CN105375975A - 一种动中通卫星地面站的数据记录装置及应用方法 - Google Patents

一种动中通卫星地面站的数据记录装置及应用方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种动中通卫星地面站的数据记录装置，包括：一用于采集环境数据信息数据采集单元；控制单元，其通过一串行接口模块分别通信连接至数据采集单元，以及动中通卫星地面站；存储单元，其通信连接至控制单元，以对获取到的数据信息进行存储。本发明提供一种动中通卫星地面站的数据记录装置，其能够对动中通卫星地面站工作中的各性能参数进行实时精准的采集和存储，为后期的系统开发和使用奠定数据基础，具有适应性好，稳定性好，可靠性强的效果。本发明提供一种应用动中通卫星地面站的数据记录装置的方法，提高数据记录的稳定性和可靠性，以便为后期的系统开发和使用提供精准的数据基础。

Description

一种动中通卫星地面站的数据记录装置及应用方法
技术领域
本发明涉及一种在数据通信情况下使用的数据记录装置。更具体地说，本发明涉及一种用在卫星通信情况下的动中通卫星地面站的数据记录装置及其应用方法。
背景技术
卫星通信具有覆盖范围大，通信距离远，通信容量大，质量好，组网迅速、灵活的特点，应用非常广泛。卫星通信最常用方式是“动中通卫星通信”，而动中通卫星地面站是针对移动载体(如车、船等)卫星通信需求的通信系统。主要功能使得载体在运动过程中，始终精确地对准卫星，确保动中通站之间或与中心站之间进行不间断地传递语音、数据、图像等多媒体信息，满足移动载体通信业务的需求。动中通卫星地面站系统很好地解决了移动载体在运动中通过地球同步卫星，实时不断地传递语音、数据、高清晰的动态视频图像、传真等多媒体信息的难关，是通信领域的一次重大的突破，是当前卫星通信领域需求旺盛、发展迅速的应用领域，在军民两个领域都有极为广泛的发展前景。
但动中通卫星地面站系统较复杂，给后期的开发和调试诊断增加了难度，也同时对使用过程中的参数记录分析提出了更高的要求，因此，对其使用中性能参数数据记录显得非常重要，这些数据是分析、改进动中通产品的依据。而这些性能参数主要是指动中通卫星地面站工作中实时的经度、纬度地点信息，以及温度、湿度等环境因素信息，以及在这些条件下数据通信时的信噪比、误码率等工作参数。只要精准的掌握了动中通卫星地面站使用过程中的性能参数，才能为后期的系统开发和使用奠定数据基础。
发明内容
本发明的一个目的是解决至少上述问题和/或缺陷，并提供至少后面将说明的优点。
本发明还有一个目的是提供一种动中通卫星地面站的数据记录装置，其能够对动中通卫星地面站工作中的各性能参数进行实时精准的采集和存储，为后期的系统开发和使用奠定数据基础，具有适应性好，稳定性好，可靠性强的效果。
本发明还有一个目的是通过一种应用动中通卫星地面站的数据记录装置的方法，提高数据记录的稳定性和可靠性，以便为后期的系统开发和使用提供精准的数据基础。
为了实现根据本发明的这些目的和其它优点，提供了一种动中通卫星地面站的数据记录装置，包括：
一用于采集环境数据信息数据采集单元；
控制单元，其通过一串行接口模块分别通信连接至数据采集单元，以及动中通卫星地面站；
存储单元，其通信连接至控制单元，以对获取到的数据信息进行存储。
优选的是，其中，所述数据采集单元包括：
一用于测量环境温度的数字温度计；
一用于测量环境湿度的数字湿度计。
优选的是，其中，所述动中通卫星地面站包括：
一用于获取动中通卫星地面站位置数据信息及天线姿态信息的天线控制模块；
一用于获取动中通卫星地面站调制解调数据信息的调制解调模块。
优选的是，其中，所述控制单元包括一现场可编程门阵列FPGA，所述存储单元包括一闪存FLASH模块，且所述控制单元与一电源模块电连接。
