卫星工具软件（共9篇）
卫星工具软件 篇1
伺服系统是遥感卫星地面接收系统的重要组成部分,是实现天线各种功能控制的执行机构,其主要任务是根据指令及相应的信号采取各种控制策略控制天线的运动,快速、准确、稳定、可靠地对目标进行搜索、捕获、跟踪[1]。对用于接收低轨遥感卫星的俯仰/方位/倾斜三轴天线座架,伺服系统需驱动几十吨负载,且由于运动范围的限制,需求的角速度、角加速度大等原因,因此需确保各种传感器信息的接收、处理,各种条件下的控制和安全保护逻辑等准确无误,实现系统功能和性能,稳定、可靠的运行[2,3]。而这都与伺服系统监控软件有着直接的关系,在伺服控制系统中起到了越来越重要的作用。伺服控制软件涉及到人机界面开发、系统控制、处理、通信、底层驱动等各个部分,控制逻辑复杂,并且与硬件关联程度深[4]。伺服系统监控软件设计需充分考虑到上述特点,同时还需考虑系统调试、维护、功能的扩展。
1 伺服监控软件功能分析
伺服监控软件需具备数据及信息的自动采集处理、控制和调节算法来实现自动化运行、监控、报警及测试等功能,具有实时性强、自动化程度高、容错性、可靠性及扩展性好等特点[5]。伺服监控软件安装在天线监控单元的计算机内,该软件为整个伺服控制系统的逻辑控制中心,如图1所示,主要完成的功能有[6]:
(1)天线操控功能:实现ACU本/远控两种运行模式切换;实现天线的各种工作方式管理,包括待机、手速、置位、程序跟踪、自动捕获/跟踪、收藏、锁定/解锁、叠加扫描等工作方式的手动和自动切换。
(2)控制和调节算法:完成环路调节器计算和天线控制策略选择及实施,包括速度控制、位置控制、复合控制、误差随动控制功能等。
(3)任务自动化运行管理:实现任务的自动化管理和运行,包括轨道点位数据的读入、有效性检查、轨道特征点分析与提取等,并生成程序跟踪所需的引导数据;按照任务开始及结束时间,自动调用相关设备实现任务的自动化运行,包括读取任务参数、置位、下发设备参数、自动控制任务开始转程引、任务结束转待机、上报任务执行报告等。
(4)数据通信功能:实现ACU与其他设备的数据交互,包括与站监控管理单元(SMCU)的通信、与各频段跟踪接收机(TRK)的数据接收和参数配置接口通信、与ADU的网络通信、与时码编码单元(PDU)的数据接收和零值修正以及中断电平采集接口通信、与极化控制单元(PCU)的串口通信。
(5)人机交互功能:完成人机界面的主信息显示、参数配置、控制调度、辅助信息显示等。
(6)数据存储记录功能:实现伺服系统测角数据、相关设备综合状态信息以及操控运行日志的记录存储。
(7)自动校相功能:实现各频段对塔和对星自动校相控制,生成、维护参数列表,并具备参数提取、运算、配置、验证、存储等能力。
(8)自动化测试功能:实现伺服系统性能、参数的自动化测试,包括运动范围测试、最大角速度测试、伺服带宽测试、指向精度测试、跟踪精度测试等。
(9)故障综合功能:监视、汇总伺服系统中设备和运行状态信息,并进行初步的综合,给出状态结果。
2 伺服监控软件设计
2.1 软件结构
监控软件由系统支持软件(操作系统)和应用软件组成,整体软件架构采用了数据总线、动态链接库、软件组件等技术,通过动态可重构体系结构设计,将大量的功能组件设计为相互完全独立的通用组件,通过控制脚本的动态配置,将必要的组件结合起来,实现强大而灵活的监控功能。应用软件模块划分充分考虑了功能独立、代码复用原则,为了方便模块的编写、调试、运行维护以及软件的升级和扩展,每个模块独立封装自已的参数、方法、界面,并单独编译,除主框架调度程序以可执行文件(.exe)形式存在外,其他模块均以动态链接库(.dll)的形式存在。应用软件划分为25个软件部件(CSC),运行在Windows XP操作系统之上,采用单进程、多线程、并行多模块的结构,软件结构如图2所示。各个CSC按照其具备的功能、操控的设备进行划分,并设计为单独的可执行动态链接库。主控CSC是惟一可以独立运行的部件,其他的CSC由主控CSC进行控制,彼此之间不进行控制的交互。
2.2 系统控制流程
整体软件架构使用单进程、多线程的工作模式。运行时序以10 ms周期信号为基准来控制整个软件系统的时序,要求所有的实时算法及操作控制必须在10 ms内完成,具体控制流程如图3所示。控制流程如下:
(1)初始化系统程序。在启动程序时,首先初始化系统全局变量、SSI高速串口通信卡、多串口通信卡以及A/D数模转换卡。其次初始化人机界面,创建可视化的系统组件;
(2)创建主线程,打开系统配置文件,读取并设置系统工作参数,包括位置环PID调节器参数、收藏位置、网络配置、跟踪参数、扫描参数以及自动捕获条件等;
(3)转入等待中断事件:若没有中断信号,则一直等待,直到收到中断信号为止;若结束系统进程,则程序关闭;若等到中断信号,则复位该中断事件到无信号,表示该次中断等待有效,调系统主控函数,完成主控功能;经中断采集卡将中断信号引入,产生Win32事件对象供线程使用,并标示为有效。然后再次转入等待中断事件。
2.3 状态转换
伺服控制系统可由SMCU或外部设备(诸如手轮手杆等)进行控制,系统读入控制指令,然后内部进行一系列的控制操作,控制天线运行,并实时将天线状态及异常监控出现时的状况及时反馈至主界面,如图4所示。
(1)SMCU控制状态发出的远控信号,或手轮手速控制状态发出的脉冲信号,激活系统的读入命令状态;
(2)读入命令后,发送反馈信号,激活系统信息反馈状态,将命令状态送主界面显示,同时发送启动信号,激活异常监控状态;
(3)系统接收到控制指令,如无异常,则发送命令信号,激活天线运行控制状态,并将天线状态实时反馈于界面显示;若出现异常,则激活系统信息反馈状态,将异常信息反馈至界面显示,同时激活异常处理机制,发送返回信号,等待控制人员下一步指令。
2.4 数据流向
数据流主要分为系统命令流、控制指令流以及系统信息流三种,操作命令处理单元和系统状态显示单元是两大核心单元,数据流主要通过这两大核心单元与其他控制单元进行数据操作,如图5所示。
(1)操作人员或SMCU发出的控制命令,以及手杆等产生的脉冲信号与站时统的B码信号通过中断采集、脉冲处理计数控制单元,发出的控制命令送至操作命令处理单元。
(2)操作命令处理单元将处理过的控制命令送至D/A转换控制单元,经过数/模转换,以速度及状态指令形式发送给ADU,完成控制天线的操作;操作命令处理单元将零值、匹配值修正命令发送至PDU控制模块,PDU发送BT时统信息给系统状态显示单元;操作命令处理单元将极化控制命令发送至PCU控制单元,经过处理,将极化状态实时反馈至系统状态显示单元;操作命令处理单元将系统配置信息及控制信息进行实时存储,并实时反馈于系统状态显示单元;
