CN111866619B - 多目标遥测地面站数字采集方法、接收方法及装置 - Google Patents

多目标遥测地面站数字采集方法、接收方法及装置 Download PDF

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Abstract

多目标遥测地面站数字采集方法、接收方法及装置。方法包括：对阵列天线接收的多路射频信号每一路进行LNA放大；分别通过一分多功分器，将每一路信号分为多路子信号；对每一路子信号进行带通滤波处理形成多个子带；对每一个子带独立进行AGC控制以调整目标信号大小；对AGC调整后的信号进行下变频、AD采集，转换为数字信号输出，FPGA进行预处理后利用光纤输到波束合成模块处理，然后进行幅度测量以反馈于AGC控制，进行空域信号捕获、跟踪，合成合成数据以进行接收解调。极大减小硬件设计复杂度，每个子带单独AGC控制，同时适应不同抢断信号接收，实现不同目标间互不干扰，解决了远近场效应引起的大信号淹没小信号的情况，实现1km~220km范围内的多目标信号接收。

Description

多目标遥测地面站数字采集方法、接收方法及装置
技术领域
本发明属于通信及遥测领域，涉及多目标遥测地面站，尤其与一种多目标遥测地面站数字采集方法、接收方法及装置相关。
背景技术
目前遥测系统只能实现单目标遥测，单目标遥测系统在试飞测试、对抗演练、武器测试等方面已远远不能满足相关领域遥测需求。抛物面天线系统波束指向性比较强，跟踪方式采用机械式跟踪等特性，导致抛物面天线体系只能同时接收一个目标信号。受机械跟踪的物理特性限制，采用抛物面天线无法实现对多个目标的同时跟踪。
为满足遥测链路增益指标要求，提高地面接收天线增益，需要进行多目标遥测接收。目前实现多目标遥测的主要方式是在单目标遥测系统的基础上，采用分布式建站、组网方式实现。但这种实现方式有许多不足之处。比如：建站点多、成本高、维保人员多、操作管理复杂等。
目前也有相关技术，在系统中设置收发双向功能，以实现多目标遥测接收，但需要对现行遥测发射设备和体制提出新要求，需要修改现行遥测体制，同时需要修改遥测发射设备，同时配备发射与接收功能；同时，在进行接收处理后，由于多个目标距离不同会造成大小信号差异较大的问题，小信号容易被淹没，导致目标丢失。
发明内容
针对上述相关现有技术的不足与缺陷，本发明提供一种多目标遥测地面站数字采集方法、接收方法及装置，极大的减小了硬件设计的复杂度，每个子带有单独的AGC控制模块，可同时适应不同抢断信号的接收，实现不同目标间互不干扰，解决了远近场效应引起的大信号淹没小信号的情况，实现1km~220km范围内的多目标信号接收。
为了实现上述目的，本发明提供的一种多目标遥测地面站数字采集方法，其特征在于，包括步骤：
分别对通过阵列天线接收的多路射频信号的每一路进行LNA放大；
每一路放大后的信号，分别通过一分多功分器，将每一路信号分别分为多路子信号；
分别对每一路子信号进行带通滤波处理，形成多个子带；
根据每一个不同子带内目标信号的强弱，分别对每一个子带独立进行AGC控制以调整目标信号大小；
对AGC调整后的信号进行下变频、AD采集，转换为数字信号输出。
进一步，通过FPGA对数字信号进行预处理，以用于供后续进行波束合波处理用，预处理包括：
采集同步控制：根据外部同步信号同步AD数据帧，使各个数字信号采样数据同步；
数字移频：通过数字本振预设步进的可调移频，将子带内的目标信号频率搬移到零中频，达到任意频点数字搬移；
低通滤波：通过可变带宽滤波器滤除子带内的干扰信号；
群延时校准：通过数字化通道群延迟均衡器，纠正带内群时延的不一致性；
幅度相位补偿：通过校准算法计算补偿值，以配置幅度相位补偿，进行信号特性调整以校准系统。
