Коррелятор для системы обработки радиоастрономических данных

Коррелятор для системы обработки радиоастрономических данных предназначен для корреляционной обработки информации, поступающей от радиотелескопов в сетях радиоинтерферометрии со сверхдлинными базами

Основные характеристики:

  • 4 источника радиоастрономических данных
  • Максимальное значение временного сдвига между сигналами 200 мс
  • Максимальное значение относительного спектрального сдвига между сигналами 500 кГц
  • 64 коэффициента корреляции на базу
  • Время усреднения от 100 до 1000 мс

Интерфейсы:

  • 6 USB
  • VGA
  • RS-232
  • Gigabit Ethernet
  • 3 SFP+
  • 4 VSI

Расширенное описание:

Коррелятор выполнен в стандартном 12" конструктиве высотой 2U. Основными компонентами являются аппаратный модуль и одноплатный компьютер. Передача данных между этими блоками осуществляется по интерфейсу Gigabit Ethernet. В корреляторе предусмотрена возможность обмена данными между аппаратным модулем и одноплатным компьютером по шине PCI Express x4 (пропускная способность 10 Гбит/с).

Аппаратный модуль состоит из двух высокопроизводительных ПЛИС Xilinx Kintex 7 и сменного модуля памяти DDR3 SDRAM в форм-факторе SO-DIMM емкостью 2 Гбайт. Аппаратный модуль выполняет корреляционную обработку данных. Основная вычислительная нагрузка ложится на одну ПЛИС, а вторая используется для управления и связи с одноплатным компьютером. Обмен данными между микросхемами ПЛИС осуществляется по 8 двунаправленным линиям с максимальной пропускной способностью 10 Гбит/сек каждая. Размещенная на модуле память предназначена для компенсации задержки между источниками данных. Для подключения источников используется 4 интерфейса VSI.

Одноплатный компьютер выполняет управление аппаратным модулем, прием результатов вычислений и вторичной обработки данных, а также для передачу информации конечным потребителям. Компьютер функционирует под управлением операционной системы Windows. Для передачи результатов корреляционной обработки конечным потребителям используется внешний интерфейс Gigabit Ethernet.

Высокая производительность ПЛИС реализует большую часть алгоритма в рамках одной микросхемы. Входные данные от 4 источников поступают на интерфейсную ПЛИС, с которой передаются на вычислительную. Далее, за счет внешней памяти, компенсируется задержка между входными каналами. Поскольку источники информации движутся относительно точки измерения, необходима компенсация эффекта Доплера. После компенсации расхождений по частоте и задержке, осуществляется взаимная корреляционная обработка информационных потоков с заданным временем усреднения. Результаты вычислений передаются в интерфейсную ПЛИС, откуда, по интерфейсу Gigabit Ethernet, поступают на одноплатный компьютер.

Коррелятор может взаимодействовать с системами хранения радиоастрономических данных MARK5B и имеет возможность обмена данными с устройствами хранения MARK6. Для ввода и вывода данных используются 3 интерфейса SFP+ с пропускной способностью 10 Гбит/с каждый, Gigabit Ethernet и VSI. 160 линий LVDS четырех интерфейсов VSI используются как отдельные линии передачи данных.

Соединение ПЛИС на скорости до 80 Гбит/с обеспечивает возможность распределения вычислительной нагрузки между двумя микросхемами. Для вторичной обработки используется встроенный компьютер с возможностью использования любой операционной системы. Связь между аппаратным модулем и одноплатным компьютером осуществляется по интерфейсу Gigabit Ethernet и по интерфейсу PCI Express x4.