CN109379094A - 一种短波气象接收机及其信息处理方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于短波接收技术领域，公开了一种短波气象接收机及其信息处理方法。该短波气象接收机外接短波接收天线和GPS天线，短波气象接收机包括：依次电连接的带通滤波器模块、数字化收信道模块、触摸式显示解析模块、电源模块；该短波接收机的信息处理方法包括：链路呼叫流程、信令传输流程和链路拆除流程。

Description

一种短波气象接收机及其信息处理方法

技术领域

本发明属于短波接收技术领域，尤其涉及一种短波气象接收机及其信息处理方法。

背景技术

短波通信具有架设设备简单、无运营成本的优点。利用短波通信技术为海上用户提供气象预报等服务具有显著的经济和社会效益。

目前，海洋气象预报服务信息发布功能单一，范围覆盖不足，发布的时效性和信息送达率不高，送达不及时的情况时有发生，无法较好的满足用户的需求。

发明内容

针对上述现有技术存在的问题，本发明的目的在于提供一种短波气象接收机及其信息处理方法，能够解决现有技术发布范围不足、信息送达率不高的问题。

为达到上述目的，本发明采用如下技术方案予以实现。

技术方案一：

一种短波气象接收机，所述短波气象接收机外接短波接收天线和GPS天线，所述短波气象接收机包括：带通滤波模块、数字化收信道模块、触摸式显示解析模块；

其中，所述带通滤波模块的信号输入端电连接所述外部短波接收天线的信号输出端，所述带通滤波模块的信号输出端电连接所述数字化收信道模块的信号输入端，所述数字化收信道模块的信号输出端电连接所述触摸式显示解析模块的第一信号输入端，所述触摸式显示解析模块的第二信号输入端电连接所述GPS天线的信号输出端。

本发明技术方案一的特点和进一步的改进为：

(1)所述的带通滤波模块，用于接收来自外部短波接收天线的信号，并用于对来自外部短波接收天线的信号进行滤波处理得到射频信号；

所述数字化收信道模块，用于对来自所述带通滤波模块的射频信号依次进行模数转换、下变频处理、建链数据波形的捕捉以及数字基带信号的解调；

所述触摸式显示解析模块，用于接收来自GPS天线的位置信息；还用于存储多个地区的海图以及本机ID，所述本机ID用于指示短波气象接收机当前所在的位置；

所述触摸式显示解析模块，还用于对所述数字化收信道模块解调后的信号进行解析得到气象信息，并获取本机ID对应的海图，从而将气象信息显示在本机ID对应的海图上。

(2)所述带通滤波模块由六个带通滤波网络组成，每个带通滤波网络包含依次串联的输入波段开关、带通滤波器和输出波段开关；

所述外部短波接收天线的信号输出端分别与每个带通滤波网络中的输入波段开关的一端电连接，所述每个带通滤波网络中的输出波段开关的一端分别与所述数字化收信道模块的信号输入端连接。