本发明同时提供的一种多目标遥测地面站接收方法，其特征在于，包括步骤：
首先，采用多目标遥测地面站数字采集方法获得经过FPGA预处理的数字信号；
FPGA对预处理后的数字信号进行缓存后，利用光纤传输接口将预处理数据向波束合成模块输送；输送规则为不同输入路的射频信号中属于同一子带的目标信号输送到同一个波束合成模块；
通过波束合成模块进行如下处理：
进行幅度测量，并反馈于AGC控制，根据当前信号强度，对放大增益降低或放大，以实现调整目标信号大小；
进行目标信号的空域信号进行检测，通过对空域信号分析得出空间信号特性，捕获后输出目标能量信息、方位信息；并跟踪目标能量信息、方位信息，跟踪正常时输出数字波束合成数据以进行接收解调。
进一步，进行幅度测量，并反馈于AGC控制，根据当前信号强度，对放大增益降低或放大，包括：测量目标信号强度，当目标信号强度大于预设的信号强度上门限时，给出测量值，提供给AGC控制以降低放大增益；当目标信号强度小于预设的的信号强度下门限时，给出测量值，提供给AGC控制以提高放大增益。
进一步，每一个波束合成模块对应一个接收解调模块以用于接收数字波束合成数据，接收解调模块用于完成解调、解码、输出遥测数据。
本发明同时提供的一种多目标遥测地面站数字采集装置，其特征在于，包括：
接收放大模块，用于分别对通过阵列天线接收的多路射频信号的每一路进行LNA放大；
多个一分多功分器，每一路放大后的信号分别采用一个，用于将每一路放大后的信号的分别分为多路子信号；
带通滤波模块，用于分别对每一路子信号进行带通滤波处理，形成多个子带；
AGC控制模块，用于根据每一个不同子带内目标信号的强弱，分别对每一个子带独立进行AGC控制以调整目标信号大小；
AD采集模块，用于对AGC调整后的信号进行下变频、AD采集，转换为数字信号输出。
进一步，还包括：FPGA处理模块，与一分多功分器数量匹配，对应连接AD采集模块，用于数字信号进行预处理，以供后续进行波束合波处理用；
FPGA处理模块包括：
采集同步控制单元，用于根据外部同步信号同步AD数据帧，使各个数字信号采样数据同步；
数字移频单元，用于通过数字本振预设步进的可调移频，将子带内的目标信号频率搬移到零中频，达到任意频点数字搬移；
低通滤波单元，用于通过可变带宽滤波器滤除子带内的干扰信号；
群延时校准单元，用于通过数字化通道群延迟均衡器，纠正带内群时延的不一致性；
幅度相位补偿单元，用于通过校准算法计算补偿值，以配置幅度相位补偿，进行信号特性调整以校准系统。
本发明同时提供的一种多目标遥测地面站接收装置，其特征在于，包括：
多目标遥测地面站数字采集装置；以及FPGA处理模块、波束合成模块、接收解调模块。
多个波束合成模块与FPGA处理模块通过光纤传输接口连接的，波束合成模块的数量与一分多功分器数量匹配。
FPGA处理模块，用于通过光纤传输接口向波束合成模块输送预处理数据；输送规则为不同输入路的射频信号中属于同一子带的目标信号输送到同一个波束合成模块。
波束合成模块，包括：
幅度测量单元，用于测量目标信号强度，当目标信号强度大于预设的信号强度上门限时，给出测量值，提供给AGC控制模块以降低放大增益；当目标信号强度小于预设的的信号强度下门限时，给出测量值，提供给AGC控制模块以提高放大增益；
捕获单元，用于进行目标信号的空域信号进行检测，通过对空域信号分析得出空间信号特性，捕获后输出目标能量信息、方位信息；
跟踪单元，用于跟踪目标能量信息、方位信息，跟踪正常时输出数字波束合成数据以用于接收解调。
进一步，还包括：多个接收解调模块，每一个波束合成模块对应连接一个接收解调模块以用于接收数字波束合成数据，接收解调模块用于完成解调、解码、输出遥测数据。
