一种抗辐射加固通用软件无线电平台制造技术

本发明专利技术公开了一种抗辐射加固通用软件无线电平台，属于软件无线电开发平台的一种，基带方案采用Soc型架构，射频方案采用零中频方案，包含两路可编程射频前端，两片FPGA，一片嵌入式微处理器和FLASH。嵌入式微处理器包含2路Spacewire控制器、4路can总线控制器、2路1553B控制器。本发明专利技术具有高性能、结构灵活、资源可裁剪、高可靠、抗辐射的特点，广泛应用于通信、电子对抗、导航和有效载荷领域。

A radiation hardened general software radio platform

【技术实现步骤摘要】
一种抗辐射加固通用软件无线电平台
本专利技术涉及一种抗辐射加固通用软件无线电平台，属于软件无线电、任务有效载荷、通信和导航领域。
技术介绍
软件无线电是一种通用可编程无线电，集成了控制、通信和计算能力，具有数字化、可编程性、模块化、可扩展性和开放性的特点，可以充当装备系统的通用平台。软件无线电技术正得到越来越广泛应用，基于该技术的系统体系结构正在不断完善。目前软件无线电技术已经广泛应用于通信、电子对抗、导航等领域。现有的软件无线电通用平台往往应用于地面与近地区域，对整个平台的抗辐射性能要求较低。对于面向深空领域的软件无线电技术，缺少一种软件无线电平台来满足通用性的需求。特别是针对深空任务有效载荷，往往对尺寸、重量和功耗的要求比较高，希望可以使用同一套硬件来实现不同的功能，而现有的软件无线电技术往往很少与深空宇航技术结合，市场上还没有一款成熟的抗辐射加固通用软件无线电平台。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是：克服现有技术的不足，将软件无线电技术与深空任务有效载荷技术相结合，提供一种抗辐射加固通用软件无线电平台，实现导航、通信和有效载荷功能，具备高性能、高可靠的特点，满足深空宇航的应用需求。本专利技术的技术解决方案是：一种抗辐射加固通用软件无线电平台，所述软件无线电平台应用于深空领域，具有导航和通信功能，同时能够作为有效载荷；包括两个可编程射频前端、两片FPGA、一个嵌入式微处理器和FLASH；当软件无线电平台用于导航时，可编程射频前端接收空间中的导航信号，并将其下变频采样，转化为数字基带信号后传送给FPGA，FPGA进行基带信号处理，提取出有效信息，并将信息传送给嵌入式微处理器，嵌入式微处理器对提取的信息进行后端处理，解算出位置信息，FLASH用于存储特定的位置信息；其中两个可编程射频前端互为备份，两片FPGA互为备份，也能够单独使用，实现两路独立的导航功能；当软件无线电平台用于通信时，可编程射频前端接收空间中的通信信号，将其下变频采样转化为数字基带信号，FPGA进行数字基带信号处理，提取出通信信息，并转发给嵌入式微处理器，嵌入式微处理器将通信信息存储到FLASH中，或者发送出去；在发送信息时，嵌入式微处理器将信息发送给FPGA进行基带信号处理，通过可编程射频前端将基带信号转化为特定频点的射频信号并发送出去；其中两个可编程射频前端互为备份，两片FPGA互为备份，也能够单独使用，实现两路独立的通信功能；当软件无线电平台同时用于导航与通信时，其中一路嵌入式处理器-FPGA-射频前端通路实现导航功能，另一路实现通信功能，FLASH用于存储应用数据；当软件无线电平台用于有效载荷时，嵌入式处理器作为有效载荷的控制中枢和软件编程中枢进行总体控制和后端处理，FPGA作为硬件可编程中枢进行基带数字信号处理，可编程射频前端用于生成不同频点的射频信号，FLASH用于存储相应的软件硬件代码以及应用数据。嵌入式微处理器内嵌2路Spacewire控制器、4路can总线控制器、2路1553B控制器，两片FPGA与嵌入式微处理器相连，作为可编程资源挂载到嵌入式微处理器总线上；两个可编程射频前端的数据通路分别与两个FPGA相连，控制通路通过SPI接口与嵌入式微处理器相连；FLASH与嵌入式微处理器相连；所有器件均采用抗辐射加固工艺库进行设计制造，具备抗辐射能力。嵌入式微处理器是整个软件无线电开发平台的主控和软件开发核心，用于平台整体控制与基带数字信号处理，其采用ARMCortexA5架构，主频最低300MHz，包含FFT与维特比译码专用计算IP硬核外设，所有外设均通过AXI4片上总线挂载到高性能嵌入式处理器内核上。两片FPGA用于数字信号处理，并根据用户需求自定义添加外设，FPGA采用抗辐射加固FPGA，全兼容XilinxVirtexSx95T型FPGA，可以向上拓展；FPGA在使用时挂载到嵌入式微处理器的AXI4总线上，与处理器进行数据交互。