(3)系统状态显示单元接收来自于TRK的Ua,Ue,Uagc及锁定LOCK信号,发送至显示界面并发送至SMCU;系统状态显示单元接收来自于ADU的驱动状态信息,PDU的BT时统信号,PCU的极化状态信息,发送至显示界面并发送至SMCU;系统状态显示单元实时读取系统配置信息及控制信息,发送至显示界面并发送至SMCU;系统状态显示单元将所有数据流实时以日志的形式进行保存。
2.5 自动化测试
自动化测试主要负责实现天伺馈的性能、参数的自动化测试。其包括天线运动范围、最大角速度、最大角加速度、伺服带宽、指向精度、跟踪精度等测试。针对每个测试项,采用统一的结构设计,包括参数管理、测试开始/停止、测试运行体、测试进度显示、测试结果显示,以及测试结果的自动上报等。
2.6 人机界面
软件人机界面设计的出发点是显示的信息直观明了,操作使用方便可靠。人机界面分为常驻和非常驻两大部分。常驻部分不能被其他部分覆盖,它包括实时角度、误差电压、工作方式等主要信息。非常驻部分包括功能参数设置、帮助提示信息、输入对话框等。人机界面示意图如6图所示。该界面在继承以往工程所应用界面的基础上设计,在保证充分继承性的同时,进行相关细节完善,还可根据用户对设备操作等多方面的要求进行调整。
3 结语
遥感卫星地面接收系统伺服控制系统集机、电于一体,采用计算机处理控制技术,实现灵活的系统功能,具有执行机构多、驱动电机多、传感器多和控制系统复杂的特点,可靠性和安全性要求高。本文采用单进程、多线程、并行多模块的结构,设计了伺服系统监控软件,实现了天线控制、设备监视、信息显示、数据处理、通信等功能。该设计已应用于实际工程项目中,使用结果表明:系统控制精度高,可靠性和可扩展性好,易操作维护。
摘要：伺服系统是遥感卫星地面接收系统的重要组成部分,可靠性和安全性要求高。采用单进程、多线程、并行多模块的结构,设计伺服系统监控软件,实现了天线控制、设备监视、信息显示、数据处理、通信及伺服性能指标自动化测试等功能,具有实时性强,自动化程度高,容错性、可靠性及扩展性好等特点。该设计已用于实际工程项目中,实际使用结果表明该设计是合理可行的。
关键词：遥感卫星,伺服系统,软件结构,监控软件
参考文献
[1]朱维祥,王万玉,冯旭祥.遥感卫星地面接收系统一体化设计[J].现代电子技术,2015,38(9):73-76.
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[3]张伟,卢铭.车载雷达机电控制系统安全性设计[J].雷达与对抗,2013,33(1):66-68.
[4]凌玲.模块化雷达伺服控制系统软件设计[J].信息化研究,2010,36(8):52-53.
[5]胡卫光.遥感卫星跟踪天线伺服监控软件研究与实现[D].西安:西安电子科技大学,2009.
[6]王万玉.遥感卫星地面接收站伺服系统[C]//中国空间科学学会空间探测专业委员会第二十七次学术会议论文集.三亚:中国空间科学学会,1998:66-67.
卫星工具软件 篇2
（一）一、软件升级的范围：
此次软件升级仅限于配备有卫星接收系统的党员干部现代远程教育终端接收站点，没有配备卫星接收设备的iTV站点、互联网站点不在此列。
本指南仅适用于上述站点安装Windows版本软件时参照。
二、软件升级的内容：
一是将计算机操作系统统一升级为Windows7。二是将原使用的党员干部现代远程教育终端资源管理软件升级为自治区党员干部现代远程教育管理中心下发的新版本软件。
三、软件升级的步骤：
第1步：将原网台中有使用价值的课件导出备份，如果没有需要保留的课件，直接进行第2步操作。
导出节目的办法是准备好活动硬盘后利用操作员助手软件“监控及维护”功能中的“导入/导出网台资源”功能，选择其中的导出功能，导出范围选择“导出网台中的所有节目”，导出格式选择“XP格式”，最后按“导出资源”按钮即可将网台课件完整导出。
第2步：卸载旧版接收软件（选择完全删除），并将旧版网台所在的文件夹中能删除的文件和文件夹全部删除。
注意：系统提示无法删除的可不用理会。
第3步：安装新版接收软件，注意要将其安装到“D:全国党员干部现代远程教育卫星网”，其余操作按默认值即可。
新版软件包括“全国党员干部现代远程教育卫星网”、“wamp”、“perl”、“卫星资源管理与服务”四个部分，除“全国党员干部现代远程教育卫星网”安装时需修改安装路径外，其余组件的安装位置均按默认值操作。
安装位置请指定为“d:全国党员干部现代远程教育卫星网”，“wamp”组件只能安装到D: 安装wamp时程序可能会失去响应，强行中止后继续。“pear”组件只能安装到D: 安装perl时程序可能会失去响应，强行中止后继续。“卫星资源管理与服务”组件只能安装到D: 安装完成后，计算机桌面上会出现“信息接收系统”、“新疆昆仑卫星资源接收”、“卫星资源管理与服务”共三个快捷方式图标。其中“卫星资源管理与服务”就是网台。
第4步：双击计算机桌面上的“信息接收系统”图标启动接收软件。软件首先会提示完成基本配置，通常情况下按默认设置即可保证软件正常工作。
IP地址必须指定为卫星卡的IP，一般选默认的即可。需要注意的是，首次运行接收软件，操作系统的防火墙会弹出安全提示，选中“专用网络，例如家庭或工作网络”并按“允许访问”按钮即可。其它组件如出现类似提示，均按此法处理。
新疆专用接收软件正常情况下也不需要设置，如果出现无法接收新疆台节目的情况，则可能是卫星卡配置的问题，可点击“配置”菜单，选择其中的“系统配置”，在“网卡接口”中选择卫星卡的IP地址后按“确定”即可。如果只网卡接口列表中只有１个IP地址，则不需要进行设置。如果网卡接口列表中有多个IP，又无法确定是用哪个IP，也可以逐一测试。
第5步：双击桌面上的“卫星资源管理与服务”（网台），进入网台界面后，打开浏览器的“兼容性视图设置”，将127.0.0.1添加到兼容性视图列表中。
第6步：安装新版本的操作员助手软件（2015.1015版或更高），并在“运行设置”中选择“接收中央教育卫星宽带传输网节目”（默认密码为123456）。如果没有进行第1步操作，则安装过程至此结束。
注意：操作员助手会自动解决当前新疆专用软件中部分问题，无需人工干预。
第7步：如果进行了第1步操作，可将导出文件夹“Windows系统网台可导入文件”中的所有子文件夹拷贝到文件夹“D:ncdyvarrecv”中即可。
注意，只能是“Windows系统网台可导入文件”中的所有子文件夹，如果直接将“Windows系统网台可导入文件”拷贝过去，则需要将其名称改为纯英文名，因为入库代码不支持中文名称，否则网台不会有显示。
