基于ROACH2的數字終端實驗平臺搭建*

張 萌，張海龍,3，王 杰，李 健，托乎提努爾

(1. 中國科學院新疆天文臺，新疆 烏魯木齊 830011；2. 中國科學院大學，北京 100049；3. 中國科學院射電天文重點實驗室，江蘇 南京 210008)

采用多波束及相控陣饋源(1)https://www.skatelescope.org/phased-array-feed/(Phased Array Feed, PAF)接收技術使射電觀測獲取的天文信號數據量成倍增長，觀測數據需要實時處理來克服傳輸和存儲速度的瓶頸。應用高速寬帶數字終端[1]進行信號的實時處理，可以滿足未來海量數據實時處理的需求，當前數字終端系統主要包括對天文信號控制和預處理的可編程硬件平臺和進行控制及復雜處理的高性能計算系統。

CASPER[2](Collaboration for Astronomy Signal Processing and Electronics Research)的硬件平臺因其免費、開源、可重用，得到許多大型射電望遠鏡的數字終端平臺使用。美國綠岸望遠鏡(Green Bank Telescope, GBT)的脈沖星終端系統GUPPI[3](Green Bank Ultimate Pulsar Processing Instrument)、阿雷西博射電望遠鏡(Arecibo Radio Telescope)使用的脈沖星終端PUPPI(2)https://www.naic.edu/puppi-observing/(The Puerto Rico Ultimate Pulsar Processing Instrument)，以及澳大利亞帕克斯望遠鏡(Parkes)的CASPSR[4](CASPER Parkes Swinburne Recorder)均采用CASPER早期的硬件系統IBOB[5](Interconnect Break-out Board)和BEE2[6](Berkeley Emulation Engine)。美國綠岸望遠鏡的VEGAS(3)http://www.gb.nrao.edu/vegas/report/，德國埃費爾斯貝格(Effelsberg)的PSRIX[7]終端，以及澳大利亞帕克斯的BPSR[8](Berkeley Parkes Swinburne Recorder)采用了第1代ROACH(Reconfigurable Open Architecture Computing Hardware)系統構建，利用多臺ROACH進行通道劃分，將來自IBOB和BEE2平臺的信號合并到一個板中。我國貴州500米口徑球面射電望遠鏡(Five-hundred-meter Aperture Spherical Telescope, FAST)[9-10]、上海天馬望遠鏡(Tianma)(4)http://radio.shao.cas.cn均使用ROACH2(5)https://casper.ssl.berkeley.edu/wiki/ROACH2構建終端系統進行頻率通道劃分，完成高速數據流處理。

為進一步研究現有的數字終端系統，實現高速天文信號的實時處理，需要構建穩定的實驗平臺，為高速天文信號實時處理研究提供良好的實驗環境，由于CASPER的數字終端軟硬件平臺通用性和開源性，本文基于CASPER軟硬件實現了實驗平臺的搭建，并對所搭建的實驗環境進行了系統測試。……