(3)所述数字化收信道模块包括射频信号处理电路、射频AD转换器、

FPGA芯片、DSP处理器和ARM主控制器；

所述射频信号处理电路，用于对带通滤波模块送来的射频信号进行放大、滤波处理，使得所述射频信号工作在射频AD转换器的动态范围内；

所述射频AD转换器，用于对射频信号进行模数转换；

所述FPGA芯片，用于对模数转换后的数字射频信号进行数字滤波和下变频处理，并将下变频处理后的数字基带信号发送至DSP处理器；

所述DSP处理器，用于捕捉建链波形的同步头，建立通信链路，并进行数字基带信号的解调；

所述ARM主控制器，用于将解调后的数字基带信号发送至触摸式显示解析模块；

所述ARM主控制器，还用于控制每个带通滤波网络中输入波段开关和输出波段开关的切换。

技术方案二：

一种短波气象接收机的信息处理方法，所述方法应用于如技术方案一所述的短波气象接收机，设定短波气象接收机存在多个不同频率的可用信道，所述信息处理方法包括如下步骤：

S1，链路呼叫：数字化收信道模块在多个不同频率的可用信道的驻留时间内轮流进行信道扫描并侦测建链数据波形的同步头；

若在某个可用信道捕获到建链波形的同步头，则停止扫描，并在当前可用信道建立通信链路；若在当前可用信道未捕获到建链波形的同步头，则转到下一可用信道继续侦测；

S2，信令传输：通信链路建立后，数字化收信道模块完成数字基带信号的解调后送入触摸式显示解析模块；

触摸式显示解析模块将接收到的解调后的信号按照设定的气象协议进行解析，并将解析得到的气象信息显示在本机ID对应的海图上；

S3，链路拆除：数字化收信道模块在完成数字基带信号的解调后，若数据接收完整则不等待接收拆链数据波形，而主动拆除通信链路，并返回信道扫描状态；若数据接收不完整则在当前通信链路继续等待，直到接收到拆链数据波形后，返回信道扫描状态。

本发明的有益效果为：提升了短波设备的实用性，使得气象信息的传输更加灵活可靠。其特殊的信号处理流程，足以覆盖海上不同地区不同时段的通信频率，解决了信息发布范围不足，信息送达率不高的现象。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的一种短波气象接收机结构示意图；

图2为本发明实施例提供的一种短波气象接收机的带通滤波模块结构示意图；

图3为本发明实施例提供的一种短波气象接收机的数字化收信道模块结构示意图；

图4为本发明实施例提供的一种短波气象接收机的触屏显示解析模块结构示意图；

图5为本发明实施例提供的一种短波气象接收机的电源模块结构示意图；

图6为本发明实施例提供的一种短波气象接收机的信息处理流程示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

参照图1，为本发明实施例提供的一种短波气象接收机的结构示意图。该短波气象接收机与外部短波接收天线和GPS天线分别连接，短波气象接收机由带通滤波模块、数字化收信道模块、触摸式显示解析模块和电源模块共同构成。

参照图2，为本发明的一种短波气象接收机的带通滤波模块结构示意图。带通滤波模块的输入端电连接短波接收天线，带通滤波模块的输出端电连接数字化收信道模块，用于滤除射频信号中的无用分量。

其中带通滤波模块采用LC带通滤波器实现滤波，LC带通滤波网络具有插入损耗小，过渡带窄矩形系数好等特点。

带通滤波模块，分为六个不同的带通滤波网络，各带通滤波网络包括输入波段开关、带通滤波器和输出波段开关，输入波段开关和输出波段开关用于切换这六个不同的带通滤波器。输入波段开关包括第一开关二极管至第六开关二极管，输出波段开关包括第七开关二极管至第十二开关二极管，带通滤波器包括第一带通滤波器至第六带通滤波器。

短波接收天线的输出端分别电连接第一开关二极管至第六开关二极管的一端，第七开关二极管至第十二开关二极管的输出端均电连接数字化收信道模块的输入端。第一开关二极管、第一带通滤波器、第七开关二极管依次串联连接，第二开关二极管、第二带通滤波器、第八开关二极管依次串联连接，第三开关二极管、第三带通滤波器、第九开关二极管依次串联连接，第四开关二极管、第四带通滤波器、第十开关二极管依次串联连接，第五开关二极管、第五带通滤波器、第十一开关二极管依次串联连接，第六开关二极管、第六带通滤波器、第十二开关二极管依次串联连接。

数字化收信道模块的ARM主控制器分别电连接第一开关二极管至第十二开关二极管的控制端，可以根据当前信道的频率同步控制第一开关二极管至第十二开关二极管的通断。

参照图3，为本发明实施例提供的一种短波气象接收机的数字化收信道模块结构示意图。数字化收信道模块的输入端电连接带通滤波模块，数字化收信道模块的输出端电连接触摸式显示解析模块。