四、软件升级的补充说明：
1、因安装过程中，wamp组件和perl组件首次安装均会出现程序没有响应无法完成的现象，可强行中止wamp和perl安装组件后继续，待程序安装完成后，重新运行安装程序方可通过。
也就是说，首次安装的电脑，需安装两次才能正常工作。
2、新系统中接收中央台的节目时需使用“信息接收系统”软件，接收新疆昆仑卫星数字专用频道的节目需使用“新疆昆仑卫星资源接收”软件。
3、中央台和新疆台卫星数据接收参数不变。
卫星工具软件 篇3
关键词自制工具;准确调试;地面卫星;寻星方法
中图分类号TN939.13文献标识码A文章编号1673-9671-(2010)072-0141-01
我区地形多山,广播电视信号覆盖盲点多,目前山区群众听广播看电视,唯一可行方式就是购买和安装小型广播电视地面卫星接收设备。对于逐渐富足起来的农民,花二三百元买一套接收设备显然不是什么难事,但由于没有仰角仪、寻星器等专业寻星工具,因此感到调整天线找卫星确是一件颇有难度的事情。出于实际应用考虑,下面结合具体调试实践,介绍一种不用专业仪器,动手自制两个简易“土”工具(成本不足几元钱),即可达到在业余条件下准确调试广播电视地面卫星接收系统的寻星方法。
1简易寻星仰角仪的制作
买一个尺寸较大一点的量角器(直径≥10厘米即可),在量角器圆心处小心钻一小孔,将一根细线固定在孔上,在细线的另一端系一非导磁材料小重物,这样一个简易仰角仪就做好了。(如果有条件,还可以给简易仰角仪做一个高度可调的单杆支架,比如支杆用废弃收音机拉杆天线,一端固定在量角器某一点,另一端连接在一小块磁铁上作为天线“锅面”吸盘,则调试起来就更方便了)。
2简易方位角调整仪的制作
找一块稍硬纸板(如廢弃的纸箱一面),用圆规和剪刀剪成直径15—30厘米的一圆型板,在圆心刻一个和卫星锅支架立拄等粗的同心圆孔(调试方位角时套在天线立柱上便于直观读数),再在中心圆孔外1厘米左右用圆规画一同心圆(暂时记为圆1),将整个圆纸板外沿记作圆2;然后分别将圆1和圆2的周长各等分为72份(其实只等分一个半圆为36分就能完全胜任调试需要),再将两圆的对应等分点用直尺连接起来,说简单点就是在圆形纸板上自制了一个水平放置的量角器,用圆周360度除以72或180度除以36,则会算出每两条连线之间夹角度数为5度。这样,一个简易方位角调整仪就制作完成了。
3广播电视卫星地面接收系统组成和作用简介:
卫星地面接收系统通常由抛物面天线、馈源、高频头、卫星接收机和馈线(即75Ω同轴电缆)五部分组成。
1)抛物面天线(形状象锅)是把星空的卫星信号能量反射会聚成一个焦点即高频头上。
2)馈源是在抛物面天线的焦点处设置一个会聚卫星信号的喇叭,称为馈源,意思是馈送能量的源,要求将会聚到焦点的能量全部收集起来。
3)高频头(LNB亦称降频器)是将馈源送来的卫星信号进行降频和信号放大然后通过75Ω同轴电缆传送至卫星接收机。高频头的噪声度数越低越好。
4)卫星接收机是将高频头输送来的卫星信号进行解调,解调出上星广播信号、卫星电视图像信号和伴音信号,供给电视机播放使用。
5)卫星电视信号的极化方式。卫星电视信号的极化方式有四种:右旋圆极化、左旋圆极化、垂直极化和水平极化。因前两种极化不常用,现只介绍垂直极化(V)和水平线极化(H)的接收方式。
垂直极化和水平极化的接收,是通过改变馈源的矩形(长方形)波导口方向来确定的。当矩形波导口的长边平行于地面时接收的是垂直极化;垂直于地面时接收的是水平极化。极化方向(极化角)又因接收地点的不同而有所偏差。因为地球是个球体,而卫星信号的下行波束却是水平直线传播,这就造成不同方位角所收的同一极化信号有所不同,所以地理位置不同,所接收的信号极化方向也有所偏差。馈源的长形波导口(极化方向)将不完全垂直或水平于地面。调整极化方向时应注意这一点。
4广播电视卫星地面接收系统的安装调试
1)部件安装:选择安装地点,按厂家提供结构图安装好附件,固定高频头,用75ΩF头馈线连接高频头和接收机,接收机信号输出端送达电视机,初步安装工作即告结束。
2)卫星天线的具体调试:(1)天线仰角的调整:使用自制的简易寻星仰角仪,不需作任何计算,直接将量角器直线边平行贴靠在与卫星天线“锅口”平面平行的参照点上,将量角器刻有0°的一端朝下,此时一边调整天线的仰角拉杆一边可直接从自制仰角仪重垂线随时读出仰角值来。接收地仰角和方位角数据可通过询问产品供应商、当地广播电视部门或互联网查询得知。比如在商州接收中星九号卫星节目,经网上查得仰角约46.32度,方位角约南偏西28.12度;(2)天线方位角的调整:安装天线支架的同时,将自制简易方位角调整仪一并套在天线脚架立柱上,纸板平面应与脚架立柱垂直。步骤1—找准南北极方向。这一步骤对参照调准天线方位角非常重要。当然,找南北极的方法很多,可以用指南针或精制罗盘,但日常生活中这些工具多不常见,下面给大家介绍两种方便寻找南北极的方法供调星族和野外生存者参考:①缝衣针指南北法—首先用白瓷碗(注意不能是铁制碗)盛一碗水,找一缝衣针,在磁铁上(如收录机喇叭背面)摩擦带磁后,从一小段玉米杆芯(直径3—5毫米,长1厘米,能将针漂浮在水面即可)横向穿过,将“十”字穿芯针旋转态放入水面上,静止后,漂浮在水面上的缝衣针指向大致即为地磁南北极向。②钟表代替指南针法—口诀是:时间折半对太阳,“12”指向是北方。意思是:将你调试时的时间除以“2”得出的商数对准太阳,则表盘上“12”所指方向就是北方。比如上午10点钟调试方位角,“10”除以“2”商数是“5”,你就将表盘上的“5”对准太阳,“12”的方向就是北方,“6”指方位自然就是南方了。但要记住,如果是下午调试,则要按24小时制计算,如下午4时应按16时计算,这种方法的准确性不亚于真正的指南针,有兴趣的读者不妨一试。步骤2—寻星方位调整。找好南北极后,转动天线圆形立柱上的自制简易方位角调整仪,使纸板上自制量角器的0度对准正南方向,然后转动天线“锅口”方向,为了调试方便,可以在高频头上对地面栓一重垂线,则地面垂点到天线立柱连线与水平自制量角器0度之间的夹角度数,即为正南偏西或正南偏东的卫星所在方位角的度数。
经过初步调试,在检查接口电路连接无误的情况下,就可以打开卫星接收机和电视机做进一步微调细调,这时可以通过边微调边观察接收机菜单里“系统调试信息”中的“接收强度”和“信号质量”项百分比变化,即可达到准确调试、高质量接收卫星广播电视信号的目的。
参考文献
[1]张青严,徐英.电视广播技术参考手册.上海科学技术文献出版社,1984,12.
