程序： l ADC采集测试程序IP l DAC发射测试程序IP l 获取板载温度测试程序

在海洋监测领域，基于无人艇能够实现 高效、实时、自动化 的海洋数据采集，从而为海洋环境保护、资源开发等提供有力支持。其中，无人艇的控制算法训练往往需要大量高质量的数据支持。然而，海洋数据采集也面临 数据噪声和误差 、 数据融合与协同 和 复杂海洋环境适应 等诸多挑战，制约着无人艇技术的发展。 针对这些挑战，我们探索并推出一套 基于多传感器融合的海洋数据采集系统 ，能够高效地采集和处理海洋环境中的多维度数据，为无人艇的自主航行和控制算法训练提供高质量的数据支持。 一、方案架构 无人艇要在复杂海上环境中实现自主导航，尤其是完成障碍物检测和跟踪任务，其关键在于对 海面环境的高效感知 。因此，通过集成多种传感器，包括相机、激光雷达、IMU（惯性测量单元）和GPS（全球定位系统），能够采集更全面、更精确的海洋环境数据。但这种系统也会进一步涉及 时间同步、数据传输与存储以及环境适应性 等问题。 基于以上考虑，采用 BRICKplus(工控机)+ETH6000+传感器套件(6*iDS相机+1*LiDAR+1*IMU+1*GPS) 方案架构，如下图所示： 基于 BRICKplus+ETH6000 构建的数采平台，提供12个以太网接口（10*1Gb+2*10Gb）可以有效接入各个传感器，并为后续升级技术架构、接入更多传感器预留更多空间。多传感器产生的数据量巨大，对数据传输和存储提出了高要求，特别是8MP相机6个同时采集。 采用BRICKplus提供大容量（8/16/32TB）高速写入（16Gbit/s）存储硬盘，能够 高效稳定落盘传感器数据 。采用GPS模块，支持 （g）PTP时间同步与定位 。 二、系统搭建 为了更好的 感知无人艇周边环境信息 ，对传感器分布和方式进行了设计和调整，布局如下图所示。该布局可以更有效的应对海面复杂环境下的数据采集。 三、数据采集 在面向无人艇数据采集时，需要使 传感器套件（四类传感器） 能够同时采集数据，并具备 时间同步，实时可视化、存储和回放 等能力。整体软件架构采用 ROS+传感器 集成方式，支持即插即用，使用便捷。 比如在 iDS相机采集链路 上，涉及到 多相机同步采集 的实现难度大、图像数据的实时传输和存储需求高和动态参数调整的灵活性不足等问题。通过定制化开发，采用 ROS+PEAK SDK 方案进行深度集成，实现了多相机同步采集、实时可视化、动态参数调整等功能，灵活 适应海面复杂的采集环境 ，提高了系统的通用性。 四、总结 在 海洋监测 和 无人艇 控制领域，数据采集的准确性和可靠性至关重要。 基于多传感器融合的海洋数据采集系统方案 ，利用高性能的 BRICKplus+ETH6000模块 作为中央处理单元，连接多个传感器，能够实现高速数据传输和同步。 该系统采 用ROS框架与传感器SDK 进行定制开发，实现了多线程数据采集、处理和发布。同时支持配置文件动态加载传感器参数，支持实时调整和优化，进而显著提高了数据采集的同步性、实时性和可靠性，为 无人艇的自主航行和控制算法训练 提供了高质量的数据支持。

在工业自动化、科研测量和高端测试领域，数据采集系统的性能直接影响着测量结果的可靠性和系统的整体效能。随着应用场景的日益复杂，从简单的单通道测量到复杂的多通道同步采集，数据采集技术也在不断演进。其中，同步采样和多路复用采样作为两种主流。 一、同步采样 德思特Spectrum的所有采集和生成卡都采用完全同步设计，每个通道都有自己的独立输入/输出放大器和A/D转换器。 同步数字化仪设计：每个通道一个 ADC 和一个放大器 这种设计适用于2到16个通道的卡，甚至16通道16位采集卡（例如TS-M2i.47xx系列）。 德思特SpectrumTS-M2i.47xx系列 与使用多路复用技术的标准卡相比，德思特Spectrum卡的这种更高级的设计具有许多优势： 同步采样采集卡为每个通道提供完整的采样率。 单个通道之间没有相位延迟。 由于独立的输入放大器，相邻通道之间的串扰最小。 可以直接比较采集值，无需插值。 同步采样在每个通道上同时采集一个样本 二、多路复用采样 多路复用采集卡为所有通道提供输入放大器，一个A/D转换器，并且通常只有一个放大器部分。由于多路复用器的限制，它用于慢速采样率，例如10kS/s到1MS/s。 多路复用采样使用单个 ADC 和单个放大器，并以扫描方式在通道之间切换 与同步采集卡相比，这种卡的设计和生产成本更低，因为它上面有更少的昂贵组件。与德思特Spectrum数字示波器等同步采样卡相比，这些卡通常有许多缺点： 1.采集通道之间存在相位延迟（如红色所示）。 2.最大采样率取决于活动通道的数量。 3.数据表上显示的最大采样率只是总和采样率。每个ADC只以 / 的速度进行采样。 4.由于所有信号都通过相同的活动组件，通道之间的串扰增加。 串扰导致以下问题： 信号失真：串扰会扭曲信号，使其失去原有的形状和特征，从而影响测量结果的准确性。 信噪比降低：串扰会引入额外的噪声，降低信号的信噪比，使信号更难被识别和分析。 系统性能下降：串扰会降低系统的整体性能，使其无法达到预期的测量精度和分辨率。 5.多路复用数字示波器通常只能在只有一个通道处于活动状态时以全采样率运行。多路复用通道的最大总和采样率进一步受限。例如，竞争对手的产品可以在1个通道上以2MS/s的速度运行，或者在2个或更多通道上以1MS/s的总和采样率运行，这使得在2个通道模式下每个通道的采样率为500kS/s。 三、结论 综上所述， 同步采样卡在性能和功能方面显著优于多路复用采集卡 ，这一优势在多个关键性能指标上得到充分体现。 德思特Spectrum作为测试测量领域的创新者，其 全系列采集卡采用独特的全同步采样架构，每个通道配备独立的信号链路和A/D转换器，实现了真正的并行处理 。这种设计不仅突破了传统多路复用架构的性能瓶颈，更为高精度、多通道的同步测量提供了理想的解决方案。

