分布式多机多信道自跟踪天线系统技术方案

本发明专利技术公开了分布式多机多信道自跟踪系统，由天线部分和通信部分两部分组成。其中天线部分负责接收飞机遥测数据，使用多个定向接收天线对应停机场上不同的飞机，天线的安装位置需要不影响机场的正常工作和安全秩序。接收到的遥测数据送入通信接收机完成对遥测信号的接收和变频工作。多种体制解调和数据位、关键参量实时显示以及数据存储、读取等的处理都是靠接收机的遥测模块来实现的。通过检测接收机接收到各种实时数据，多选一开关控制完成信道的选择切换，追溯信号的发射源。本发明专利技术测得数据与主遥测系统的数据互补，更加精准能够同时测量多架飞机的遥测信号，工作效率得到了极大提升。增强保密性，提高了接收到的遥测信号的效率。的效率。的效率。

【技术实现步骤摘要】
分布式多机多信道自跟踪天线系统


[0001]本专利技术属于遥测实时监控系统，具体涉及分布式多机多信道自跟踪天线系统。

技术介绍

[0002]遥测实时监控系统，是一种负责监测地面端和试验对象端两者间数据传输工作的系统，也是降低试验存在风险可能性、提高试验效率的重要设备。遥测实时监控系统由多个不同功能的软件组成，运行于遥测数据接收、数据存盘、实时处理等各个部分。系统由一个高效的局域网络连接，组织各部分之间的功能和数据流向，在实验过程中对目标进行各项工作参数的实时评估，为地面试验端提供准确、可靠的数据依据。在航空航天领域，这些远程监控被广泛应用于轨道卫星和其他航天器的发射过程中。随着航空航天技术的飞速发展，目前的遥测监控系统通常采用单目标顺序开展遥测任务，虽能满足针对单一遥测目标的遥测任务，但无法支持多目标并行遥测任务的开展。
[0003]现如今的航空航天遥测系统，PCM/FM 模式是各个国家使用最广泛的遥测系统模式之一。近年来随着遥测技术的迅猛发展，现有的调制模式信息传输容量不再满足于传统的遥测监控任务。现有的调制模式通常采用PCM/FM调制技术，该技术虽然在多符号检测、结合信道纠错码方面性能不断提升，但仍具有频谱性能限制的缺点。因此需要找到一种更为高效的波形调制方案。
[0004]对于大多数遥测系统，除调制技术外天线模块对系统的性能也有着重要的影响。目前我国机场的遥测系统，使用安装在楼顶的2.4m抛物面天线，在遥测过程中接收飞机起飞后的遥测信号并将收到的遥测数据送至塔台。目前这种天线作为主遥测存问题如下：当飞机静止和起降滑跑时，由于天线仰俯角问题及机场塔台高度高于天线，导致收到的遥测信号不理想。当飞机停留在机场时飞机之间间距过近、多架飞机间遥测信号相互干扰导致无法解调；地勤人员和工程车辆等外部因素也会对遥测信号造成干扰。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的在于：针对现有技术的不足，提出分布式多机多信道自跟踪天线系统。
[0006]为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：分布式多机多信道自跟踪天线系统，包括天线部分以及与其通信连接的通信部分；其中天线部分包括至少一个定向接收天线、至少一个耦合器，通信部分包括一台通信接收机、一台多选一开关、一台监测接收机、一台工控机；各定向天线分别用于一对一接收飞机发出的遥测数据信号，且各定向接收天线与各耦合器一对一相连，耦合器经其所连定向接收天线接收来自飞机的遥测数据信号、并对遥测数据信号分为两路遥测数据信号分别输出至通信接收机以及监测接收机：通信接收机接收来自耦合器其中一个输出端输出的遥测数据信号，并对遥测数据信号解调以及同步检测，获得该处理后的遥测数据信号，并将该遥测数据信号输出至多选一开关中多路侧输入
端；监测接收机接收来自耦合器另一个输出端输出的遥测数据信号，由监测接收机用于确定对应飞机所发出遥测数据信号的最优通道、并输出；所述多选一开关的单路侧输出端、监测接收机的输出端分别与工控机输入端相连，由工控机接收来自监测接收机输出的遥测数据信号并切换对应飞机遥测数据信号的通道至最优通道，用于传输数据时减少对信道质量的影响，并由工控机将来自多选一开关的调制和同步检测后数据输出至监控终端。
[0007]进一步地，前述的通信接收机包括JTAG接口、数据缓存模块、以及与数据缓存背板分别相连的控制及接口FPGA、FPGA配置芯片、信号处理子卡、电源模块，所述JTAG接口用于接收耦合器输出的遥测数据信号并将该遥测数据信号输出至控制及接口FPGA，控制及接口FPGA用于控制通信接收机的时序，其接收并输出该遥测数据信号至数据信号缓存模块，数据缓存背板将遥测数据信号输出至FPGA配置芯片，所述FPGA配置芯片将遥测数据信号以及内置FPGA程序经数据缓存背板输出至信号处理子卡，信号处理子卡对遥测数据信号进行调制解调及放大滤波，获得调制解调滤波后的遥测数据信号，并输出至数据缓存背板，由数据缓存背板经控制及接口FPGA输出至多选一开关。