数字化收信道模块包括射频信号处理电路、射频AD转换器、FPGA(现场可编程门阵列)芯片、DSP处理器和ARM主控制器。射频信号处理电路用于对带通滤波模块送来的射频信号进行放大、滤波处理，以保证射频信号工作在AD转换器的动态范围内。射频AD转换器用于对射频信号进行模数转换。FPGA芯片用于对转换后的数字射频信号进行数字滤波和下变频处理，并将下变频处理后的数字基带信号发送至DSP处理器。DSP处理器除用于捕捉特定建链波形的同步头，建立通信链路，还完成数字基带信号的解调。解调后的数据经由ARM主控制器送入触摸式显示解析模块。ARM主控制器还可用于配置FPGA芯片的参数和信道工作状态。

参照图4，为本发明实施例提供的一种短波气象接收机的触摸式显示解析模块结构示意图。触摸式显示解析模块的输入端电连接数字化收信道模块。触摸式显示解析模块由GPS定位模块、数据处理器和触摸显示屏构成。GPS定位模块用于GPS定位功能，并将当前经纬度信息发送至数据处理器。数据处理器读取数字化收信道模块送来的数据后按照设定的气象协议解析后，分类处理，校验本机ID和地区若在接收范围内，根据划分的不同海区，分区显示气象信息，并在内存中存储。

本发明实施例中，触摸式显示解析模块还可通过蓝牙端口对短波气象接收机ID和地区权限进行配置。

参照图5，为本发明实施例提供的一种短波气象接收机的电源模块结构示意图。电源模块用于产生短波气象接收机各模块(例如带通滤波模块、数字化收信道模块、触摸式显示解析模块)所需的各种直流电压。

所述电源模块包括整流滤波电路和稳压滤波电路。整流滤波电路的输入端电连接接收机外部电源输入口，用于将整流后的直流电压滤除杂波。稳压滤波电路的输入端电连接整流滤波电路的输出端，用于将整流滤波后的直流电压进行稳压和滤波，从而变成所需要的符合一定要求的各种直流电压。稳压滤波电路的输出端分别电连接各种用电器件，用于向对应的用电器件供电。

本发明实施例还提供了一种短波气象接收机的信息处理方法，参照图6，该短波气象接收机的信息处理方法包括以下步骤：

S1，链路呼叫：短波气象接收机开机时的常驻状态，在10个不同频率的信道循环扫描，每个信道驻留时间不超过300ms，10个信道扫描完成不超过3s。接收机分别在10个信道的驻留时间内轮流接收并侦测特定数据波形的同步头。短波接收天线接收短波射频信号，天线接收后将收到的有用信号传输至带通滤波模块进行带通滤波，带通滤波模块跟随扫描信道的变换同步切换波段以滤除对应射频信号的无用成分，并将滤波后的信号发送至数字化收信道模块。数字化收信道模块对射频信号进行放大、滤波和模数转换，模数转换后的数字射频信号进行下变频处理后变为数字基带信号。数字化收信道模块从数字基带信号中捕获特定数据波形的同步头，若在某个信道捕获到建链波形的同步头，则信道停止扫描，在当前信道建立通信链路；若未捕获到建链波形的同步头，则转到下一信道继续侦测。

S2，信令传输：通信链路建立后，数字化收信道模块完成基带数据的解调后送入触摸式显示解析模块。触摸式显示解析模块将接收到的解调后数据按照对应的气象协议进行信息还原和分类处理，判定本机ID和所属地区在接收范围内，进行各气象信息和对应海区的匹配映射，最后完成显示存储。

S3，链路拆除：数字化收信道模块在数据解调完成后，判定若数据接收完整则不等待接收拆链波形主动拆除通信链路，信道返回扫描状态；判定若数据接收不完整则在当前信道继续等待，接收到拆链波形后，信道返回扫描状态。

本领域普通技术人员可以理解：实现上述方法实施例的全部或部分步骤可以通过程序指令相关的硬件来完成。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (5)