优选的是，其中，所述控制单元还包括一通信连接至FPGA的单片机，所述存储单元还包括一通过USB接口模块连接至所述单片机的USB闪存盘。
优选的是，其中，所述FLASH模块为存储空间大于或等于16GB的NANDFLASH，所述单片机采用ARM系列的单片机，所述USB接口模块采用USB的高速文件管理控制芯片CH378，所述串行接口模块为异步串行RS-422接口。
本发明的目的还可以进一步地由应用数据记录装置的方法来实现，其工作流程如下：
步骤一，所述数据记录装置上电后，通过所述数据采集单元采集动中通卫星地面站当前所处环境的环境数据信息，并通过所述串行接口模块发送至FPGA；
步骤二，所述FPGA通过串行接口模块分别读取动中通卫星地面站当前的位置数据信息、天线姿态信息和调制解调数据信息，并接收数据采集单元发送的环境数据信息；
步骤三，所述FPGA将获取及接收到的数据信息进行串并转换后进行编帧处理，写入至FPGA的异步数据缓存器FIFO中，进而写入至所述闪存模块，并返回步骤二。
优选的是，其中，所述位置数据信息包括动中通卫星地面站当前所在的经度信息及纬度信息，所述天线姿态信息包括动中通卫星地面站的天线当前仰角、俯角、方位角数据信息，所述调制解调数据信息包括动中通卫星地面站当前数据传输的速率、调制方式、信噪比以及误码率。
优选的是，其中，在步骤一中，所述单片机上电后首先对高速文件管理控制芯片CH378进行初始化，并在USB闪存盘中建立相应的存储文件。
优选的是，其中，在步骤三中，所述FPGA的FIFO在每经过一预设时间后，向所述单片机发出一申请存储的存储信号，所述单片机对当前是否有存储信号进行实时检测，如有则通过所述单片机控制将需要存储的数据信号以字节的方式写入相应的存储文件中，如无，则等待并进行下一次检测。
本发明至少包括以下有益效果：其一，本发明的数据记录装置，其作为一种随“动中通产品”工作监测记录系统，采用FPGA和单片机相结合的方式进行设计，充分发挥FPGA并行读写大容量FLSAH数据能力，也充分利用单片机管理能力，通过文件管理芯片CH378和大容量FASH芯片实现数据存储，USB存储是把要采集的数据全部存储到优盘等移动存储器中，因此能够实时记录需要的数据信息，且能适应数据存储需求，这样，即使的动中通卫星地面站某个单元有问题时，也可以通过提取动中通通信产品运行信息进行分析诊断。
其二，本发明基于422接口、USB的数据存储装置，解决了“动中通”卫星通信产品对其使用中性能参数数据记录和数据采集时存储容量有限的问题，具有数据采集存储方便安全,能够长时间采集的特点,为动中通卫星通信产品的故障诊断以及改进设计提供了数据保证，对卫星通信产品提升具有现实意义。
其三，本发明还提供了一种数据记录装置的应用方法，其具有稳定性好，适应性强，可靠性好的效果。
本发明的其它优点、目标和特征将部分通过下面的说明体现，部分还将通过对本发明的研究和实践而为本领域的技术人员所理解。
附图说明
图1为本发明的一个实施例中数据记录装置的组成框图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。
应当理解，本文所使用的诸如“具有”、“包含”以及“包括”术语并不配出一个或多个其它元件或其组合的存在或添加。
图1示出了根据本发明的一种动中通卫星地面站的数据记录装置的实现形式，包括：
一用于采集环境数据信息数据采集单元1；
控制单元2，其通过一串行接口模块3分别通信连接至数据采集单元，以及动中通卫星地面站4；
存储单元5，其通信连接至控制单元，以对获取到的数据信息进行存储。本数据记录装置通过串行接口模块，将数据采集单元采集到的环境信息、“动中通卫星地面站“工作中产生的性能参数进行获取，并结合FPGA控制模块实现数据缓存控制，并存入存储单元中，实现数据信息的实时采集、获取和存储。采用这种方案具有数据记录实时，后期动中通卫星地面站的系统开发等提供数据保证，具有稳定性好，功耗低的有利之处。并且，这种方式只是一种较佳实例的说明，但并不局限于此。在实施本发明时，可以根据使用者需求进行适当的替换。