[0008]进一步地，前述的信号处理子卡包括至FPGA芯片、AD9361芯片、射频模块，且一个FPGA芯片、一个AD9361芯片、一个射频模块顺序相连，并构成一组信号处理模块；FPGA芯片作为信号处理子卡的输入端，接收来自FPGA配置芯片输出遥测数据信号，对遥测数据信号进行调制解调，获得调制解调后的遥测数据信号，并输出至AD9361芯片，所述AD9361芯片对解调后的遥测数据信号进行下变频、正交解调，获得调制解调的遥测数据信号，并输出至射频模块，所述射频模块对调制解调的遥测数据信号进行放大滤波，获得调制解调滤波的遥测数据信号，并将调制解调滤波的遥测数据信号经AD9361芯片输出至FPGA芯片，所述FPGA芯片同时作为信号处理子卡的输出端，将调制解调滤波后的遥测数据信号输出至数据缓存背板。
[0009]进一步地，前述的FPGA芯片包括FPGA输入端口、以及与FPGA输入端口顺序相连的数字滤波器组、接收模块、发射模块，且发射模块的输出端连接数字滤波器组的输入端，数字滤波器组的输出端作为FPGA芯片的输出端；遥测数据信号由FPGA输入端口输出至数字滤波器组，所述数字滤波器组对遥测信号滤波并输出滤波后的遥测数据至接收模块，接收模块对滤波后的遥测数据进行多路下变频、调制、组帧，获得调制后的遥测数据，之后输出调制后的遥测数据至发射模块，所述发射模块对调制后的遥测数据多路组帧、解调、上变频，获得解调后的遥测数据信号；并将解调后的遥测数据输出至数字滤波器组；FPGA芯片还包括控制逻辑，用于控制信号处理子卡的时序逻辑。
[0010]进一步地，前述的通信接收机对遥测信号所执行的解调和同步检测方法包括如下步骤：步骤S101、对遥测数据信号进行信道编码、交织、预编码、组帧、波形成形，连续相位调制，获得调制后的遥测数据信号；步骤S102、对调制后的遥测数据信号加入大多普勒的AWGN信道后进行载频估计和相位估计、匹配滤波、网格译码、去帧尾的操作，获得滤波后遥测数据信号；步骤S103、对滤波后遥测数据信号进行解交织和信道译码，获得调制解调滤波的遥测数据信号。
[0011]进一步地，前述的监测接收机对对应飞机所发出遥测数据信号的确定最优通道包
括如下步骤:步骤201、监测接收机的天线接收遥测数据信号，对该遥测数据信号进行阻抗匹配；步骤202、对经过阻抗匹配后的遥测数据信号经过衰减器降低信号电频，避免信号过载；步骤203、将降低信号电频后遥测数据依次经过至射频前端、A/D模数转换器、数字处理模块，获得处理后的数字信号并对不同信道质量的判断评估，并确定改数字信号对应的最优通道。
[0012]本专利技术采用以上技术方案，与现有技术相比的有益效果：1.通过使用分布式多机多信道自跟踪天线可以解决遥测数据信号的干扰问题，测得数据与主遥测系统的数据互补，测量的遥测数据更加精准。
[0013]2.在航天事业中，能够同时测量多架飞机的遥测信号，工作效率得到了极大提升。
[0014]3.使用分布式多机多信道自跟踪天线能够增强辐射功率的有效利用率本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.分布式多机多信道自跟踪天线系统，其特征在于，包括天线部分以及与其通信连接的通信部分；其中天线部分包括至少一个定向接收天线、至少一个耦合器，通信部分包括一台通信接收机、一台多选一开关、一台监测接收机、一台工控机；各定向天线分别用于一对一接收飞机发出的遥测数据信号，且各定向接收天线与各耦合器一对一相连，耦合器经其所连定向接收天线接收来自飞机的遥测数据信号、并对遥测数据信号分为两路遥测数据信号分别输出至通信接收机以及监测接收机：通信接收机接收来自耦合器其中一个输出端输出的遥测数据信号，并对遥测数据信号解调以及同步检测，获得该处理后的遥测数据信号，并将该遥测数据信号输出至多选一开关中多路侧输入端；监测接收机接收来自耦合器另一个输出端输出的遥测数据信号，由监测接收机用于确定对应飞机所发出遥测数据信号的最优通道、并输出；所述多选一开关的单路侧输出端、监测接收机的输出端分别与工控机输入端相连，由工控机接收来自监测接收机输出的遥测数据信号并切换对应飞机遥测数据信号的通道至最优通道，用于传输数据时减少对信道质量的影响，并由工控机将来自多选一开关的调制和同步检测后数据输出至监控终端。2.根据权利要求1所述的分布式多机多信道自跟踪天线系统，其特征在于，通信接收机包括JTAG接口、数据缓存模块、以及与数据缓存背板分别相连的控制及接口FPGA、FPGA配置芯片、信号处理子卡、电源模块，所述JTAG接口用于接收耦合器输出的遥测数据信号并将该遥测数据信号输出至控制及接口FPGA，控制及接口FPGA用于控制通信接收机的时序，其接收并输出该遥测数据信号至数据信号缓存模块，数据缓存背板将遥测数据信号输出至FPGA配置芯片，所述FPGA配置芯片将遥测数据信号以及内置FPGA程序经数据缓存背板输出至信号处理子卡，信号处理子卡对遥测数据信号进行调制解调及放大滤波，获得调制解调滤波后的遥测数据信号，并输出至数据缓存背板，由数据缓存背板经控制及接口FPGA输出至多选一开关。3.根据权利要求2所述的分布式多机多信道自跟踪天线系统，其特征在于，信号处理子卡包括FPGA芯片、AD9361芯片、射频模块，且一个FPGA芯片、一个AD9361芯片、一个射频模块顺序相连，并构成一组信号处理模块；FPGA芯片作为信号处理子卡的输入端，接收来自FPGA配置芯片输出遥测数据信号，对遥测数据信号进行调制解调，获得调制解调后的遥测数据信...

【专利技术属性】
技术研发人员：王哲飞，张晋滔，祁媛媛，
申请(专利权)人：艾吉纳微电磁技术西安有限公司，
类型：发明
国别省市：