进一步，波束合成模块，还包括：校准算法单元，用于进行开机校准，通过外部输入信号，计算得出每个通道间的相位一致性和通道一致性差异，并计算出相位补偿和幅度补偿参数发送到幅度相位补偿单元，幅度相位补偿单元通过得到的参数调整信号特性进行校准。
本发明有益效果在于：
1、相对于传统接收只有一路AD采集，本申请可实现阵列化天线信号的采集，实现采集系统的多通道同步采集；具备阵列信号数模转换，接收机具有多通道同步采集功能，并通过数字逻辑实现数字波束合成，达到提高远距离目标接收灵敏度功能；
2、在模拟通路完成多个通道信道化，阵元天线接收宽带信号，通过功分、滤波、放大分离出多个频段信号，得到多个目标频段信道，并分别处理；能实现带内目标信号的载波数字可调功能，将传统模拟变频采用数字实现；
2、相比于传统接收机采用了一级模拟变频单元，硬件复杂难度大；本申请采用一级模拟和一级数字频谱搬移，实现带内任意频点目标解调，其中第一级采用AD内部DDC，第二级采用数字频谱搬移，极大的减小了硬件设计的复杂度，数字移频指标和适用性优于硬件频综电路移频；
3、信道化功能，通过信道化后对多个不同目标进行单独跟踪；可实现对不同目标信号单独增益控制；可有效的解决目标信号的远近场效应，实现多达多个目标的跟踪接收。采用信道化划分成子带，每个子带有单独的AGC控制模块，可同时适应不同抢断信号的接收，通道具有较强隔离措施，可实现不同目标间互不干扰；成功解决了远近场效应，即多目标由于处在不同距离上产生的信号强度差异，造成小信号被大信号淹没的情况；可实现1km~220km范围内的多目标信号接收；
4、采用数字扫描方式对覆盖空域进行搜索，相较传统的机械搜索，具有较大优势；
5、采用数字波束合成，有效的提升了目标观察增益，在多目标模式下可实现220千米的目标跟踪能力。
附图说明
图1为本申请实施例的多目标遥测地面站数字采集方法流程图。
图2为本申请实施例的多目标遥测地面站数字采集方法优选方式的流程图。
图3为本申请实施例的多目标遥测地面站接收方法流程图。
图4为本申请实施例的多目标遥测地面站数字采集装置结构图。
图5为本申请实施例的FPGA处理模块结构图。
图6为本申请实施例的多目标遥测地面站接收装置结构图。
图7为本申请实施例的多目标遥测地面站数字采集装置实例图。
图8为本申请实施例的波束合成模块结构图。
图9为本申请实施例的波束合成模块优选方式结构图。
图10为本申请实施例的多目标遥测地面站接收装置实例图。
图11为本申请实施例的采集装置信号路线传递图。
图12为本申请实施例的采集装置局部实例图。
图13为本申请实施例的波束合成模块信号线路传递图。
图14为本申请实施例的波束合成模块实例图。
图15为本申请实施例的接收解调模块实例图。
具体实施方式
下面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。
实施例1
如图1所示，为本实例多目标遥测地面站数字采集方法流程图。
步骤1：分别对通过阵列天线接收的多路射频信号的每一路进行LNA放大。
步骤2：每一路放大后的信号，分别通过一分多功分器，将每一路信号分别分为多路子信号。
步骤3：分别对每一路子信号进行带通滤波处理，形成多个子带。
步骤4：根据每一个不同子带内目标信号的强弱，分别对每一个子带独立进行AGC控制以调整目标信号大小。
步骤5：对AGC调整后的信号进行下变频、AD采集，转换为数字信号输出。
按照上述步骤操作，以完成对多目标遥测的地面站数字采集。
实施例2
如图2所示，为实施例1基础上做出的优选实施例。
步骤1：分别对通过阵列天线接收的多路射频信号的每一路进行LNA放大。
步骤2：每一路放大后的信号，分别通过一分多功分器，将每一路信号分别分为多路子信号。
步骤3：分别对每一路子信号进行带通滤波处理，形成多个子带。
步骤4：根据每一个不同子带内目标信号的强弱，分别对每一个子带独立进行AGC控制以调整目标信号大小。