在另一种实例中，所述数据采集单元包括：
一用于测量环境温度的数字温度计10；
一用于测量环境湿度的数字湿度计11。在卫星通信过程中或GPS定位过程中，环境的温度、湿度等均对动中通卫星地面站的工作状态，工作效率，以及其数据通信都会产生影响，因此采用这种方案将动中通卫星地面站的工作环境数据进行采集，结合其处于当前环境状态下其数据传输的性能参数进行分析，有利于其后期对系统的再次开发或完善，使得其数据分析的结果更加精准，且具有更好的适应性的有利之处。并且，这种方式只是一种较佳实例的说明，但并不局限于此。在实施本发明时，可以根据使用者需求进行适当的替换。
在另一种实例中，所述动中通卫星地面站包括：
一用于获取动中通卫星地面站位置数据信息及天线姿态信息的天线控制模块40；
一用于获取动中通卫星地面站调制解调数据信息的调制解调模块41。其中，天线控制模块和调制解调模块均为每个动中通卫星地面站所自带的装置，而天线控制模块内包括了经度信息和纬度信息、天线姿态信息，调制解调模块包括了调制解调信息，如速率、调制方式、信噪比、误码率等，其通过获取这些性能参数才能对后期的数据分析提供数据来源及依据，采用这种方案使得数据的来源精度高实时，更符合实际要求，分析出来的参照数据具有更好的适应性和稳定性的有利之处。并且，这种方式只是一种较佳实例的说明，但并不局限于此。在实施本发明时，可以根据使用者需求进行适当的替换。
在另一种实例中，所述控制单元包括一现场可编程门阵列FPGA20，所述存储单元包括一闪存FLASH模块50。FPGA具有功耗低、资源丰富、高性能等优点，易构成数据写入和读出缓存空间的异步FIFO，FPGA控制模块实现数据缓存控制,提高数据存储可靠性，它主要完成串行数据接收和处理、FLASH数据读写控制和单片机模块通信等功能，FPGA控制模块接收来自422总线接口的串行数据，进行串并转换，对数据按一定的帧格式进行编帧处理，然后编帧处理后数据写入FIFO，写入FLASH，如单片机有读FLASH数据指令，则从FLASH中读出数据送入单片机。采用这种方案具有功耗低，可靠性强，稳定性好的有利之处。并且，这种方式只是一种较佳实例的说明，但并不局限于此。在实施本发明时，可以根据使用者需求进行适当的替换。
在另一种实例中，所述控制单元还包括一通信连接至FPGA的单片机21，所述存储单元还包括一通过USB接口模块51连接至所述单片机的USB闪存盘52，且所述控制单元与一电源模块6电连接。所述电源模块为装置中各部分提供电力来源。单片机模块，采用功耗低驱动强的ARM系列单片机组成最小计算机应用系统，主要完成U盘数据存储的控制。上电后先初始化USB控制芯片CH378，创建文件，检测FPGA中FIFO是否申请存储，如有，则读取FPGA中FIFO数据，通过单片机控制以字节方式写入U盘。如无则等待。采用这种方案可以将数据记录装置采集或获取到的数据及时拷贝到USB闪存盘中进行备份，以便于使期很方便的将数据记录装置中的数据进行导出，具有人性化，适应性好的有利之处。并且，这种方式只是一种较佳实例的说明，但并不局限于此。在实施本发明时，可以根据使用者需求进行适当的替换。
