虛擬無線電航天測控數(shù)據(jù)并行同步傳輸系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】一種虛擬無線電航天測控數(shù)據(jù)并行同步傳輸系統(tǒng)，包括依次連接的天線、數(shù)字化接口、通用化分布式處理平臺以及遠程控制；天線通過上、下變頻器與數(shù)字化接口連接；通用化分布式處理平臺包括多個通過網(wǎng)絡(luò)連接的計算機和軟件系統(tǒng)。本發(fā)明將大量電子信號處理算法與硬件相剝離，使應(yīng)用系統(tǒng)使用的算法得以在通用計算機上開發(fā)與驗證，沒有執(zhí)行時間、成本的限制，能更好地滿足測控系統(tǒng)的需求。
【專利說明】虛擬無線電航天測控數(shù)據(jù)并行同步傳輸系統(tǒng)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種測控數(shù)據(jù)并行同步傳輸系統(tǒng)，具體涉及一種虛擬無線電航天測控數(shù)據(jù)并行同步傳輸系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著數(shù)字信號處理技術(shù)的不斷發(fā)展以及通用計算機性能的迅速提高，航天測控系統(tǒng)中信號處理的方法在經(jīng)歷了由傳統(tǒng)模擬信號的硬件處理向基于軟件無線電(SDR)平臺的數(shù)字化處理的轉(zhuǎn)變后，正在開始向純軟件化的方向發(fā)展。國外已經(jīng)出現(xiàn)了軟件雷達和軟件GPS接收機方面的研究，脫離了軟件無線電平臺中可編程DSP和FPGA為主的專用硬件平臺，將A / D之后的信號直接以通用計算機構(gòu)建的集群為平臺，以軟件處理方式完成信號實時處理。虛擬無線電測控系統(tǒng)隨著測控體制的多樣化、測控任務(wù)的綜合化的發(fā)展趨勢，將會面臨不同數(shù)據(jù)類型、不同傳輸速率、不同處理過程的多路并行數(shù)據(jù)傳輸問題。測控系統(tǒng)屬于時間同步系統(tǒng)，要求測量結(jié)果與測量時間保持精確同步，否則得到的測量結(jié)果即使再精確也失去了其應(yīng)用價值。因此，在軟件實現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸?shù)倪^程中，數(shù)據(jù)傳輸?shù)牟⑿行耘c并行數(shù)據(jù)在時間上的同步性都是亟待解決的問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明提供一種虛擬無線電航天測控數(shù)據(jù)并行同步傳輸系統(tǒng)，其將大量電子信號處理算法與硬件相剝離，使應(yīng)用系統(tǒng)使用的算法得以在通用計算機上開發(fā)與驗證，沒有執(zhí)行時間、成本的限制，能更好地滿足測控系統(tǒng)的需求。
[0004]本發(fā)明的技術(shù)解決方案是:
一種虛擬無線電航天測控數(shù)據(jù)并行同步傳輸系統(tǒng)，包括依次連接的天線、數(shù)字化接口、通用化分布式處理平臺以及遠程控制；其特殊之處在于:所述天線通過上、下變頻器與數(shù)字化接口連接；所述通用化分布式處理平臺包括多個通過網(wǎng)絡(luò)連接的計算機和軟件系統(tǒng)。
[0005]上述遠程控制包括遙控指令及測距、測速及遙測結(jié)果。
[0006]上述數(shù)字化接口傳輸70MHZ中頻信號和實統(tǒng)信號。
[0007]本發(fā)明的優(yōu)點在于:將大量電子信號處理算法與硬件相剝離，使應(yīng)用系統(tǒng)使用的算法得以在通用計算機上開發(fā)與驗證，沒有執(zhí)行時間、成本的限制，能更好地滿足測控系統(tǒng)的需求。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0008]圖1為本發(fā)明連接示意圖。
【具體實施方式】