[2]唱拥军.小型卫星电视接收系统的安装与调试.电子科技大学出版社,1999,09.
作者简介
卫星工具软件 篇4
GPS卫星广播的导航电文是用户赖以导航定位的基础, 每颗卫星发射的导航电文包括:卫星星历、卫星时钟改正参数、电离层延迟改正参数、卫星的工作状态信息和C/A码转换到捕获P码的信息、全部卫星的概略历书等。
GPS星历参数是由地面运行控制中心根据对卫星的观测, 并外推计算得到, 通过卫星转发给用户, 主要用于用户的实时定位[1]。而历书信息则主要用于求解各卫星的概略位置, 预报未来一段时间内, GPS卫星的分布情况, 以辅助接收机搜索卫星, 加快信号捕获, 因此也具有十分重要的作用。
现在的GPS接收机大都利用GPS历书加快信号捕获, 也有的把卫星预报模块作为辅助模块之一 [2]。本文介绍了基于MATLAB语言的GPS卫星预报软件设计, 可以与基于MATLAB的GPS软件接收机组合成完整的软件系统[3], 也可以单独使用, 预报任一时刻可见GPS卫星的分布情况。
1 GPS历书信息
GPS的导航电文采用主帧、子帧、字码和页码格式, 每主帧电文长度为1500bit, 传送速率为50bit/s, 所以播发一帧电文需要30s时间。每帧导航电文包括5个子帧, 共有300bit。第1、2、3子帧各有10个字码, 这3个子帧的内容每30s重复一次, 每一小时更新一次, 第4、5子帧各有25页, 共有15000bit。一帧完整的电文共有37500bit, 需要750s才能够传送完, 花费时间达12.5min。GPS卫星的历书包含在导航电文的第四和第五子帧中, 图1为GPS卫星导航电文的基本格式图[4]。
GPS历书每12.5分钟广播一次, 寿命为一周, 可延长至6个月, 实际应用中通常认为数据的有效龄期为一个月, 因此其有效时间较长, 可以用于计算任意时刻天空中任意卫星的概略位置。其主要用途有两个: (1) 使卫星的码搜索有的放矢, 避免“满天搜星”。如果预先知道任意时刻所有卫星的概略位置, 接收机就可以只对视野中存在卫星进行搜索, 使GPS接收机在搜索卫星时做到有的放矢, 提高接收机相关器通道效率。 (2) 根据卫星概略位置及其运动规律, 可以计算卫星的概略多普勒频移, 缩小捕获的频域搜索范围, 加快捕获卫星信号。GPS接收机的启动时间是衡量接收机性能好坏的重要参数之一, 而卫星信号的快速捕获, 缩短接收机的启动时间也是目前GNSS业界的热点问题之一[5,6]。
广播星历包括6个轨道参数 (轨道根数) 和星历参考时刻Toe、3个卫星钟差改正数、9个摄动改正参数。而历书只提供各卫星的轨道参数和2个钟差改正数, 不包括9个摄动改正参数。因此GPS历书是广播星历的概略形式, 也被称为预报星历。其精度一般在20m 到40m之间[7]。各参数的具体意义列于表1。
2 GPS可见星预报
GPS卫星预报, 是指预报任一时刻在观测地点 (概略位置 (Xp, Yp, Zp) ) 可见GPS卫星的分布情况, 即可见卫星相对观测地点的方位、仰角信息。其实现过程是:先计算卫星在ECFF坐标系的位置, 然后计算卫星在站心坐标系的方位、仰角。
(1) 根据历书, 计算某一时刻卫星在ECFF坐标系下的位置 (Xs, Ys, Zs) , 在大多数GPS相关文献中都有详细计算步骤[8]:
① 计算GPS卫星运行的平均角速度n;
② 计算观测时刻t的平近点角Mk;
③ 计算观测时刻的偏近点角Ek;
④ 计算真近点角fk;
⑤ 计算升角距角Φk;
⑥ 计算卫星在轨道坐标系中的坐标;
⑦ 计算观测时刻t的升交点经度Lk;
⑧ 计算卫星在WGS-84坐标系中的位置。
(2) 计算卫星在站心地平直角坐标系下的坐标 (Xdp, Xdp, Xdp) 。站心地平直角坐标系是以测站为原点的左手坐标系, 其X轴指向过该测站的子午线, 北向为正;Z轴重合于该点上的WGS-84椭球法线, 向外为正;Y轴也位于该点的切平面, 东向为正, 有[2]:
其中:
式 (2) 中, Bp、Lp分别为测站的大地纬度和大地经度。
(3) 依据卫星的站心地平直角坐标系坐标 (Xdp, Xdp, Xdp) , 计算卫星的方位角和仰角。
3 基于MATLAB的卫星预报软件设计
MATLAB 是一套高性能的数值计算软件, 它将矩阵运算、数值分析、图形处理、编程技术结合在一起, 成为计算机辅助分析、设计、仿真、教学等领域不可缺少的软件。MATLAB 提供了图形化界面设计向导 (GUIDE) 开发环境, 采用GUIDE 开发环境进行用户界面设计操作方便、效率高, 可以达到所见即所得的编程效果, 利用这个开发环境, 可以在很短时间内设计出一个GUI。利用这些用户界面, 用户可以和计算机之间进行信息交流, 并通过编写控件的回调函数 (Callback) , 完成特定的功能。
根据卫星预报任务, 软件设计思路如下:
(1) 首先要读取事先下载到计算机上的最新历书文件, 并读取相应的历书参数;
(2) 观测站的概略位置以及预报的时间信息等参数的确定;
(3) 根据第2小节卫星预报原理, 完成可见星的视角计算。
根据软件设计思路, 完成MATLAB的GUI设计如图2所示, 包括历书文件的选取部分、参数设置部分、最终卫星方位、仰角显示图形部分等控件设计, 在“确定”按钮的回调函数中完成所有参数读取以及卫星预报计算。
图3为利用设计的GPS卫星预报软件, 预测2008年5月29日下午14点-15点时段, 北京可见GPS卫星分布情况。图4为某卫星预报软件的同时段预报图。
4 结束语
基于MATLAB的图形用户界面设计方法, 设计实现了GPS可见卫星预报软件。该软件设计过程简便, 界面直观, 参数设置方便, 预报实例对比表明结果正确可靠, 可为GPS历书应用及软件GPS接收机设计提供参考。
参考文献
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卫星工具软件 篇5
1 简述
在数字广播电视中DVB信号编码能够被分为信道编码与信源编码两个部分。现阶段国内信源编码主要使用的MPGE-2标准进行的,但在信源编码中传播媒体的性质存在差异。就DVB-S卫星数字电视来说,在欧洲远程通讯标准规定下,信道编码除了能源扩散、RS编码以及交织之外,就能够使用滚降系数的值对其基带滤波器以及载波调制器等进行调制。依照这样的标准,在实施编码的时候,滚降滤波器之前的信号都属于一般概念数字信号,尽管能够使用软件对其进行处理,但这种处理方式较为复杂,很难运用软件实现整个步骤,这之后产生的滚降滤波以及QPSK载波等就能够依据相应的标准要求进行,经由任意信号发生设备对符合标准要求的数字视频信号等进行,并且这一信号应该能够被测试性能的。