1.一种短波气象接收机，其特征在于，所述短波气象接收机外接短波接收天线和GPS天线，所述短波气象接收机包括：带通滤波模块、数字化收信道模块、触摸式显示解析模块；

其中，所述带通滤波模块的信号输入端电连接所述外部短波接收天线的信号输出端，所述带通滤波模块的信号输出端电连接所述数字化收信道模块的信号输入端，所述数字化收信道模块的信号输出端电连接所述触摸式显示解析模块的第一信号输入端，所述触摸式显示解析模块的第二信号输入端电连接所述GPS天线的信号输出端。

2.根据权利要求1所述的短波气象接收机，其特征在于，

所述的带通滤波模块，用于接收来自外部短波接收天线的信号，并用于对来自外部短波接收天线的信号进行滤波处理得到射频信号；

所述数字化收信道模块，用于对来自所述带通滤波模块的射频信号依次进行模数转换、下变频处理、建链数据波形的捕捉以及数字基带信号的解调；

所述触摸式显示解析模块，用于接收来自GPS天线的位置信息；还用于存储多个地区的海图以及本机ID，所述本机ID用于指示短波气象接收机当前所在的位置；

所述触摸式显示解析模块，还用于对所述数字化收信道模块解调后的信号进行解析得到气象信息，并获取本机ID对应的海图，从而将气象信息显示在本机ID对应的海图上。

3.根据权利要求1所述的一种短波气象接收机，其特征在于，

所述带通滤波模块由六个带通滤波网络组成，每个带通滤波网络包含依次串联的输入波段开关、带通滤波器和输出波段开关；

所述外部短波接收天线的信号输出端分别与每个带通滤波网络中的输入波段开关的一端电连接，所述每个带通滤波网络中的输出波段开关的一端分别与所述数字化收信道模块的信号输入端连接。

4.根据权利要求1所述的一种短波气象接收机，其特征在于，

所述数字化收信道模块包括射频信号处理电路、射频AD转换器、FPGA芯片、DSP处理器和ARM主控制器；

所述射频信号处理电路，用于对带通滤波模块送来的射频信号进行放大、滤波处理，使得所述射频信号工作在射频AD转换器的动态范围内；

所述射频AD转换器，用于对射频信号进行模数转换；

所述FPGA芯片，用于对模数转换后的数字射频信号进行数字滤波和下变频处理，并将下变频处理后的数字基带信号发送至DSP处理器；

所述DSP处理器，用于捕捉建链波形的同步头，建立通信链路，并进行数字基带信号的解调；

所述ARM主控制器，用于将解调后的数字基带信号发送至触摸式显示解析模块；

所述ARM主控制器，还用于控制每个带通滤波网络中输入波段开关和输出波段开关的切换。

5.一种短波气象接收机的信息处理方法，所述方法应用于如权利要求1-4任一项所述的短波气象接收机，其特征在于，设定短波气象接收机存在多个不同频率的可用信道，所述信息处理方法包括如下步骤：

S1，链路呼叫：数字化收信道模块在多个不同频率的可用信道的驻留时间内轮流进行信道扫描并侦测建链数据波形的同步头；

若在某个可用信道捕获到建链波形的同步头，则停止扫描，并在当前可用信道建立通信链路；若在当前可用信道未捕获到建链波形的同步头，则转到下一可用信道继续侦测；

S2，信令传输：通信链路建立后，数字化收信道模块完成数字基带信号的解调后送入触摸式显示解析模块；

触摸式显示解析模块将接收到的解调后的信号按照设定的气象协议进行解析，并将解析得到的气象信息显示在本机ID对应的海图上；

S3，链路拆除：数字化收信道模块在完成数字基带信号的解调后，若数据接收完整则不等待接收拆链数据波形，而主动拆除通信链路，并返回信道扫描状态；若数据接收不完整则在当前通信链路继续等待，直到接收到拆链数据波形后，返回信道扫描状态。