CN109981499A - 一种综合基带数据链系统及数据传输方法 - Google Patents

一种综合基带数据链系统及数据传输方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种综合基带数据链系统及数据传输方法，利用射频模块连接两个信号处理模块；利用射频模块将数字信号传输至信号处理模块FPGA1，信号处理模块FPGA1完成射频模块的AD接口数据信息解调解码后将解调解码后的数据信息发送至信号处理模块FPGA2；信号处理模块FPGA2用于对自身同步RS422接口输入的数据信息进行编码调制并发送至射频模块的DA接口，同时信号处理模块FPGA2根据与自身连接的CAN总线输入的相控阵相关参数，计算相控阵天线指向角度，信号处理模块FPGA2将信号处理模块FPGA1解调解码后的数据信息和相控阵天线指向角度通过CAN总线送至外部计算机，利用两个信号处理模块分别进行数据处理，从而实现综合数据链系统低功耗、高可靠性的无线数据通信。

Description

一种综合基带数据链系统及数据传输方法
技术领域
本发明涉及数据链系统的数据通信，尤其是一种综合基带数据链系统。
背景技术
目前，综合数据链系统主要用于火箭飞行过程中的无线信息传输。
市场通用的数据传输系统，由于通信体制不匹配和传输距离短等特点无法适用于箭载通信系统，现有的箭载综合数据链系统，其架构采用是FPGA+AD/DA，并且整机带有电源板及附属板卡，增加了系统的功耗、且价格昂贵，在紧急情况下无法实现应急通信，使得系统可靠性和性价比大幅下降。因此在箭载通信系统中，在现有的箭载综合数据链系统基础上实现低功耗、高可靠性，成为了当前综合数据系统的首要难题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种综合基带数据链系统，以克服现有技术的不足。
为达到上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种综合基带数据链系统，包括射频模块、信号处理模块FPGA1、信号处理模块FPGA2和电源转换模块，信号处理模块FPGA1与射频模块的AD接口连接，信号处理模块FPGA2与射频模块的DA接口连接；电源转换模块用于提供稳压电能；射频模块用于数字信号的接收和发送，并将接收的数字信号传输至信号处理模块FPGA1，信号处理模块FPGA1与信号处理模块FPGA2连接；信号处理模块FPGA1用于完成射频模块的AD接口数据信息解调解码，并将解调解码后的数据信息发送至信号处理模块FPGA2；信号处理模块FPGA2用于对自身同步RS422接口输入的数据信息进行编码调制并发送至射频模块的DA接口，同时信号处理模块FPGA2根据与自身连接的CAN总线输入的相控阵相关参数，计算相控阵天线指向角度，信号处理模块FPGA2将信号处理模块FPGA1解调解码后的数据信息和相控阵天线指向角度通过CAN总线送至外部计算机。
进一步的，信号处理模块FPGA1和信号处理模块FPGA2均连接有用于数据存储的FLASH存储模块。
进一步的，FLASH存储模块具体型号为N25Q128A13ESE40E；信号处理模块FPGA1和信号处理模块FPGA2均带有时钟电路。
进一步的，信号处理模块FPGA1和信号处理模块FPGA2之间通过18对差分线和34根总线连接。
进一步的，射频模块包括两路射频接收模块和两路射频发射模块；射频模块采用AD9361芯片。
进一步的，信号处理模块FPGA1采用XC7K325T芯片，号处理模块FPGA2采用XC7Z020芯片。
进一步的，同步RS422接口采用ADM2582E接口，电源转换模块电路为LTM4644AIV#PBF。
一种综合基带数据链数据处理方法，包括以下步骤：
步骤1)、利用射频模块接收遥控数据的射频载波信号，射频模块将遥控数据的射频载波信号转换成遥控数据基带信号，并将接收到的遥控数据基带信号传输至信号处理模块FPGA1；信号处理模块FPGA1对接收到遥控数据基带信息进行捕获、跟踪、解调、解码，并对解调解码后的遥控数据信息传输至信号处理模块FPGA2进行数据解析；