两个可编程射频前端用于射频信号收发，均采用零中频方案，两个可编程射频前端内置12位ADC与12位DAC，分别与两片FPGA进行数据交互，均通过SPI接口挂载到嵌入式微处理器上，嵌入式微处理器通过SPI配置可编程射频前端。FLASH用于非易失性存储，通过SPI接口挂载到嵌入式微处理器上。可以通过JTAG接口直接对嵌入式微处理器进行调试和简单的程序下载，也可以通过配套上位机将程序下载到FLASH中；嵌入式微处理器支持linux、ucos嵌入式操作系统，所述嵌入式微处理器对两片FPGA进行配置。每片FPGA可以独立通过JTAG接口单独进行使用，FPGA的程序通过配套上位机下载到FLASH中，由嵌入式微处理器从FLASH中读取配置FPGA；每片FPGA具备1553B，CAN和spacewire控制器软核，能够在有需求的情况下通过FPGA扩展1553B，CAN和spacewire控制器数量。每个可编程射频前端支持2收2发，频点范围70Mhz-6GHz，射频带宽最大为56MHz，与ADI公司的AD936x系列产品兼容；两个可编程射频前端同时使用时，支持4x4MIMO技术。本专利技术相对于现有技术的有益效果：(1)、本专利技术涉及的抗辐射加固通用软件无线电平台，能够根据需要实现导航、通信和有效载荷功能，功能完备，性能优异，可靠性高，能够完美满足深空宇航领域的应用需求。各核心元器件具备抗辐射能力，通过软件无线电技术和冗余设计，进一步提升了平台的可靠性。(2)、本专利技术涉及的嵌入式微处理器具有非常友好的用户开发体验，可以使用常用的KEIL、IAR以及ADS等ARM原厂提供的IDE开发工具进行软件开发与调试，非常容易上手。(3)、本专利技术设计的抗辐射加固通用软件无线电平台，提供了主流的宇航用系统总线控制器(1553B，CAN和spacewire控制器)，能够很好的满足深空应用需求。同时这些接口具备相应的FPGA软核，能够通过FPGA进行扩展，大大提升了平台的通信交互能力。(4)、本专利技术涉及的抗辐射加固通用软件无线电平台，具有非常好的兼容性，其核心器件可编程射频前端完全兼容ADI公司的AD936x系列，FPGA完全兼容Xilinx公司Virtex5Sx95T系列FPGA，可以使用两个公司提供的设计工具和设计资源进行快速设计。(5)、本专利技术涉及的抗辐射加固通用软件无线电平台，具备良好的可升级性，进一步提升通用平台的性能。(6)、本专利技术涉及的抗辐射加固通用软件无线电平台，具有良好的开放性，在移植嵌入式linux操作系统的情况下，可以使用GUNradio设计工具直接进行软件无线电的设计，能够很好的与现有软件无线电设计资源相结合。(7)、本专利技术涉及的抗辐射加固软件无线电通用平台，在通信与导航领域，能为用户提供FFT、维特比译码、数字上下变频、数字滤波器等多种软硬核，提升用户使用的深度与广度。附图说明图1是抗辐射加固软件无线电通用平台整体架构图；图2是抗辐射加固软本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种抗辐射加固通用软件无线电平台，其特征在于：所述软件无线电平台应用于深空领域，具有导航和通信功能，同时能够作为有效载荷；包括两个可编程射频前端、两片FPGA、一个嵌入式微处理器和FLASH；/n当软件无线电平台用于导航时，可编程射频前端接收空间中的导航信号，并将其下变频采样，转化为数字基带信号后传送给FPGA，FPGA进行基带信号处理，提取出有效信息，并将信息传送给嵌入式微处理器，嵌入式微处理器对提取的信息进行后端处理，解算出位置信息，FLASH用于存储特定的位置信息；其中两个可编程射频前端互为备份，两片FPGA互为备份，也能够单独使用，实现两路独立的导航功能；/n当软件无线电平台用于通信时，可编程射频前端接收空间中的通信信号，将其下变频采样转化为数字基带信号，FPGA进行数字基带信号处理，提取出通信信息，并转发给嵌入式微处理器，嵌入式微处理器将通信信息存储到FLASH中，或者发送出去；在发送信息时，嵌入式微处理器将信息发送给FPGA进行基带信号处理，通过可编程射频前端将基带信号转化为特定频点的射频信号并发送出去；其中两个可编程射频前端互为备份，两片FPGA互为备份，也能够单独使用，实现两路独立的通信功能；/n当软件无线电平台同时用于导航与通信时，其中一路嵌入式处理器-FPGA-射频前端通路实现导航功能，另一路实现通信功能，FLASH用于存储应用数据；/n当软件无线电平台用于有效载荷时，嵌入式处理器作为有效载荷的控制中枢和软件编程中枢进行总体控制和后端处理，FPGA作为硬件可编程中枢进行基带数字信号处理，可编程射频前端用于生成不同频点的射频信号，FLASH用于存储相应的软件硬件代码以及应用数据。/n...

