空管导航设备空间信号测量系统、方法、电子设备及介质技术方案

本发明专利技术提供空管导航设备空间信号测量系统，包括信号接收装置、软件无线电架构、GPS接收机、无线路由器、地面客户端、工控机。本发明专利技术涉及空管导航设备空间信号测量方法。本发明专利技术还涉及电子设备与可读存储介质，用于执行空管导航设备空间信号测量方法。本发明专利技术使用数字化的处理方式，将空间信号转换为数字格式，再经处理得到测量结果，解决了目前已有产品存在的缺陷，具有重量轻，体积小，数据输出开源，方便用于后续信号处理的其他扩展应用，具有测试空间信号波形的能力，能在获取信号同时，显示信号频谱，并对信号进行处理、解调，输出解调后的信号波形，成本低、精度好、效率高。

Space signal measurement system, method, electronic equipment and medium of ATC navigation equipment

【技术实现步骤摘要】
空管导航设备空间信号测量系统、方法、电子设备及介质
本专利技术涉及民航空管系统
，尤其涉及空管导航设备空间信号测量系统、方法、电子设备及介质。
技术介绍
在我国民航空管系统中，导航设备正常与否取决于发射到空中电磁波形成的辐射场形是否正确，其中具有代表性的设备就是仪表着陆系统ILS(InstrumentLandingSystem)，在国际、国内各机场广泛使用。它为飞机提供对准跑道的航向信号和指导飞机下降的下滑信号，再加上适当的距离指示信号，使飞机能在低的能见度和恶劣天气条件下借助这些仪表提供的信号指示就可以安全着陆。目前，导航设备信号的测量主要使用导航设备厂家购买的进口外场测试仪设备，该设备主要使用模拟原器件实现信号傅里叶变换、滤波等处理过程，最终计算得到参数测量结果。外场测试仪存在以下缺点：1)重量大：目前已有产品重量在6.5kg左右，不便于携带，尤其是无法安装于无人机等小型飞行装置上使用；2)体积大：目前已有产品体积在200mm*200mm*150mm左右，难以安装于无人机等小型飞行装置上适用；3)无法实现自定义的功能：无法实现处理结果、图形显示等扩展功能；4)无法显示解调后信号波形：无法显示空管导航设备空间信号频谱波形及解调后的信号波形。
技术实现思路
为了克服现有技术的不足，本专利技术的目的在于提供空管导航设备空间信号测量系统，解决了外场测试仪设备测量导航设备信号时存在重量大、体积大、无法实现自定义的功能、无法显示解调后信号波形的问题。本专利技术提供空管导航设备空间信号测量系统，包括信号接收装置、软件无线电架构、GPS接收机、无线路由器、地面客户端、工控机，所述信号接收装置与所述软件无线电架构、所述GPS接收机、所述无线路由器连接，所述工控机与所述软件无线电架构、所述GPS接收机、所述无线路由器、所述地面客户端连接；其中，所述工控机包括软件无线电结构平台、自动增益控制器、GPS数据处理器，所述软件无线电结构平台包括接收器、混频与射频比较器、第一低通滤波器、带通滤波器、第二低通滤波器、整流器、第三低通滤波器、计算装置、校准器、UDP接收器、快速傅里叶变换器，所述接收器与所述软件无线电架构、所述混频与射频比较器、所述第一低通滤波器、所述快速傅里叶变换器连接，所述第一低通滤波器与所述第二低通滤波器、所述带通滤波器连接，所述带通滤波器与所述整流器连接，所述整流器与第三低通滤波器连接，所述第三低通滤波器与所述计算装置连接，所述第二低通滤波器与所述校准器连接，所述校准器、所述计算装置与所述UDP接收器连接，所述UDP接收器与所述自动增益控制器、所述地面客户端连接，所述自动增益控制器与所述软件无线电结构平台、所述软件无线电架构连接，所述GPS数据处理器与所述GPS接收机、所述地面客户端连接。进一步地，所述信号接收装置为接收天线、SMA串口。进一步地，所述接收天线为110MHZ频段天线。