CN105376179A - 通过以太网传输测控信号的方法 - Google Patents

Abstract

本发明提出了一种通过以太网传输测控信号的方法，利用本发明能够克服网络抖动和延迟对信号相位连续性的影响，可以避免直接传输数字信号造成网络资源的浪费。本发明通过下述流程予以实现：模拟测控信号首先通过A/D采样及数字混频得到零中频基带信号，然后进行多频点多信号组帧，压缩处理为最小单位传输帧，最小传输帧加入差错控制信息并通过网络处理模块后经以太网发送。网络数据在接收端通过网络处理模块解析得到传输帧，然后经过数据缓存、时域删除帧插入、差错控制和异常帧处理等模块进行针对信号相位连续性的处理，再经信号解压缩恢复出零中频基带信号，最后由混频和D/A处理得到模拟信号。

Description

通过以太网传输测控信号的方法

技术领域

本发明涉及一种测距、测速及信息解调等相关应用领域，通过网络数据包传输测控信号的方法。

背景技术

在传统的测控系统中，测控信号的传输采用点对点专用信号线和开关矩阵的方式。对于大型的系统，设备连接关系复杂，需要大量信号传输电缆，相互干扰严重，可扩展性差，重组的灵活度低。基于以太网的分布式测控系统通过以太网传输测控信号，利用其成熟的技术、良好的开放性、应用的广泛性以及易于实现企业综合自动化的信息集成等优点可实现上层管理的信息网络与底层测控网络的无缝连接，克服原有测控系统的诸多弊端。但是，传统用于测距、测速、相干解调等的信号对相位连续性有较高的要求，由于各测控单元、测控子网众多而又分散化，它们在网络上传输数据以及数据传输的时延都具有随机性。网络数据包发送的延迟不固定特性会导致网络数据包抖动，如果在接收端直接恢复数字信号会导致信号无法连续，进而影响测速测距等的精度。另外，由于数字信号处理采用均匀时间采样，数据量较大，直接传输数字信号会造成网络资源的浪费。

发明内容

为了克服通过网络传输测控信号可能造成的信号不连续问题，本发明提供一种能够克服网络抖动和延迟对信号相位连续性的影响的方法，使得通过网络传输测控信号的系统具有与传统测控系统相同的性能，而且采用的信号压缩处理方法极大减少待传输数据量，有效节约网络资源。

本发明的上述目的可以通过以下措施来达到，一种通过以太网传输测控信号的方法，其特征在于包括如下步骤：

在以太网发送端，输入自动增益控制模块AGC的模拟测控信号经过A/D采样模块得到数字信号，数字信号通过数字混频模块处理得到零中频基带信号，再经过成帧模块按固定点数分帧处理，得到以帧为单位的数据块，数据块通过信号压缩模块进行多频点多信号组帧，压缩处理为最小单位传输帧，最小传输帧通过差错控制模块加入差错控制信息后，通过网络协议处理模块打包得到以太网应用层协议数据包，协议数据包经以太网接口处理模块处理得到的传输帧通过以太网进行发送。接收端则通过以太网接口接收网络数据，经网络协议处理模块解析得到的传输帧经数据缓存模块数据缓存、时域删除和帧插入、差错控制模块差错控制和异常帧处理模块进行针对信号相位连续性的处理，再经信号解压缩模块处理后恢复为流信号，恢复出的数字信号为零中频基带信号，恢复出的零中频基带信号经上混频滤波模块得到中频信号，最后通过D/A转换为具有连续性的模拟信号。

本发明相比于现有技术具有如下有益效果：

本发明针对采样后数据量巨大，浪费网络传输资源的问题，将待传输的测控信号利用频域稀疏性进行压缩处理，并进行多频点多信号组帧，然后实时网络传输。数据块长度根据信号类型选择，低速率传输时采用短帧，高速率传输时采用长帧，避免包频过高和网络传输效率过低，灵活有效地利用网络资源。

本发明针对网络传输可能导致信号相位不连续的问题，采用相位连续信号网络传输及恢复技术，具体为采用数据缓存机制和接收端时域删除帧设计，首先根据帧计数进行帧连续性判别、排序及漏帧检测，当出现漏帧或者缓存区短暂读空时，插入时域删除帧替换原有传输帧，保证信号连续。根据信号幅度、频率连续等特性对传输帧数据进行检查，当出现异常时进行抛弃(时域删除帧替换)或者局部修正处理，

利用本发明能够克服网络抖动和延迟对信号相位连续性的影响，并采用信号压缩、多频点多信号组帧等技术手段避免直接传输数字信号造成网络资源的浪费。

附图说明

下面结合附图和实施例对本专利进一步说明。

图1是本发明中连续传输测控信号发送端处理流程。

图2是本发明中以字节为单位的网络封装示意图。

图3是本发明中连续传输测控信号接收端处理流程。

具体实施方式

参阅图1，根据本发明，在发送端测控模拟信号到网络传输信号的转换处理中，连续传输测控信号发送端，模拟测控信号首先通过发送端自动增益控制AGC模块，获得A/D采样模块转换的A/D采样数字信号所需的最佳电平，通过A/D采样模块采样量化后的信号经数字混频模块数字混频处理得到零中频基带信号，经由成帧模块进行固定点数的分帧处理，得到以帧为单位的数据块。数据块长度根据信号类型选择，低速率传输时采用短帧，高速率传输时采用长帧。数据块通过信号压缩模块进行多频点多信号组帧，压缩处理为最小单位传输帧，并加入AGC功率控制、帧计数、压缩前后帧长等信息。然后利用差错控制模块根据网络质量给最小传输帧加入差错控制信息。差错控制模块输出的信号通过网络协议处理模块打包，得到以太网应用层协议数据包，并封装得到的网络层数据包，网络数据封装长度单位：字节，封装后的数据包在以太网接口处理模块中进行缓存等处理，经由以太网向接收端发送。