[0009]參見圖1，一種虛擬無線電航天測控數(shù)據(jù)并行同步傳輸系統(tǒng)，包括依次連接的天線、數(shù)字化接口、通用化分布式處理平臺以及遠程控制；天線通過上、下變頻器與數(shù)字化接口連接；所述通用化分布式處理平臺包括多個通過網(wǎng)絡(luò)連接的計算機和軟件系統(tǒng)。
[0010]遠程控制包括遙控指令及測距、測速及遙測結(jié)果。
[0011]數(shù)字化接口傳輸70MHZ中頻信號和實統(tǒng)信號。
[0012]數(shù)據(jù)并行方法
虛擬無線電與SDR系統(tǒng)數(shù)據(jù)并行差異
目前的SDR測控系統(tǒng)采用分時復(fù)用的方式并行傳輸數(shù)據(jù)，按照固定的時間間隔，將多路時間上的并行數(shù)據(jù)依次寫入指定的存儲位置，形成固定長度的數(shù)據(jù)幀。在數(shù)據(jù)傳輸過程中，以幀為基本的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，通過定位數(shù)據(jù)幀起始位置的幀同步碼，實現(xiàn)各分路數(shù)據(jù)的讀取及處理。這種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的優(yōu)點是實現(xiàn)過程簡單、性能可靠，在目前的遙測系統(tǒng)中廣泛采用。虛擬無線電測控系統(tǒng)雖然基于通用化的分布式處理系統(tǒng)，但是由于硬件平臺和軟件系統(tǒng)的差異，使得系統(tǒng)中每個節(jié)點(計算機)的網(wǎng)絡(luò)傳輸延遲、操作系統(tǒng)延遲、軟件處理延遲有可能存在較大的差異。當采用傳統(tǒng)的幀結(jié)構(gòu)進行多路數(shù)據(jù)并行傳輸時，在組幀過程中，來自不同節(jié)點的數(shù)據(jù)傳輸延遲的差異將會造成時間延遲短、傳輸速率高的節(jié)點數(shù)據(jù)等待延遲時間長、傳輸速率低的節(jié)點數(shù)據(jù)的現(xiàn)象，從而降低數(shù)據(jù)傳輸速率，甚至影響系統(tǒng)處理的實時性。因此必須根據(jù)虛擬無線電測控系統(tǒng)中數(shù)據(jù)傳輸?shù)奶攸c，選擇適合的分時復(fù)用方案，實現(xiàn)安全、可靠、實時的數(shù)據(jù)傳輸。
[0013]虛擬無線電測控系統(tǒng)的數(shù)據(jù)并行
傳統(tǒng)的幀結(jié)構(gòu)按照固定的時間間隔，將對應(yīng)的各路數(shù)據(jù)依次寫入數(shù)據(jù)幀中固定的存儲位置。因此在傳輸時延較大的情況下，造成了并行傳輸?shù)母咚贁?shù)據(jù)被低速數(shù)據(jù)阻塞的現(xiàn)象?？梢圆捎脛討B(tài)分時復(fù)用的傳輸模式。其基本思想是:將各路中已經(jīng)滿足時間長度(Λ丁)的數(shù)據(jù)塊按照時間間隔Λ T和一定的順序?qū)懭氲綌?shù)據(jù)幀中的用戶數(shù)據(jù)區(qū)，然后通過網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)较乱粋€處理節(jié)點。時間間隔Λ T應(yīng)根據(jù)當前傳輸數(shù)據(jù)所對應(yīng)的處理任務(wù)實時性要求進行動態(tài)調(diào)整，確保每幀傳輸?shù)臄?shù)據(jù)能夠在下一個節(jié)點被實時處理。時間間隔的動態(tài)改變，使得數(shù)據(jù)幀的長度也會隨之發(fā)生變化。為便于數(shù)據(jù)幀的捕獲與跟蹤，依然采用固定長度的數(shù)據(jù)幀。按照動態(tài)分時復(fù)用的傳輸方式，數(shù)據(jù)幀結(jié)構(gòu)主要分主引導(dǎo)頭和用戶數(shù)據(jù)區(qū)兩部分。
