Программное обеспечение для получения и записи данных с фотометрических датчиков лидарной установки

Программа является частью Системы управления и контроля лидарного комплекса и предназначена для получения и записи оцифрованных данных с двух фотоэлектрических датчиков.

Система контроля и управления, в настоящее время находящаяся в разработке, будет состоять из:

• программы оцифровки отраженного лазерного импульса,
• программы фильтрации экспериментальных данных по высоте наблюдения,
• системы хранения данных,
• комплекса программ по алгоритмической обработке данных. 

Исследования отраженного от облаков верхнего яруса сигнала являются целью существования лидарного комплекса. Фотоэлектрические датчики принимают лазерный импульс, отраженный от облаков верхнего яруса. Лазерный импульс проходит два поляризационных диска - при излучении и при приеме. В описываемую программу заложен функционал для записи состояния этих поляризационных дисков. 

Оцифровка данных с датчиков происходит с использованием аналого-цифрового преобразователя, подключенного по шине USB к компьютеру и через аналоговый разъем к датчикам.  Программа реализована на основе драйверов и пакета разработчика, поставляемых в комплекте с АЦП.

Возможные области применения: мониторинг атмосферы, физика облаков верхнего яруса, газовый анализ среды. Возможно использование программы в научных и производственных операциях, связанных с преобразованием в цифровую форму аналоговых сигналов, получаемых с аппаратных датчиков, с внесением цифровой информации в информационные системы для последующей математической и алгоритмической обработки.

В программе использованы реализации асинхронных операций получения и записи данных, отложенная инициализация аппаратного драйвера, событийная модель графического интерфейса пользователя. Используется многопоточное выполнение с использованием примитивов синхронизации.

Программа предоставляет:

• графический интерфейс пользователя для задания настроек аналого-цифрового преобразования (параметры преобразования запрашиваются от драйвера при инициализации);
• возможность сменить имя и расположение файла с полученными данными, установленное по умолчанию.

В программе реализованы полностью автоматический и ручной режим сбора данных. При автоматическом режиме при заданном количестве собранных данных происходит изменение состояния дисков поляризации, сбор данных не прекращается, окна настроек не активны. При ручном режиме работы получение данных останавливается до следующего запуска, но становятся доступны для изменения состояния дисков.

Размер выходного файла ограничен 4 ГБ.  Обеспечивается оцифровка без пропусков импульсов, поступающих с частотой 10 Гц,  при размере пакета до 8192 отсчетов на канал. К аннотации прикреплен файл вывода программы, выходные файлы именуются по дате и времени создания. АЦП имеет диапазон дискретизации сигнала от -2048 до 2048 отсчета.  

Именование файлов происходит автоматически по текущей дате запуска, присутствует возможность явно выбрать место расположения и имя файла с выходными данными.

Содержимое файла вывода (на примере файла example_output.txt, находящегося во вложении):

•  - номер полученного пакета данных и разрешение в метрах по высоте(пересчитано из частоты дискретизации); 
•  - строка, описывающая один отсчет сигнала при заданной частоте дискретизации, перед каждым значением находится условное обозначение поля;
•    - номер отсчета;
•    - битовые флаги канала 0;
•    - битовые флаги канала 1;
•    - положение в градусах поляризационного диска излучателя;
•    - положение в градусах поляризационного диска приемника;
•    - значение сигнала в канале 0 в отсчетах дискретизации устройства; 
•    - значение сигнала в канале 1 в отсчетах дискретизации устройств.

Программа создана в среде Microsoft Visual Studio 2010 на языке программирования C++, с использованием библиотеки графического интерфейса пользователя wxWidgets 2.9.3. Гарантирована работа в операционной системе WindowsXP.