进一步地，所述软件无线电架构采用HackRFOne硬件平台，所述HackRFOne硬件平台采用软件无线电正交调制解调采样结构，所述软件无线电正交调制解调采样结构包括线性射频放大器、中频带通滤波器、射频部分、中频部分、复杂可编程逻辑器件、微控制器、计算机，所述射频部分采用RFFC5072芯片，所述中频部分采用MAX2837芯片，所述线性射频放大器与所述信号接收装置连接，所述中频带通滤波器与所述线性射频放大器连接，所述RFFC5072芯片与所述中频带通滤波器连接，所述MAX2837芯片与所述RFFC5072芯片连接，所述复杂可编程逻辑器件、所述微控制器与所述MAX2837芯片连接，所述计算机与所述微控制器连接。进一步地，所述工控机采用QM9600工控主板，所述QM9600工控主板搭载Ubuntu系统。空管导航设备空间信号测量方法，包括以下步骤：信号处理，对接收的空间中连续的模拟信号进行采样、量化与编码处理；接收数据流，接收采样、量化与编码处理后的射频信号的同相/正交数据流；数字信号处理，滤出所述同相/正交数据流中的低频信号，滤出所述低频信号中的第一频率信号、第二频率信号、射频电平，对所述第一频率信号和所述第二频率信号进行整流低频滤波，得到第一电平和第二电平；计算参数，通过所述射频电平、所述第一电平和所述第二电平计算第一调制度和第二调制度，通过所述第一调制度和所述第二调制度计算调制度差和调制度和；发送信号，将所述射频电平通过校准，得到参考射频，对所述参考射频进行处理，得到控制信号，将所述控制信号发送至软件无线电架构控制接收信号的增益，将所述调制度差和所述调制度和发送至地面客户端；生成信号频谱，将所述同相/正交数据流经过快速傅立叶变换得到信号频谱；精确定位，接收并处理CPS接收机发送的数据，将处理结果发送至地面客户端，得到测试点的厘米级精确定位。进一步地，所述接收数据流步骤中，所述射频信号的同相/正交数据流包括航道信号，将所述同相/正交数据流通过混频与射频比较，得到余隙信号。进一步地，所述数字信号处理步骤中，所述第一频率信号为90Hz信号，所述第二频率信号为150Hz信号，所述第一电平为90Hz电平，所述第二电平为150Hz电平；所述计算参数步骤中，所述第一调制度为90Hz调制度，所述第二调制度为150Hz调制度。一种电子设备，包括：处理器；存储器；以及程序，其中所述程序被存储在所述存储器中，并且被配置成由处理器执行，所述程序包括用于执行上述空管导航设备空间信号测量方法。一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行上述空管导航设备空间信号测量方法。相比现有技术，本专利技术的有益效果在于：本专利技术提供空管导航设备空间信号测量系统，包括信号接收装置、软件无线电架构、GPS接收机、无线路由器、地面客户端、工控机。本专利技术涉及空管导航设备空间信号测量方法。本专利技术还涉及电子设备与可读存储介质，用于执行空管导航设备空间信号测量方法。本专利技术使用数字化的处理方式，将空间信号转换为数字格式，再经处理得到测量结果，解决了目前已有产品存在的缺陷，本专利技术主要优势体现在：重量轻，目前已有外场测试产品重量在6.5kg左右，本专利技术因使用数字方法进行信号处理，模拟元器件使用较少，总重量不超过1kg；体积小，目前已有产品体积在200mm*200mm*150mm左右，本专利技术因使用数字方法进行信号处理，总体积小，仅为200mm*150mm*100mm；数据后期处理方便，目前已有产品为国外进口，数据输出不开源，数据采用加密技术，难以实现后期处理，本专利技术的数据输出开源，方便用于后续信号处理的其他扩展应用，如做图、测量结果与位置数据结合等应用；本专利技术具有测试空间信号波形的能力，已有产品无法在空间中测量信号解调后的波形，本专利技术能在获取信号同时，显示信号频谱，并对信号进行处理、解调，输出解调后的信号波形；本专利技术为空管导航设备空间信号评估提供了一种重量轻、体积小、成本低、精度好、高效率的技术手段。...