[0014]I)主引導(dǎo)頭中包括了幀頭、時間同步信息、數(shù)據(jù)包標識和差錯控制部分。幀頭的作用是實現(xiàn)數(shù)據(jù)包的捕獲與跟蹤。利用幀頭和差錯控制碼，檢驗數(shù)據(jù)在傳輸及處理過程中的完整性。通常情況下，幀頭應(yīng)由自相關(guān)性較強、互相關(guān)性較弱的碼字組成，通過相關(guān)運算，實現(xiàn)幀同步。時問同步信息用于記錄當前數(shù)據(jù)對應(yīng)的時統(tǒng)時間(B;)和時間間隔(AT)，是實現(xiàn)多路數(shù)據(jù)時間同步的基礎(chǔ)。
[0015]數(shù)據(jù)包標識用于區(qū)分數(shù)據(jù)幀在時間上的先后順序。采用計數(shù)器的方式，記錄了相同的時統(tǒng)時間點，多個數(shù)據(jù)幀傳輸?shù)南群箜樞颉７乐乖跀?shù)據(jù)包傳輸過程中，由于網(wǎng)絡(luò)阻塞導(dǎo)致數(shù)據(jù)幀發(fā)生時間上的錯位。差錯控制用于修正幀頭在網(wǎng)絡(luò)傳輸過程中產(chǎn)生的誤碼，從而提高數(shù)據(jù)處理過程中數(shù)據(jù)的利用率。
[0016]2)用戶數(shù)據(jù)區(qū)主要包括數(shù)據(jù)描述區(qū)、數(shù)據(jù)區(qū)和填充數(shù)據(jù)區(qū)3部分。
[0017]數(shù)據(jù)描述區(qū)用于解釋數(shù)據(jù)區(qū)中包含數(shù)據(jù)的類型及數(shù)量。由于采用動態(tài)多路復(fù)用方式進行數(shù)據(jù)傳輸，所以每個數(shù)據(jù)幀中，數(shù)據(jù)描述區(qū)的內(nèi)容都會根據(jù)傳輸內(nèi)容的不同而不同。數(shù)據(jù)描述區(qū)的長度與多路復(fù)用時信號的路數(shù)及數(shù)據(jù)塊長度有關(guān)。數(shù)據(jù)區(qū)存放虛擬信道中傳輸?shù)臄?shù)據(jù)。通過讀取數(shù)據(jù)描述區(qū)中對應(yīng)的字段信息，在數(shù)據(jù)區(qū)中的相應(yīng)位置讀取不同類型的數(shù)據(jù)。填充區(qū)用于填充每幀中未被使用的數(shù)據(jù)區(qū)，防止被錯誤地讀取。為便于計算機對虛擬信道數(shù)據(jù)單元的識別與處理，數(shù)據(jù)幀中最小的存儲單元以字節(jié)為單位。與傳統(tǒng)的并行數(shù)據(jù)傳輸相比，采用動態(tài)分時復(fù)用的傳輸模式，有利于在通用化的分布式處理平臺上提高多路數(shù)據(jù)的并行傳輸效率。適合于實時性要求嚴格的數(shù)據(jù)傳輸，避免由于個別節(jié)點數(shù)據(jù)延遲較大而造成對其他分路數(shù)據(jù)傳輸性能的影響，有利于提高系統(tǒng)運行的穩(wěn)定性。
【權(quán)利要求】
1.一種虛擬無線電航天測控數(shù)據(jù)并行同步傳輸系統(tǒng)，包括依次連接的天線、數(shù)字化接口、通用化分布式處理平臺以及遠程控制；其特征在于:所述天線通過上、下變頻器與數(shù)字化接口連接；所述通用化分布式處理平臺包括多個通過網(wǎng)絡(luò)連接的計算機和軟件系統(tǒng)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述虛擬無線電航天測控數(shù)據(jù)并行同步傳輸系統(tǒng)，其特征在于:所述遠程控制包括遙控指令及測距、測速及遙測結(jié)果。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述虛擬無線電航天測控數(shù)據(jù)并行同步傳輸系統(tǒng)，其特征在于:所述數(shù)字化接口傳輸70MHZ中頻信號和實統(tǒng)信號。
【文檔編號】G05B19/418GK103558820SQ201310519769
【公開日】2014年2月5日 申請日期:2013年10月30日 優(yōu)先權(quán)日:2013年10月30日
【發(fā)明者】王耀斌 申請人:陜西高新實業(yè)有限公司