在另一种实例中，所述FLASH模块为存储空间大于或等于16GB的NANDFLASH，所述单片机采用ARM系列的单片机，所述USB接口模块采用USB的高速文件管理控制芯片CH378，所述串行接口模块为异步串行RS-422接口。异步串行RS-422接口实现读数据指令下达和实时数据输入，接入的有数字温度计、数字湿度计“动中通”天线控制模块“动中通”调制解调模块；所述FLASH模块选用16GB的NANDFLASH,它与FPGA的连线非常方便，主要提供满足数据缓存所需的空间；USB接口采用USB控制芯片CH378，主要完成对U盘读写功能,USB芯片是以并行接口模式与单片机相连，其中8位双向数据总线D0～D7,复位信号RST#,读写信号RD#和WR#分别与对应的数据总线、复位线以及读写信号线相连,CH378的片选信号与单片机的CS相连。地址输入引脚A0与单片机的RC1引脚相连。当A0为高时,D0～D7上的数据作为命令码写入CH378芯片中,为低时写入数据，另外使用瞬变电压抑制器件和ESD保护器件避免优盘插拔给系统带来的冲击，保护接口安全；ARM系列单片机组成最小计算机应用系统，具有功耗低的特点。采用这种方案具有稳定性最好，可靠性最强，适应性最好的有利之处。并且，这种方式只是一种较佳实例的说明，但并不局限于此。在实施本发明时，可以根据使用者需求进行适当的替换。
本发明的目的还可以进一步地由应用数据记录装置的方法来实现，其工作流程如下：
步骤一，所述数据记录装置上电后，通过所述数据采集单元采集动中通卫星地面站当前所处环境的环境数据信息，并通过所述串行接口模块发送至FPGA；
步骤二，所述FPGA通过串行接口模块分别读取动中通卫星地面站当前的位置数据信息、天线姿态信息和调制解调数据信息，并接收数据采集单元发送的环境数据信息；
步骤三，所述FPGA将获取及接收到的数据信息进行串并转换后进行编帧处理，写入至FPGA的异步数据缓存器FIFO中，进而写入至所述闪存模块，并返回步骤二。卫星通信作为现代通信的重要方式，基于422接口、USB的数据存储装置解决了“动中通”卫星通信产品对其使用中性能参数数据记录和数据采集时存储容量有限的问题。具有数据采集存储方便安全,能够长时间采集的特点,为动中通卫星通信产品的故障诊断以及改进设计提供了数据保证，对卫星通信产品提升具有现实意义，且能起到提高数据记录的稳定性和可靠性的效果。采用这种方案具有可实施性好，稳定性好的有利之处。并且，这种方式只是一种较佳实例的说明，但并不局限于此。在实施本发明时，可以根据使用者需求进行适当的替换。
在另一种实例中，所述位置数据信息包括动中通卫星地面站当前所在的经度信息及纬度信息，所述天线姿态信息包括动中通卫星地面站的天线当前仰角、俯角、方位角数据信息，所述调制解调数据信息包括动中通卫星地面站当前数据传输的速率、调制方式、信噪比以及误码率。采用这种方案在于将影响动中卫星地面站的相关参数都进行收集，以保证其后期分析结果的精确度高，开发产品的稳定性的有利之处。并且，这种方式只是一种较佳实例的说明，但并不局限于此。在实施本发明时，可以根据使用者需求进行适当的替换。
在另一种实例中，在步骤一中，所述单片机上电后首先对高速文件管理控制芯片CH378进行初始化，并在USB闪存盘中建立相应的存储文件。采用这种方案对每次断电后的再次工作的动中通卫星地面站的工作数据进行分开记录，有利于后期使用，具有实施有利的有利之处。并且，这种方式只是一种较佳实例的说明，但并不局限于此。在实施本发明时，可以根据使用者需求进行适当的替换。
在另一种实例中，在步骤三中，所述FPGA的FIFO在每经过一预设时间后，向所述单片机发出一申请存储的存储信号，所述单片机对当前是否有存储信号进行实时检测，如有则通过所述单片机控制将需要存储的数据信号以字节的方式写入相应的存储文件中，如无，则等待并进行下一次检测。采用这种方案对数据记录装置记录的数据内容进行备份，一是防止其原来的存储器发生机械故障，二是有利于后期的数据导出，具有实施效果好，稳定性好，可靠性高的有利之处。并且，这种方式只是一种较佳实例的说明，但并不局限于此。在实施本发明时，可以根据使用者需求进行适当的替换。
这里说明的设备数量和处理规模是用来简化本发明的说明的。对本发明的动中通卫星地面站的数据记录装置的应用、修改和变化对本领域的技术人员来说是显而易见的。