2 原理
2.1 正交幅度的调制——MQAM
MQAM是一种能够经由相位结合以及幅度调试方式进行的,并且信号矢量端点位置集合位置分布较为合理。这样就能够有效应用信号平面进行。这里可以将MQAM中M=2n (n=1,2,3,4……),将n看成是偶数,当MQAM看成是星座的矩形图,这样就能够建立相应的表行文件。依据选择的调制形式,将输入的“1”“0”作为串行数据,之后将其转换为n进制码数值组,打开相应的表形文件之后,使用查表的形式将进制数码对其进行转组,之后将其转换成为二维数组下面的标准值,之后再进一步进行转变,将其转变成为MQAM的I、Q值,使用两个一维数组作为调制的I、Q码流进行。
2.2 基带成型的函数
假使直接应用矩形脉冲基带的信号作为较为传输的码形,并且在频道受到实际信息中进行传输,这样就能能够接收到数字基带信号波形失真。在实际应用中是使用“升余弦滚降函数”作为基带信号,用Nyquist作为准则,只有这样才能够保障码间不会存在干扰状况。但依照相应的标准就能够使用平方根升余弦滚降滤波器函数进行,这样就能够对其进行定义。
因为码间存在干扰状况,使用相应软件对其进行处理,一定要考虑前后相近三位以上数码对其幅度进行干扰贡献,这样就能够有效保障其精度值。
2.3 任意波形的发生设备
某些公司出品的一些波形发生设备就能够有效模拟宽带,应用特殊的位置对100MHz宽带进行模拟,并且100ps的特性位置分辨率以及独立伪随机白噪声发生设备,使用两个输出阻抗为50Ω的输出通道,并且每一通道都能够使用1M存储器,由6.1 kHz到400 MHz的连续变化性进行,这其中分辨率可以看成是1 Hz。
3 相关软件说明
假设这里编程环境为MATLAB,在次环境中输入串行的二进制码流,并选择已经生成的参数,促使LW420接受标准的MQAM波形数据文件(载频70MHz)。这其中就能够直接适应软盘进行数据传播,之后应用ASCII码的文件并使用GPIB接口对其进行数据传播,再应用“DIF”格式的数据文件进行,这种软件还能够用来生成128QAM、64QAM、32QAM以及16QAM波形文件,详细的软件流程如下:开始之后选择较为合适的参数文件或对相应参数进行定义,选择适合的调制方式,比如4QAM、16QAM、64QAM、128QAM等进行,之后就能够输入“1”“0”码进行,按照相应的调制方式将输入码转换为I、Q码进行,拓展相应数组进行,将I、Q信号内容进行调制,选择相应的数据传输形式,按照不一样的存贮对I、Q以及MQAM信号进行,之后就能够作图,结束整个流程。
使用这一软件能够为其提供窗口式界面,依照程序运行不一样的步骤就能够弹出相应的菜单,通过菜单对其进行说明之后就能够使用这项文件进行,要能够使用鼠标对其进行操作,除去输入二进制码流以及用户自定义相关参数之外,就一定要将整个过程使用鼠标点击完成,完成整项测试项目。
观察下图1使用该软件得到的波形结果,之后经由数字示波器就能够有效观察到输出的波形,具体参数如下所示,主要使用的调制方式就是应用QPSK也就是4QAM进行,之后就能够使用70MHz频谱进行,当码率为6.89MHz进行,这样就是a=0.35,K值为10,这样就能够使用采样频率大约在400MHz,之后就能够使用二进制码流:11000011111000011进行。
4 结语
应用现有的设备仪器,设计并应用这种简易的信号源测试形式,因为其产生的信号与理论方面的内容是相一致的。因此,就能够使用这种调谐器的误码率对其进行评估,这样就能够有效降低其成本,并且这种方式的灵活度较高,使用范围较为广泛。
参考文献
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卫星工具软件 篇6
关键词：软件无线电,数字信号处理,调制解调
软件无线电 (SDR) 是通信与电子技术领域目前最重要、最活跃的研究领域之一。软件无线电是构造一个具有开放性、标准化、模块化的通用硬件平台, 用软件完成各种功能, 从而研制出具有高度灵活性、开放性的新一代无线通信系统。
1、软件无线电 (S W R)
1.1 关键技术
软件无线电 (SWR) 关键技术主要有:天线、射频前端、宽带A/D-D/A转换器、通用和专用数字信号处理器以及各种软件组成。软件无线电的天线一般要覆盖比较宽的频段, 每个频段的特性都要均匀, 以满足多种业务需求。其硬件结构使软件无线电具有整体的可编程性:RF频段可编程、信道访问模式可编程、信道编码和调制可编程。软件无线电是以一个通用、标准、模块化的硬件平台为依托, 通过软件编程来实现无线电台的各种功能, 从基于硬件、面向用途的电台设计方法中解放出来。减少模拟环节, 把数字化处理 (A/D和D/A变换) 尽量靠近天线。
1.2 优点
运用软件无线电方法可以有效地解决系统功能的升级和扩展问题, 研发时间和调试周期较短, 对于提高可靠性和降低成本很有效。从通信技术的发展趋势来看, 软件无线电技术具有许多以硬件为主的传统通信系统所无法比拟的优点。DSP的发展, 使得在许多速度要求较高, 算法较复杂的场合, 取代MCU或其它处理器, 而成本有可能更低。
2、软件无线电通用平台的DSP技术
2.1 新一代DSP处理器
TMS320C6701 (简称C6701) 是TI公司近年来推出的含多个处理单元的一种新型新点、高性能DSP芯片。与TMS320C6201管脚兼容, C6701为通用32位浮点DSP处理器, 采用甚长指令字 (VLIW) 结构。主频为167 MHz, 浮点单元为6个, 支持字节寻址获得8位/16位/32位数据;程序存储空间和数据存储空间各512Kb;通过对五个BOOTMODE引脚的灵活设置设定各空间的地址范围。片上集成了32位外部存储器接口EMIF, 片内数据空间分为两块, 每一块RAM被组织为八个2K×16的存储体, 使得CPU能够同时访问不同存储体的数据, 不发生冲突。采用0.18μm工艺, 则五层金属组成, 输入输出接口电压为3.3V, 核心电压1.8V (167MHz时为1.9V) 。C6701的外围端口包括DMA控制器、主机接口 (HPI) 、中断选择等。两个多通道缓存串行口 (McBSP) 除多通道、比缓存外, 还支持多种数据格式、硬件A/μ率压扩展、位时钟和帧时钟的灵活编程, 还提供SBSRAM、SDRAM等高速存储器的无缝接口。
2.2 DSP技术的应用