步骤2)、信号处理模块FPGA2接收到信号处理模块FPGA1发送的解调解码后的数据信息后查找解调解码后的遥控数据信息的帧头信息，若检测到帧头则为有效数据信息，否则为无效数据信息，并将有效数据信息通过CAN总线传送至外部计算机；
步骤3)、信号处理模块FPGA2对RS422接收到的PCM数据信息进行帧头识别，将识别到的有效PCM数据信息经过规则进行组帧，同时进行加扰处理；
步骤4)、信号处理模块FPGA2将加扰处理后的数据信息进行RS编码、卷积编码，卷积编码后的数据码速率为卷积编码前数据码速率的两倍，将编码后的数据信息进行BPSK调制并发送至射频模块输出。
进一步的，在步骤3)中，信号处理模块FPGA2用于对自身同步RS422接口输入的数据信息进行编码调制并发送至射频模块的DA接口，同时信号处理模块FPGA2根据与自身连接的CAN总线输入的相控阵相关参数，计算相控阵天线指向角度，信号处理模块FPGA2将信号处理模块FPGA1解调解码后的数据信息和相控阵天线指向角度通过CAN总线送至外部计算机。
进一步的，具体的，步骤4)中，在正常模式下，将卷积编码后的数据信息进行BPSK调制到码速率为4M后输出；应急模式下，将编码后的数据首先通过4K码速率的数据进行3.069M扩频处理，再进行BPSK调制后输出
与现有技术相比，本发明具有以下有益的技术效果：
本发明一种综合基带数据链系统及数据传输方法，利用射频模块连接两个信号处理模块，将两个信号处理模块单独连接，信号处理模块FPGA1与射频模块的AD接口连接，信号处理模块FPGA2与射频模块的DA接口连接；利用射频模块将数字信号传输至信号处理模块FPGA1，信号处理模块FPGA1完成射频模块的AD接口数据信息解调解码后将解调解码后的数据信息发送至信号处理模块FPGA2；信号处理模块FPGA2用于对自身同步RS422接口输入的数据信息进行编码调制并发送至射频模块的DA接口，同时信号处理模块FPGA2根据与自身连接的CAN总线输入的相控阵相关参数，计算相控阵天线指向角度，信号处理模块FPGA2将信号处理模块FPGA1解调解码后的数据信息和相控阵天线指向角度通过CAN总线送至外部计算机，利用两个信号处理模块分别进行数据处理，从而实现综合数据链系统低功耗、高可靠性的无线数据通信。
进一步的，采用AD9361作为射频模块，集成度高，频段可定制，功耗低，性价比高，采用AD9361射频模块相比于普通的AD/DA有很大的提高，降低数据链系统的功耗，提高了据链系统的性价比。
进一步的，在通信模式上，采用双通信模式进行通信，正常通信情况下，系统采用BPSK通信模式进行稳定数据传输；当遇到外部干扰或紧急情况时，系统通信模式切换至应急通信模式，其通信模式抗干扰能力强，可靠性高；提高了据链系统通信的稳定性和可靠性，综合数据链系统低功耗、低成本、高可靠性的无线数据通信。
附图说明
图1为本发明系统结构图；
图2为本发明数据处理流程图；
图3为本发明系统具体连接图；
图4为本发明外部结构示意图；
图5为图4仰视图；
图6为图4左视图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步详细描述：
如图1至图6所示，一种综合基带数据链系统，包括射频模块、信号处理模块FPGA1、信号处理模块FPGA2和和电源转换模块，信号处理模块FPGA1与射频模块的AD接口连接，信号处理模块FPGA2与射频模块的DA接口连接；电源转换模块用于提供稳压电能；射频模块用于数字信号的接收和发送，并将接收的数字信号传输至信号处理模块FPGA1，信号处理模块FPGA1与信号处理模块FPGA2连接；信号处理模块FPGA1用于完成射频模块的AD接口数据信息解调解码，并将解调解码后的数据信息发送至信号处理模块FPGA2；信号处理模块FPGA2用于对自身同步RS422接口输入的数据信息进行编码调制并发送至射频模块的DA接口，同时信号处理模块FPGA2根据与自身连接的CAN总线输入的相控阵相关参数，计算相控阵天线指向角度，信号处理模块FPGA2将信号处理模块FPGA1解调解码后的数据信息和相控阵天线指向角度通过CAN总线送至外部计算机；