尽管本发明的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用。它完全可以被适用于各种适合本实用的领域。对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改。因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本实用并不限于特定的细节和这里示出与描述的图例。

Claims (10)

1.一种动中通卫星地面站的数据记录装置，其特征在于，包括：
一用于采集环境数据信息数据采集单元；
控制单元，其通过一串行接口模块分别通信连接至数据采集单元，以及动中通卫星地面站；
存储单元，其通信连接至控制单元，以对获取到的数据信息进行存储。
2.如权利要求1所述的动中通卫星地面站的数据记录装置，其特征在于，所述数据采集单元包括：
一用于测量环境温度的数字温度计；
一用于测量环境湿度的数字湿度计。
3.如权利要求1所述的动中通卫星地面站的数据记录装置，其特征在于，所述动中通卫星地面站包括：
一用于获取动中通卫星地面站位置数据信息及天线姿态信息的天线控制模块；
一用于获取动中通卫星地面站调制解调数据信息的调制解调模块。
4.如权利要求1所述的动中通卫星地面站的数据记录装置，其特征在于，所述控制单元包括一现场可编程门阵列FPGA，所述存储单元包括一闪存FLASH模块，且所述控制单元与一电源模块电连接。
5.如权利要求4所述的动中通卫星地面站的数据记录装置，其特征在于，所述控制单元还包括一通信连接至FPGA的单片机，所述存储单元还包括一通过USB接口模块连接至所述单片机的USB闪存盘。
6.如权利要求5所述的动中通卫星地面站的数据记录装置，其特征在于，所述FLASH模块为存储空间大于或等于16GB的NANDFLASH，所述单片机采用ARM系列的单片机，所述USB接口模块采用USB的高速文件管理控制芯片CH378，所述串行接口模块为异步串行RS-422接口。
7.一种应用如权利要求1-6任一项所述数据记录装置对动中通卫星地面站工作性参数进行记录的方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一，所述数据记录装置上电后，通过所述数据采集单元采集动中通卫星地面站当前所处环境的环境数据信息，并通过所述串行接口模块发送至FPGA；
步骤二，所述FPGA通过串行接口模块分别读取动中通卫星地面站当前的位置数据信息、天线姿态信息和调制解调数据信息，并接收数据采集单元发送的环境数据信息；
步骤三，所述FPGA将获取及接收到的数据信息进行串并转换后进行编帧处理，写入至FPGA的异步数据缓存器FIFO中，进而写入至所述闪存模块，并返回步骤二。
8.如权利要求7所述的数据记录装置的应用方法，其特征在于，所述位置数据信息包括动中通卫星地面站当前所在的经度信息及纬度信息，所述天线姿态信息包括动中通卫星地面站的天线当前仰角、俯角、方位角数据信息，所述调制解调数据信息包括动中通卫星地面站当前数据传输的速率、调制方式、信噪比以及误码率。
9.如权利要求7所述的数据记录装置的应用方法，其特征在于，在步骤一中，所述单片机上电后首先对高速文件管理控制芯片CH378进行初始化，并在USB闪存盘中建立相应的存储文件。
10.如权利要求9所述的数据记录装置的应用方法，其特征在于，在步骤三中，所述FPGA的FIFO在每经过一预设时间后，向所述单片机发出一申请存储的存储信号，所述单片机对当前是否有存储信号进行实时检测，如有则通过所述单片机控制将需要存储的数据信号以字节的方式写入相应的存储文件中，如无，则等待并进行下一次检测。
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