DSP是一种适合数字信号处理运算需求的单片可编程微处理器。DSP的内部芯片采用程序和数据分开的哈佛结构, 设有单独的硬件乘法器, 采用流水线操作, 提供特殊的DSP指令, 快速的指令周期。可以用来快速的实现各种数字信号处理算法。例如在语音处理系统里使用模拟滤波技术, 由于模拟技术存在温度漂移、元件误差和老化等问题, 滤波器的质量得不到保证, 并且参数调整不灵活。而数字滤波器只是一些数字处理运算, 它对二进制数字进行乘、加、减等运算, 得到的结果完全可预测和可复制。每套测控平台含双机备份的遥控调制器与遥控解调器, 双机分别由独立电源供电。中频主要包括基带处理、比特流处理和信源编码3部分。基带处理主要完成各种波形的调制解调、扩频解扩、信道的自适应均衡及各种同步数字处理, 每路需要几十到几百个MIPS的处理能力。调制器与解调器分别通过不同的RS232串口与遥控处理计算机通信, 完成对调制解调器的控制及其带数据的收发。采用IRQ差错控制方式来保证程序传送的可靠性, 参数设置成功后, 调制解调器根据协议发送和接收遥控指令, 并将工作状态回送遥控处理计算机, 同时在遥控前端机面板上显示。信源编码要完成话音、图像等编码算法, 每信道需要十几个MIPS的处理能力。如此巨大的信号处理运算, 必须采用高速多个DSP并行处理结构才有可能实现。DSP发展的片内存储器RAM越来越大, 要设计高效的DSP系统, 就应该选择片内RAM较大的DSP。1
2.3 调制解调器的功能
调制器和解调器合在一起成为调制解调器, 通过电话拨号接入Internet的必备的计算机硬件设备。调制器是把数字信号用调制电波频率的方法将其转换为模拟信号, 解调器是在接收到模拟信号后, 将模拟信号解调, 使信号恢复成数字信号。调制是指用基带脉冲对载波波形某个参数进行控制, 从而形成适合于线路传送信号的过程。正弦信号形式简单, 便于产生和接收, 经常被用作载波体。经过调制的信号通过电话载波传送到另一台计算机之前, 也要经由接收方的Modem负责把模拟信号还原为计算机能识别的数字信号, 这个过程称为“解调”。解调的方式有正弦波幅度解调、正弦波角度解调和共振解调技术。
总之, 用软件无线电技术实现通用卫星测控平台, 是把硬件作为无线通信的基本平台, 把尽可能多的无线通信及个人通信功能用软件实现。软件无线电具有很强的灵活性和开放性, 通过注入功能各异的软件, 开发和研制了通用化、综合化、智能化的卫星测控平台, 对调制载频、调制方式、传输码速率等的参数进行了有效地改变, 能够很好地满足需要, 且有较大的冗余度, 利用升级, 应用于各种轨道卫星平台的遥测遥控任务。
参考文献
卫星工具软件 篇7
本文介绍设计的软件用于某卫星定位组件的输出数据地面检测,利用串口技术能够实时接收组件发送的串行数据流数据,拥有数据包解调、显示、存储,对结束数据具有二次计算分析能力,能覆盖卫星定位分组件工作状态测试所需的所有测试参数内容。按接口技术要求命名该软件为卫星定位组件实时422数据处理软件,其软件采用图形化用户界面,具有以下特点:
(1) 功能区域划分清楚。界面分为信息输入区、功能操作区、数据显示区、状态提示区等分区,一目了然;
(2) 操作简单。功能操作区采用“一键实现功能”设计,易于上手;
(3) 信息显示直观。在数据显示区域针对不同参数的不同特点选用适当的显示方式,如:卫星信噪比信息采用数值显示与柱状变化条相结合的显示方式,CEP采用曲线显示;
(4) 附加功能便利用户。实时422数据处理软件初始化时直接读取配置文件中记录的历史GPS基准值、数据文件存储路径等信息,避免每次运行时用户都要重复设置。
1软件设计与实现
为了满足各项功能需求,将软件划分为若干功能模块,其软件模块结构如图1所示。
各模块间关系及数据处理流程如图2所示。卫星定位组件实时422数据处理软件分为外部接口和内部接口两部分。
1.1 外部接口
实时422数据处理软件的外部接口分为数据采集模块和储存输出模块两部分。
1.1.1 422数据采集模块
硬件连接方式:将计算机串口与卫星定位组件接口连接。
软件采集模块:配置串口,遵从422通信协议,通过串口通信控件实现串口接收数据的功能。软件使用事件驱动法设计程序,在捕获到所需事件后,判断事件属性若为“收到指定字节数据”,接收缓冲区数据进行后续处理;判断事件属性若发生错误,清空缓冲区。
1.1.2 422存储输出模块
422存储输出模块以数据解调模块输出的解调数据为输入,有2种输出文件,一种是二进制文件,后缀为.dat;另一种是文本文件,后缀为.txt。用户在采集状态下使用“存储”功能时,软件自动以当前时间为依据生成文件名(用户可自定义前缀),同时建立二进制文件与文本文件。二进制文件将接收到的十六进制卫星定位数据包不经任何处理整帧写入文件,用于保留卫星定位组件发送数据的原始状态。文本文件则把解调好的数据包参数值按如图3所示的格式进行排列,以行为单位写入文本文件,用于事后的数据处理。
图3中:“>GPS”一行按顺序存储GPS数据包中的所有参数数据,XXXX代表解调出的参数数值;“>Sta”一行存储卫星状态数据包中的参数数据,No代表卫星号,XX代表对应卫星的信噪比。
1.2 内部接口
实时422数据处理软件的内部接口主要是卫星定位数据包解调模块和二次计算分析模块。其中数据包解调模块以数据采集接口的接收缓冲区数据为输入/输出的解调数据传给数据刷新显示模块及存储输出模块,进行界面刷新显示和文本文件写入存储。
1.2.1 数据包解调模块
数据包解调模块要自动辨别接收到数据中包含的卫星定位数据包,某卫星定位组件输出的4种帧格式数据包为:GPS数据包、卫星状态数据包、GLN数据包、BDGLN数据包。数据包结构如下所示:
四种数据包中“数据”一项所含数据结构各不相同。且“数据包类型”一项填充不同值作为4种帧格式的判断标志,因此下文统称其为帧标志。帧标志定义如表1所示。
根据处理要求及卫星定位数据包特点,解调模块处理流程如图4所示。
在接收缓冲区的数据中逐字节判断出帧头位置,记录当前指针位置,再取出帧标志判断出待处理数据包类型,按此数据包包长取出帧头位置后对应长度数据,传入此包的解调函数进行处理,处理完成后更新指针位置,若当前指针位置小于缓冲区,循环做上述操作。针对4种不同数据结构的数据包,软件设计4个解调函数分别实现对应数据包的解调。
1.2.2 二次计算分析模块
二次计算分析模块主要功能是根据输入数据文件中的GPS信息计算所有包含参数的均值、方差、以及CEP。圆概率误差CEP(Circular Error Probable) 是在以真实位置为圆心的圆内,偏离圆心概率为50%的二维点位离散分布度量。模块的输入为422数据文本文件,输出为计算出的CEP以及δH,δLat,δlon,δX,δY,δZ值,并将其写入报告文件。软件分两种方法计算CEP,一种是由软件先读取数据做预处理,计算出X,Y,Z均值作为GPS基准值,然后逐行读取数据与基准值做运算最终算出CEP值,另一种是由用户输入GPS基准值计算CEP值。计算CEP的数据处理流程如图5所示。