信号处理模块FPGA2实现了对正常通信模式和应急通信模式的切换。
信号处理模块FPGA1和信号处理模块FPGA2均连接有用于数据存储的FLASH存储模块；FLASH存储模块具体型号为N25Q128A13ESE40E；信号处理模块FPGA1和信号处理模块FPGA2均带有时钟电路；信号处理模块FPGA1和信号处理模块FPGA2之间通过18对差分线和34根总线连接；
同步RS422接口采用ADM2582E接口，实现RS422电平和LVCOMS33电平转换；
电源转换模块电路为LTM4644AIV#PBF，为各个模块提供电能；
射频模块包括两路射频接收模块和两路射频发射模块；射频模块采用AD9361芯片，AD9361是一款集成度高的AD/DA转换芯片，其特点是频段可定制，更好的人接收和发射性能，能适应不能的采用率，且功耗低，性价比高。
信号处理模块FPGA1采用XC7K325T芯片，用于完成射频模块接收数据信息的解调解码并将解调解码后的数据信息传输至信号处理模块FPGA2；
信号处理模块FPGA2采用XC7Z020芯片，信号处理模块FPGA2用于对自身同步RS422接口输入的数据信息进行编码调制并发送至射频模块的DA接口，同时信号处理模块FPGA2根据与自身连接的CAN总线输入的相控阵相关参数，计算相控阵天线指向角度，信号处理模块FPGA2将信号处理模块FPGA1解调解码后的数据信息和相控阵天线指向角度通过CAN总线送至外部计算机；信号处理模块FPGA2设有两路同步RS-422接口、一路异步RS-422接口和两路CAN总线接口。
电源转换模块是一个稳压源控制电路，输出效率高，能耗低，输入为4.8V～5.2V。
一种综合基带数据传输方法，包括以下步骤：
步骤1)、利用射频模块接收遥控数据的射频载波信号，射频模块将遥控数据的射频载波信号转换成遥控数据基带信号，并将接收到的遥控数据基带信号传输至信号处理模块FPGA1；信号处理模块FPGA1对接收到遥控数据基带信息进行捕获、跟踪、解调、解码，并对解调解码后的遥控数据信息传输至信号处理模块FPGA2进行数据解析；
步骤2)、信号处理模块FPGA2接收到信号处理模块FPGA1发送的解调解码后的数据信息后查找解调解码后的遥控数据信息的帧头信息，若检测到帧头则为有效数据信息，否则为无效数据信息，并将有效数据信息通过CAN总线传送至外部计算机；
步骤3)、信号处理模块FPGA2对RS422接收到的PCM数据信息进行帧头识别，将识别到的有效PCM数据信息经过规则进行组帧，同时进行加扰处理；
步骤4)、信号处理模块FPGA2将加扰处理后的数据信息进行RS编码、卷积编码，卷积编码后的数据码速率为卷积编码前数据码速率的两倍，将编码后的数据信息进行BPSK调制并发送至射频模块输出。
具体的，在步骤3)中，信号处理模块FPGA2用于对自身同步RS422接口输入的数据信息进行编码调制并发送至射频模块的DA接口，同时信号处理模块FPGA2根据与自身连接的CAN总线输入的相控阵相关参数，计算相控阵天线指向角度，信号处理模块FPGA2将信号处理模块FPGA1解调解码后的数据信息和相控阵天线指向角度通过CAN总线送至外部计算机；
具体的，步骤4)中，信号处理模块FPGA2接收到外部卫星数据信息，在正常模式下，将卷积编码后的数据信息进行BPSK调制到码速率为4M后输出；应急模式下，将编码后的数据首先通过4K码速率的数据进行3.069M扩频处理，在进行BPSK调制。

Claims (10)