随着自动驾驶技术的快速发展，车辆准确感知周围环境的能力变得至关重要。 BEV（Bird's-Eye-View，鸟瞰图）感知技术 ，以其独特的视角和强大的数据处理能力，正成为自动驾驶领域的一大研究热点。 一、BEV感知技术概述 BEV感知技术，是一种从鸟瞰图视角（俯视图）出发的环境感知方法。与传统的正视图相比，BEV视角具有 尺度变化小、视角遮挡少 的显著优势，有助于网络对目标特征的一致性表达。基于这样的优势，可以更有效的对车辆周围环境进行感知。 图1：BEV 感知图 因此，在自动驾驶感知任务中，BEV感知算法通常包括分类、检测、分割、跟踪、预测、计划和控制等多个子任务，共同构建起一个完整的感知框架。 BEV感知算法的数据输入主要有图像和点云两种形式。根据数据源不同，BEV算法主要分为 BEV Camera（纯视觉）、BEV LiDAR（基于激光雷达）和BEV Fusion（多模态融合） 三类。其中， 图像数据具有纹理丰富、成本低 的优势，此外，基于图像的任务、基础模型相对成熟和完善，比较容易扩展到 BEV 感知算法中。 为了更好的训练BEV Camera感知算法，往往需要先搭建一个 高质量的数据集 。而搭建一套BEV感知数据采集系统，通常包括以下几个关键环节： 1.硬件选型与集成： 选合适的摄像头和计算采集平台，集成稳定系统。 2.数据采集： 在实际环境中采集图像数据，覆盖不同场景、光照和天气。 3.时间同步： 确保不同传感器数据时间精确同步，是后续算法训练的必要前提。 4.系统调试和部署： 调试系统确保组件协同工作，部署到实际应用环境。 因此，在实际搭建过程中，常会遇到 技术复杂性高、成本投入大、数据质量与时间同步实现难、系统稳定性与可靠性要求高 等挑战。针对这些问题，本文分享一套 BEV Camera数据采集方案 ，能高效搭建高质量的BEV感知数据集，加速算法研发和训练。 二、BEV Camera数据采集系统方案 BEV Camera数据系统采集方案以BRICKplus为核心系统平台，通过扩展PCIe Slot ETH6000模块连接6个iDS相机，利用GPS接收模块获取卫星时钟信号，提供 XTSS时间同步 服务，并支持13路（g）PTP以太网接口，确保高精度时间同步。 BRICKplus搭载BRICK STORAGEplus硬盘，提供 大容量高速存储 ，满足高带宽数据采集需求，确保数据的 完整性 和 可靠性 。 图2：系统集成 三、数据采集 在BEV Camera数据采集方案中，难点在于 如何同步多相机的采集动作、确保数据的高精度时间同步 以及 高效传输 。因此，在整个软件方面，我们采用ROS+PEAK SDK方案进行深度集成，实现了多相机的参数配置、数据采集与传输。 为了更灵活应对实际采集环境需求，对相机（如曝光时间、帧率和分辨率等）参数进行了统一管理和存储，这些参数可在节点启动时通过配置文件动态加载，为相机的初始化提供了灵活性。 图3：相机参数配置 为实现多相机的同步采集和高效传输，我们利用了 ROS的多线程和节点管理功能 。通过为每个相机创建独立的采集线程，并启动采集循环，确保了每个相机的采集过程独立且高效。引入 全局控制信号与信号处理机制 ，确保了统一管理所有相机的采集和同步结束状态。 图4：相机实时可视化 四、时间同步 为了实现多相机的时间同步，一般有两种方式：软时间同步和硬件时间同步。软时间同步主要依赖于软件层面的算法和协议来实现时间同步。其精度通常在 微秒级别 ，适用于对时间同步精度要求不是较高的场景。 图5：多相机软件时间同步 为了应对时间同步精度要求较高的采集场景，如自动驾驶和高精度测量等。在BEV Camera数据采集方案中，进一步支持相机进行硬件时间同步。通过XTSS软件可以有效管理数采平台的时间同步功能，能够快速轻便配备各个传感器的时间同步配置。 图6：XTSS 时间同步管理 通过GPS模块提供高精度的时间基准，并利用支持硬件时间戳的以太网接口直接捕获数据包的时间戳。其时间同步精度可以达到 纳秒级别 ，具备高稳定性，不受软件和网络延迟影响。 图7：多相机硬件时间同步 五、总结 在自动驾驶技术的快速发展中，BEV Camera数据采集系统的构建至关重要。通过采用BRICKplus平台，结合PCIe Slot ETH6000模块和iDS相机，方案实现了多相机的 高效数据采集和存储 。通过ROS+PEAK SDK的深度集成，实现了多相机的 参数配置、数据采集与传输 。利用GPS接收模块和XTSS时间同步服务，确保了多相机的 高精度时间同步 。 BEV Camera数据采集方案有效解决了多相机同步采集和高精度时间同步的难题，还提供了灵活的相机参数配置和高效的数据传输，能够满足 自动驾驶和高精度测量等场景 的需求。