2实施效果
软件从卫星定位组件原理样机阶段即开始使用,应用于组件原理样机、工程样机两个阶段产品的内场交付测试、跑车试验数据分析、抗干扰试验数据分析中,在组件研发时的问题暴露、组件交付试验、数据分析报告的编写等方面发挥了它应有的作用。实时422数据处理软件界面效果图如图6所示。
3结语
本文在卫星定位组件测试需求的基础上,完成了软件的设计和程序的编写、调试,实现了基于422接口的测试软件。软件使用FIFO数据结构实现实时100 s内定位数据CEP计算,提高软件效率达50%,满足实时性要求。FIFO优化设计,在占用内存资源相同的情况下,提高了算法的运算效率,大大降低了运算时延。对卫星定位组件输出数据的采集、存储、计算分析等功能都可在本软件内一键实现,操作简单快捷、参数显示直观。
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卫星工具软件 篇8
通信中普遍采用基带信号对载波波形的某些参量 (如振幅、频率以及相位等) 进行调制, 以满足系统发射和接收的需要。随着现代电子技术的飞速发展, 器件工艺越来越先进, 器件功能越来越强, 实现信号调制的方法也越来越多, 实现信号调制的稳定度和可靠性都在不断提高。尤其在卫星通信系统中, 信号调制的应用越来越广泛, 要求也不断提高。采用现代数字信号处理技术实现的调制方法, 各种信号的产生依靠软件操作来确定, 同一信号经过数字化后可由不同的软件模块来实现各种调制功能。这使得硬件电路结构变得更加简单, 操作更加方便, 稳定度更高, 可靠性更强。而且结合相应的数字信号处理软件及控制软件可以加载新的调制方式, 形成一个通用的数字调制器, 能够方便灵活地进行通信调制方式的扩展。
软件无线电是一种基于宽带模数/数模转换器件、高速数字信号处理芯片, 以软件为核心 (Software-Oriented) 的崭新的体系结构[1,2]。软件无线电技术的发展为卫星通信系统提供了良好的发展基础。由于FPGA具有高度的灵活性和重配置性, 其在基于软件无线电的通信系统中应用越来越广泛。该设计是基于软件无线电, 采用FPGA实现全数字调制的通用卫星信号源模块, 数据协议及调制方式任意可变, 可以灵活地应用于各种卫星通信系统中。
1 硬件系统设计
软件无线电技术要求靠近天线的地方尽可能使用宽带的数模/数模转换器, 尽早地完成信号的数字化, 从而使得无线电台的功能尽可能地用软件来定义和实现。但是由于受宽带天线、高速A/D, D/A及DSP 等技术水平的限制, 实现一个理想的软件无线电平台的条件目前还不具备。因此, 现在对软件无线电的研究一方面集中在上述关键技术的研究上, 另一方面更多地是在现有的技术条件下, 研究如何最大程度地实现软件无线电所要求的通用性和灵活性, 将软件化、通用化的设计思想体现到具体的应用实践中。虽然目前基于软件无线电的直接射频收发系统的实现还有些难度, 但基于中频数字信号处理的中频收发技术已相当成熟。本卫星通信模拟源就是采用基于软件无线电的中频发送技术, 以高速DAC和高端FPGA为硬件载体, 给出了模拟中频信号的输出。系统结构框图如图1所示 (完整的发送系统还需要混频器、放大器及天线等, 这不在本文的讨论范畴内) , FPGA对数据进行编码调制后再送给DAC, 以产生中频输出。
卫星通信模拟数据源既可由FPGA内部产生, 也可以由外部送入。为了保证硬件平台的通用性, 本卫星通信模拟源系统的外部接口有TTL, 422及LVDS等类型, 用以满足各种不同的接口需要。FPGA是整个系统的核心器件, 为了保证处理速度和逻辑单元的容量, 采用Altera公司Stratix Ⅱ系列FPGA——EP2S90F1020。EP2S90F1020拥有72 768个寄存器和72 768个算术查找表单元, 另有4 Mb存储器单元和384个9 b乘法器, 其工作速度快, 资源非常丰富, 可以在内部进行绝大部分的数字中频处理运算。
为了保证中频输出信号的质量, DAC的采样时钟最好大于等于载波频率的4倍。如载波中频为70 MHz, 则DAC的采样时钟应为280 MHz或更高。再考虑系统的可编程性和升级性, 采用了Analog Devices公司的超高速DAC——AD9736。AD9736的数据精度为14 b, 采样率高达1 200 MSPS, 采用DDR方式LVDS数据接收器, 电流型输出, 内置同步控制电路, 适合应用在宽带通信系统中[3]。
由于硬件系统的工作频率很高, 需要采用高速电路设计方法, 需要注意以下几点:
信号完整性 需要对板级系统进行信号完整性仿真, 注意阻抗匹配, 减小关键信号线之间的串扰, 控制数据总线之间的延时;
电源完整性 需要对板级系统进行电源完整性仿真, 增加线和过孔上所能通过最大电流的裕量, 通过在合适的位置加去耦电容, 以降低电源和地平面上的交流阻抗[4];
电磁兼容 由于硬件属于模/数混合电路, 在布线时需要注意模拟部分和数字部分的隔离, 采用独立的模拟电源和数字电源以及模拟地和数字地, 特别要注意降低数字部分对模拟部分的干扰;
功耗问题 随着系统工作频率的提高, 系统的功耗也随之增加, 需要对关键器件进行散热处理。
2 软件系统实现
软件系统主要包括芯片配置、数据协议、基带数据调制、内插成形滤波以及正交调制等模块。芯片配置模块主要对DAC等芯片进行初始化配置, 设置其工作方式。数据协议模块定义了数据打包成帧的结构, 协议和调制方式相对应。基带数据调制模块包含各种基带调制方式的实现, 如BPSK, QPSK, OQPSK, MSK及BFSK等。内插成形滤波模块负责对基带调制后的数据进行内插成形滤波, 以满足系统带宽和数据率的需要。正交调制模块主要对I/Q数据进行数字上变频 (DUC) 处理。调制方式和数据协议的选择可通过译码器来实现。具体的软件系统如图2所示。
信源数据根据数据协议编码成帧和串/并转换后送给基带调制模块, 这里初步选用了三种典型协议 (ISO HDLC, ANSI ADCCP和GJB1198.1A-2004) , 用户根据需要可以自行扩充。ISO HDLC为国际化标准组织 (ISO) 制定的面向比特规程的高级数据链路控制协议 (HDLC) 。ANSI ADCCP协议帧的基本结构与ISO HDLC基本相同, 主要的区别在于前者的帧校验序列字段 (FCS) 的生成多项式为G (x) =x16+x15+x2+1。GJB1198.1A-2004标准规定了航天器遥测遥控的基本数据结构, 其遥控数据帧包括启动序列、地址同步字、方式字、注入数据帧、开关指令帧、循环冗余检错码和结束序列。