【技术保护点】
1.空管导航设备空间信号测量系统，其特征在于：包括信号接收装置、软件无线电架构、GPS接收机、无线路由器、地面客户端、工控机，所述信号接收装置与所述软件无线电架构、所述GPS接收机、所述无线路由器连接，所述工控机与所述软件无线电架构、所述GPS接收机、所述无线路由器、所述地面客户端连接；其中，所述工控机包括软件无线电结构平台、自动增益控制器、GPS数据处理器，所述软件无线电结构平台包括接收器、混频与射频比较器、第一低通滤波器、带通滤波器、第二低通滤波器、整流器、第三低通滤波器、计算装置、校准器、UDP接收器、快速傅里叶变换器，所述接收器与所述软件无线电架构、所述混频与射频比较器、所述第一低通滤波器、所述快速傅里叶变换器连接，所述第一低通滤波器与所述第二低通滤波器、所述带通滤波器连接，所述带通滤波器与所述整流器连接，所述整流器与第三低通滤波器连接，所述第三低通滤波器与所述计算装置连接，所述第二低通滤波器与所述校准器连接，所述校准器、所述计算装置与所述UDP接收器连接，所述UDP接收器与所述自动增益控制器、所述地面客户端连接，所述自动增益控制器与所述软件无线电结构平台、所述软件无线电架构连接，所述GPS数据处理器与所述GPS接收机、所述地面客户端连接。/n...

【技术特征摘要】
1.空管导航设备空间信号测量系统，其特征在于：包括信号接收装置、软件无线电架构、GPS接收机、无线路由器、地面客户端、工控机，所述信号接收装置与所述软件无线电架构、所述GPS接收机、所述无线路由器连接，所述工控机与所述软件无线电架构、所述GPS接收机、所述无线路由器、所述地面客户端连接；其中，所述工控机包括软件无线电结构平台、自动增益控制器、GPS数据处理器，所述软件无线电结构平台包括接收器、混频与射频比较器、第一低通滤波器、带通滤波器、第二低通滤波器、整流器、第三低通滤波器、计算装置、校准器、UDP接收器、快速傅里叶变换器，所述接收器与所述软件无线电架构、所述混频与射频比较器、所述第一低通滤波器、所述快速傅里叶变换器连接，所述第一低通滤波器与所述第二低通滤波器、所述带通滤波器连接，所述带通滤波器与所述整流器连接，所述整流器与第三低通滤波器连接，所述第三低通滤波器与所述计算装置连接，所述第二低通滤波器与所述校准器连接，所述校准器、所述计算装置与所述UDP接收器连接，所述UDP接收器与所述自动增益控制器、所述地面客户端连接，所述自动增益控制器与所述软件无线电结构平台、所述软件无线电架构连接，所述GPS数据处理器与所述GPS接收机、所述地面客户端连接。


2.如权利要求1所述的空管导航设备空间信号测量系统，其特征在于：所述信号接收装置为接收天线、SMA串口。


3.如权利要求2所述的空管导航设备空间信号测量系统，其特征在于：所述接收天线为110MHZ频段天线。


4.如权利要求1所述的空管导航设备空间信号测量系统，其特征在于：所述软件无线电架构采用HackRFOne硬件平台，所述HackRFOne硬件平台采用软件无线电正交调制解调采样结构，所述软件无线电正交调制解调采样结构包括线性射频放大器、中频带通滤波器、射频部分、中频部分、复杂可编程逻辑器件、微控制器、计算机，所述射频部分采用RFFC5072芯片，所述中频部分采用MAX2837芯片，所述线性射频放大器与所述信号接收装置连接，所述中频带通滤波器与所述线性射频放大器连接，所述RFFC5072芯片与所述中频带通滤波器连接，所述MAX2837芯片与所述RFFC5072芯片连接，所述复杂可编程逻辑器件、所述微控制器与所述MAX2837芯片连接，所述计算机与所述微...

【专利技术属性】
技术研发人员：陆永东，王明甲，任龙昊，李田英，李胜强，唐伟胜，
申请(专利权)人：中国民用航空中南地区空中交通管理局，
类型：发明
国别省市：广东;44