【技术特征摘要】
1.一种抗辐射加固通用软件无线电平台，其特征在于：所述软件无线电平台应用于深空领域，具有导航和通信功能，同时能够作为有效载荷；包括两个可编程射频前端、两片FPGA、一个嵌入式微处理器和FLASH；
当软件无线电平台用于导航时，可编程射频前端接收空间中的导航信号，并将其下变频采样，转化为数字基带信号后传送给FPGA，FPGA进行基带信号处理，提取出有效信息，并将信息传送给嵌入式微处理器，嵌入式微处理器对提取的信息进行后端处理，解算出位置信息，FLASH用于存储特定的位置信息；其中两个可编程射频前端互为备份，两片FPGA互为备份，也能够单独使用，实现两路独立的导航功能；
当软件无线电平台用于通信时，可编程射频前端接收空间中的通信信号，将其下变频采样转化为数字基带信号，FPGA进行数字基带信号处理，提取出通信信息，并转发给嵌入式微处理器，嵌入式微处理器将通信信息存储到FLASH中，或者发送出去；在发送信息时，嵌入式微处理器将信息发送给FPGA进行基带信号处理，通过可编程射频前端将基带信号转化为特定频点的射频信号并发送出去；其中两个可编程射频前端互为备份，两片FPGA互为备份，也能够单独使用，实现两路独立的通信功能；
当软件无线电平台同时用于导航与通信时，其中一路嵌入式处理器-FPGA-射频前端通路实现导航功能，另一路实现通信功能，FLASH用于存储应用数据；
当软件无线电平台用于有效载荷时，嵌入式处理器作为有效载荷的控制中枢和软件编程中枢进行总体控制和后端处理，FPGA作为硬件可编程中枢进行基带数字信号处理，可编程射频前端用于生成不同频点的射频信号，FLASH用于存储相应的软件硬件代码以及应用数据。


2.根据权利要求1所述的抗辐射加固通用软件无线电平台，其特征在于：嵌入式微处理器内嵌2路Spacewire控制器、4路can总线控制器、2路1553B控制器，两片FPGA与嵌入式微处理器相连，作为可编程资源挂载到嵌入式微处理器总线上；两个可编程射频前端的数据通路分别与两个FPGA相连，控制通路通过SPI接口与嵌入式微处理器相连；FLASH与嵌入式微处理器相连；所有器件均采用抗辐射加固工艺库进行设计制造，具备抗辐射能力。


3.根据权利要求1所述的抗辐射加固通用软件无线电平台，其特征在于：嵌入式微处理器...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨可钦，毕波，黎军琛，张占宇，姜运涛，吉成，石濮瑞，何佳，
申请(专利权)人：北京时代民芯科技有限公司，北京微电子技术研究所，
类型：发明
国别省市：北京;11