I/Q数据在直扩模块中选择需要扩谱与否, 扩谱所用PN码为移位寄存器级联生成的m序列, 信息数据与PN码直接异或就能实现扩谱。
对于数字相位调制方式 (如BPSK, QPSK和OQPSK等) , 数据经过成形和内插滤波后再正交调制到中频上, 其实现方式遵循软件无线电调制基本理论, 如图3所示[1]。
为了将信号频谱限制在一个合理的范围内, 需要对信号进行成形滤波。平方根升余弦滚降滤波器是无线通信中最常用的一种成形滤波器, 它可以消除理想低通滤波器设计的困难。其过渡带平滑, 通过引入滚降系数来改变传输信号的成形波形, 可以减小抽样定时脉冲误差所带来的影响。基带信号经过成形滤波以后, 在进行数字上变频之前, 为了提高信号的采样速率, 需要对输入信号进行内插, 同时需要滤波器以滤除高频镜像。成形滤波器和内插滤波器可以合并为一个FIR滤波器, 其系数可由Matlab中的rcosine () 函数生成。滤波器系数可存储在FPGA的ROM中, 使用时以查找表方式读出, 由于数据为单比特串行输入, 成形内插滤波操作仅为滤波器系数之间的加减运算, 无乘法运算。这样既提高了系统的处理速度, 又节省了乘法器资源[5,6]。
从理论上来说, 各种通信信号都可以用正交调制方法加以实现。根据图1, 可以写出时域表达式为:
式中:fc为载波频率。调制信号的信息包含在I (t) 和Q (t) 内, 各种调制方式下的I/Q数据由基带数据调制模块生成。由于各种调制信号的都是在数字域实现的, 故在数字域实现时要对上式进行数字化:
式中:fs为采样频率。当采样频率为载波角频率的4倍时, 式 (2) 中cos和sin项变为0或±1, 可省去混频乘法器和数控振荡器 (NCO) , 使调制模块大为简化[1]。
NCO在软件系统中作用非常重要, 它既可产生混频用的本振 (LO) 信号, 又可用来输出FM和FSK调制信号。一种常用的实现NCO的方法是采用坐标旋转数字计算方法 (CORDIC) 算法[7]。CORDIC的基本思想是采用逐次逼近的算法实现三角函数的计算, 其优点是只进行加减运算和移位操作, 结合并行处理和加流水线, 可以实现每一个时钟周期输出一个经过n位迭代的结果。该NCO模块的基本功能是由相位控制字来产生正弦和余弦分量输出。数据源控制NCO的相位控制字就可产生FM调制数据。数据源控制NCO相位控制字在两个常数频率中选择切换, 便可产生2FSK调制数据。
3 模拟源的指标测试
安捷伦公司的矢量信号分析仪89641A可分析各种模拟和数字调制信号, 作为接收机可显示调制信号的各种信息 (如时域波形、频谱以及星座图等) , 作为测试仪表可定量分析被测信号的调制精度 (如EVM、相位误差和载波频率误差等) 。采用89641A对本卫星通信模拟源中频输出信号进行测试, 不同调制方式下的矢量幅度误差 (EVM) 如表1所示。可以看出, 各种调制方式下的EVM指标均良好。目前该信号源已成功应用到某卫星通信系统中, 工作正常。
4 结 语
基于软件无线电构架的卫星通信模拟源以软件无线电基本理论为依据, 以FPGA为基本实现平台, 具有很强的适用性与兼容性, 无需改动硬件就可按用户要求进行软件升级, 可靠性高。它既可应用于国防军事上 (如军用卫星通信和电子战系统) , 又可应用于和平时期国民生产的各个方面 (如GSM, 卫星电视, 3G通信等) , 具有很大的经济效益和推广价值, 对雷达通信一体化技术、卫星对抗技术都具有巨大的推动和发展作用, 有着良好的社会效益。
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卫星工具软件 篇9
明尼苏达州明尼通卡2009年10月12日电/美通社亚洲/--Digi International (Nasdaq:DGII) 今天宣布推出业内首个高性价比的开发工具包--Digi m10 Jump Start Kit。该产品将提供所有必要的工具, 其中包括ORB-COMM试用卫星服务, 使客户能快速轻松地创建由卫星支持的产品。该产品非常适合于运输、资产追踪和其它应用, 在这些领域, 蜂窝覆盖技术已经无能为力, 远程数据的获得反而变得更重要。Digi m10 Jump Start Kits让卫星通信的部署变得比以往任何时候都更容易和方便。Digi International全球销售和营销部高级副总裁Larry Kraft表示:“我们正在将我们在提供易于使用的经济型工具包和全球分销网络方面的专长与卫星技术相结合。有兴趣部署卫星的机构将首次有机会获得一个具有高性价比且易于使用的全包解决方案。我们的工具包让面向M2M (机器对机器) 应用的低成本卫星连接的部署工作变得比以往任何时候都要简单。这些应用包括转达有关卡车、拖车、重型装备、公用事业测量系统、船只和其它远程资产的诊断信息。”
ORBCOMM首席执行官Marc Eisenberg表示:“我们很高兴能与Digi合作。Digi是全球最知名的面向M2M应用提供产品和技术的厂家之一。Digi广泛的分销渠道和先进的技术能力让ORBCOMM有机会拓展自己的潜在市场, 并吸引新的客户。”
Digi m10 Jump Start kits运行于ORBCOMM的低轨 (LEO) 卫星网络, 凭借其全球覆盖能力来为具有高性价比的M2M通信提供支持。这就使得各企业能监测和管理部署在各个点的远程资产, 在这些点上, 蜂窝式或其它地面通信对此都已无能为力。这些产品还能被用来支持基于蜂窝式的产品的备份连接。
专注于移动卫星通信的咨询公司--TMF Associates的总裁Tim Farrar表示:“低数据速率的M2M服务将成为移动卫星服务 (MSS) 行业发展最为迅速的一个领域。到2013年年底, 这个市场的规模预计将会增加一倍多, 全球范围内的有源终端将达到300多万个。为了能够维持这样的高增长, 为卫星M2M开发新的应用并开辟新的市场则变得十分重要。过去, 终端用户常常发现定制M2M应用来满足他们的需求不仅十分困难, 而且很费时间。Digi新的Jump Start工具包不仅有助于缩减这个过程的成本, 而且还让这个过程变得更加简单。”
这款紧凑型Digi m10是以Digi的专有混合信号ASIC为基础, 能为卫星应用提供更高的性能并降低功耗, 是业内最小的ORBCOMM卫星调制解调器, 它通过其集成的串行接口能直接提供设计整合。由于其在设计中采用了Digi技术, 因此产品的长期供应得到了保证。这款调制解调器完全支持超过SAE J1455规格的工业温度和运行冲击/振动, 很适合在非常苛刻的条件下提供可靠的卫星连接。