参阅图2。网络层数据包由网络层协议头，传输层协议头和用户包组成。一个用户包针对一个数字信号流的传输，多个信号流采用多个用户包进行传输。用户包中的DATA字段自定义，数据块长度根据信号类型选择合适的长度，低速率传输时采用短帧，避免传输时延过大，高速率传输时采用长帧，避免包频过高和网络传输效率过低。

参阅图3。在连续传输测控信号接收端，以太网接口处理模块接收网络数据，首先通过网络协议处理模块解析得到传输帧，数据缓存模块根据传输帧计数进行帧连续性判别、排序及漏帧检测，当出现漏帧或者缓存区短暂读空时，接收端插入时域，删除帧替换原有传输帧，保证信号连续；异常帧处理模块根据数据缓存模块中缓存信号数据的幅度、频率连续等特性对传输帧数据进行检查，当传输帧数据出现异常时进行抛弃，或者时域删除帧替换、局部修正处理。传输帧经过信号相位连续性的处理后，再经信号解压缩模块处理恢复为流信号，恢复出的数字信号为零中频基带信号，恢复出的零中频基带信号经上混频滤波模块得到中频信号，中频信号通过D/A转换为具有连续性的模拟信号。为保证信号的连续性，整个整个连续传输测控信号处理过程由同一控制模块控制协调完成，控制模块控制协调数据缓存模块、异常帧处理模块和流信号恢复模块。数据缓存模块数据缓存大小可以根据路由距离、网络质量选定。

Claims (10)

1.一种通过以太网传输测控信号的方法，其特征在于包括如下步骤：

在以太网发送端，输入自动增益控制模块AGC的模拟测控信号经过A/D采样模块得到数字信号，数字信号通过数字混频模块处理得到零中频基带信号，再经过成帧模块按固定点数分帧处理，得到以帧为单位的数据块，数据块通过信号压缩模块进行多频点多信号组帧，压缩处理为最小单位传输帧，最小传输帧通过差错控制模块加入差错控制信息后，通过网络协议处理模块打包得到以太网应用层协议数据包，协议数据包经以太网接口处理模块处理得到的传输帧通过以太网进行发送；接收端则通过以太网接口接收网络数据，经网络协议处理模块解析得到的传输帧经数据缓存模块数据缓存、时域删除和帧插入、差错控制模块差错控制和异常帧处理模块进行针对信号相位连续性的处理，再经信号解压缩模块处理后恢复为流信号，恢复出的数字信号为零中频基带信号，恢复出的零中频基带信号经上混频滤波模块得到中频信号，最后通过D/A转换为具有连续性的模拟信号。

2.如权利要求1所述的通过以太网传输测控信号的方法，其特征在于：信号压缩模块加入了AGC功率控制、帧计数、压缩前后帧长信息。

3.如权利要求1所述的通过以太网传输测控信号的方法，其特征在于：差错控制模块根据网络质量给最小传输帧加入差错控制信息。

4.如权利要求1所述的通过以太网传输测控信号的方法，其特征在于：数据块长度根据信号类型选择，低速率传输时采用短帧，高速率传输时采用长帧。

5.如权利要求1所述的通过以太网传输测控信号的方法，其特征在于：网络层数据包由网络层协议头，传输层协议头和用户包组成。

6.如权利要求5所述的通过以太网传输测控信号的方法，其特征在于：一个用户包针对一个数字信号流的传输，多个信号流采用多个用户包进行传输。

7.如权利要求1所述的通过以太网传输测控信号的方法，其特征在于：数据缓存模块根据传输帧计数进行帧连续性判别、排序及漏帧检测，当出现漏帧或者缓存区短暂读空时，接收端插入时域，删除帧替换原有传输帧，保证信号连续。

8.如权利要求1所述的通过以太网传输测控信号的方法，其特征在于：异常帧处理模块根据数据缓存模块中缓存信号数据的幅度、频率连续特性对传输帧数据进行检查，当传输帧数据出现异常时进行抛弃，或者时域删除帧替换、局部修正处理。

9.如权利要求1所述的通过以太网传输测控信号的方法，其特征在于：为保证信号的连续性，整个连续传输测控信号处理过程由同一控制模块控制协调完成，控制模块控制协调数据缓存模块、异常帧处理模块和流信号恢复模块。

10.如权利要求1所述的通过以太网传输测控信号的方法，其特征在于：数据缓存模块数据缓存大小根据路由距离、网络质量选定。