[论文解读] VERITAS Data Acquisition

E. Hays|arXiv (Cornell University)|Oct 11, 2007

Advanced Data Storage Technologies参考文献 2被引用 7

一句话总结

本文介绍了VERITAS数据获取系统，一种多级架构，集成了基于VME的闪存ADC读出、望远镜级事件构建以及阵列级数据整合。该系统实现了全阵列范围内的精确触发控制、同步和实时数据质量监控，确保了在高计数率伽马射线观测中的稳健性能。

ABSTRACT

VERITAS employs a multi-stage data acquisition chain that extends from the VME readout of custom 500 MS/s flash ADC electronics to the construction of telescope events and ultimately the compilation of information from each telescope into array level data. These systems provide access to the programming of the channel level triggers and the FADCs. They also ensure the proper synchronization of event information across the array and provide the first level of data quality monitoring. Additionally, the data acquisition includes features to handle the readout of special trigger types and to monitor channel scaler rates. In this paper we describe the software and hardware components of the systems and the protocols used to communicate between the VME, telescope, and array levels. We also discuss the performance of the data acquisition for array operations.

研究动机与目标

• 设计一种可扩展、高速的数据获取系统，用于VERITAS切伦科夫望远镜阵列。
• 确保阵列中多个望远镜之间事件数据的精确同步。
• 在通道级和阵列级实现实时数据质量监控与触发控制。
• 支持特殊类型的触发以及通道计数器速率监控，用于系统诊断。
• 实现可靠、高吞吐量的数据采集，以支持甚高能伽马射线天文学。

提出的方法

• 利用基于VME的自定义500 MS/s闪存ADC电子设备进行高速信号数字化，实现高带宽读出。
• 通过聚合单个通道和触发器的数据，在望远镜级别构建事件。
• 通过同步所有望远镜的事件信息，协调阵列级别的数据整合。
• 采用专用协议实现VME、望远镜和阵列控制系统之间的通信。
• 在数据获取链路中集成触发编程和FADC配置功能。
• 通过实时跟踪计数器速率和事件一致性，实现数据质量监控。

实验结果

研究问题

• RQ1 多级数据获取系统如何确保多望远镜切伦科夫阵列中数据的同步性和完整性？
• RQ2 支持伽马射线观测的高速、实时数据处理，需要哪些软硬件组件？
• RQ3 该系统如何处理特殊触发类型，并在高计数率运行期间保持数据质量？
• RQ4 哪些协议可实现VME、望远镜和阵列级系统之间的可靠通信？
• RQ5 哪些性能指标可定义数据获取系统在阵列运行中的有效性？

主要发现

• 数据获取系统成功支持500 MS/s闪存ADC，可完全控制通道级触发和FADC设置。
• 阵列范围内的事件同步保持高度精确，支持伽马射线簇射的相干重建。
• 通过持续跟踪通道计数器速率和事件一致性，实现了实时数据质量监控。
• 系统有效处理特殊触发类型，支持多种观测模式。
• 在阵列运行条件下，该采集链路表现出稳健性能，确保了可靠的数据采集。
• VME、望远镜和阵列级系统之间的通信协议确保了低延迟、高可靠性的数据流。