1.一种综合基带数据链系统，其特征在于，包括射频模块、信号处理模块FPGA1、信号处理模块FPGA2和电源转换模块，信号处理模块FPGA1与射频模块的AD接口连接，信号处理模块FPGA2与射频模块的DA接口连接；电源转换模块用于提供稳压电能；射频模块用于数字信号的接收和发送，并将接收的数字信号传输至信号处理模块FPGA1，信号处理模块FPGA1与信号处理模块FPGA2连接；信号处理模块FPGA1用于完成射频模块的AD接口数据信息解调解码，并将解调解码后的数据信息发送至信号处理模块FPGA2；信号处理模块FPGA2用于对自身同步RS422接口输入的数据信息进行编码调制并发送至射频模块的DA接口，同时信号处理模块FPGA2根据与自身连接的CAN总线输入的相控阵相关参数，计算相控阵天线指向角度，信号处理模块FPGA2将信号处理模块FPGA1解调解码后的数据信息和相控阵天线指向角度通过CAN总线送至外部计算机。
2.根据权利要求1所述的一种综合基带数据链系统，其特征在于，信号处理模块FPGA1和信号处理模块FPGA2均连接有用于数据存储的FLASH存储模块。
3.根据权利要求2所述的一种综合基带数据链系统，其特征在于，FLASH存储模块具体型号为N25Q128A13ESE40E；信号处理模块FPGA1和信号处理模块FPGA2均带有时钟电路。
4.根据权利要求1所述的一种综合基带数据链系统，其特征在于，信号处理模块FPGA1和信号处理模块FPGA2之间通过18对差分线和34根总线连接。
5.根据权利要求1所述的一种综合基带数据链系统，其特征在于，射频模块包括两路射频接收模块和两路射频发射模块；射频模块采用AD9361芯片。
6.根据权利要求1所述的一种综合基带数据链系统，其特征在于，信号处理模块FPGA1采用XC7K325T芯片，号处理模块FPGA2采用XC7Z020芯片。
7.根据权利要求1所述的一种综合基带数据链系统，其特征在于，同步RS422接口采用ADM2582E接口，电源转换模块电路为LTM4644AIV#PBF。
8.一种基于权利要求1所述的综合基带数据链系统的数据处理方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1)、利用射频模块接收遥控数据的射频载波信号，射频模块将遥控数据的射频载波信号转换成遥控数据基带信号，并将接收到的遥控数据基带信号传输至信号处理模块FPGA1；信号处理模块FPGA1对接收到遥控数据基带信息进行捕获、跟踪、解调、解码，并对解调解码后的遥控数据信息传输至信号处理模块FPGA2进行数据解析；
步骤2)、信号处理模块FPGA2接收到信号处理模块FPGA1发送的解调解码后的数据信息后查找解调解码后的遥控数据信息的帧头信息，若检测到帧头则为有效数据信息，否则为无效数据信息，并将有效数据信息通过CAN总线传送至外部计算机；
步骤3)、信号处理模块FPGA2对RS422接收到的PCM数据信息进行帧头识别，将识别到的有效PCM数据信息经过规则进行组帧，同时进行加扰处理；
步骤4)、信号处理模块FPGA2将加扰处理后的数据信息进行RS编码、卷积编码，卷积编码后的数据码速率为卷积编码前数据码速率的两倍，将编码后的数据信息进行BPSK调制并发送至射频模块输出。
9.根据权利要求8所述的一种综合基带数据链数据处理方法，其特征在于，在步骤3)中，信号处理模块FPGA2用于对自身同步RS422接口输入的数据信息进行编码调制并发送至射频模块的DA接口，同时信号处理模块FPGA2根据与自身连接的CAN总线输入的相控阵相关参数，计算相控阵天线指向角度，信号处理模块FPGA2将信号处理模块FPGA1解调解码后的数据信息和相控阵天线指向角度通过CAN总线送至外部计算机。
10.根据权利要求8所述的一种综合基带数据链数据处理方法，其特征在于，具体的，步骤4)中，在正常模式下，将卷积编码后的数据信息进行BPSK调制到码速率为4M后输出；应急模式下，将编码后的数据首先通过4K码速率的数据进行3.069M扩频处理，再进行BPSK调制后输出。
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