步骤5：对AGC调整后的信号进行下变频、AD采集，转换为数字信号输出。
步骤6：通过FPGA对数字信号进行预处理，以用于供后续进行波束合波处理用。
其中步骤6包括：
步骤6.1，采集同步控制：根据外部同步信号同步AD数据帧，使各个数字信号采样数据同步。
步骤6.2，数字移频：通过数字本振预设步进的可调移频，将子带内的目标信号频率搬移到零中频，达到任意频点数字搬移。
步骤6.3，低通滤波：通过可变带宽滤波器滤除子带内的干扰信号。
步骤6.4，群延时校准：通过数字化通道群延迟均衡器，纠正带内群时延的不一致性。
步骤6.5，幅度相位补偿：通过校准算法计算补偿值，以配置幅度相位补偿，进行信号特性调整以校准系统。
按照上述步骤操作，以完成对多目标遥测的地面站数字采集。
实施例3
如图3所示，为本实例提供的多目标遥测地面站接收方法流程图。
步骤1：分别对通过阵列天线接收的多路射频信号的每一路进行LNA放大。
步骤2：每一路放大后的信号，分别通过一分多功分器，将每一路信号分别分为多路子信号。
步骤3：分别对每一路子信号进行带通滤波处理，形成多个子带。
步骤4：根据每一个不同子带内目标信号的强弱，分别对每一个子带独立进行AGC控制以调整目标信号大小。
步骤5：对AGC调整后的信号进行下变频、AD采集，转换为数字信号输出。
步骤6：通过FPGA对数字信号进行预处理，以用于供后续进行波束合波处理用。
其中，步骤6包括：
步骤6.1，采集同步控制：根据外部同步信号同步AD数据帧，使各个数字信号采样数据同步。
步骤6.2，数字移频：通过数字本振预设步进的可调移频，将子带内的目标信号频率搬移到零中频，达到任意频点数字搬移。
步骤6.3，低通滤波：通过可变带宽滤波器滤除子带内的干扰信号。
步骤6.4，群延时校准：通过数字化通道群延迟均衡器，纠正带内群时延的不一致性。
步骤6.5，幅度相位补偿：通过校准算法计算补偿值，以配置幅度相位补偿，进行信号特性调整以校准系统。
步骤7，FPGA对预处理后的数字信号进行缓存后，利用光纤传输接口将预处理数据向波束合成模块输送；输送规则为不同输入路的射频信号中属于同一子带的目标信号输送到同一个波束合成模块。
步骤8，通过波束合成模块进行如下处理：
步骤8.11，进行幅度测量，并反馈于AGC控制，根据当前信号强度，对放大增益降低或放大，以实现调整目标信号大小。
具体的，进行幅度测量，并反馈于AGC控制，根据当前信号强度，对放大增益降低或放大，包括：测量目标信号强度，当目标信号强度大于预设的信号强度上门限时，给出测量值，提供给AGC控制以降低放大增益；当目标信号强度小于预设的的信号强度下门限时，给出测量值，提供给AGC控制以提高放大增益。
步骤8.21，进行目标信号的空域信号进行检测，通过对空域信号分析得出空间信号特性，捕获后输出目标能量信息、方位信息。
步骤8.22，跟踪目标能量信息、方位信息，跟踪正常时输出数字波束合成数据以进行接收解调。
步骤9，接收解调进行解调、解码，输出遥测数据。
按照上述步骤操作，以完成对多目标遥测地面站接收。
实施例4
如图4所示，为本申请提供的多目标遥测地面站数字采集装置的一种实施例。
该实例的采集装置，包括：接收放大模块、一分多功分器、带通滤波模块、AGC控制模块和AD采集模块。
接收放大模块分别对通过阵列天线接收的多路射频信号的每一路进行LNA放大；每一路放大后的信号分别采用一个一分多功分器，将每一路放大后的信号的分别分为多路子信号；每一路子信号分别连接一个带通滤波模块，用于分别对每一路子信号进行带通滤波处理，以形成多个子带；每个子带分别连接一个AGC控制模块，用于根据每一个不同子带内目标信号的强弱，分别对每一个子带独立进行AGC控制以调整目标信号大小；每个AGC控制模块分别连接一个AD采集模块，对AGC调整后的信号进行下变频、AD采集，转换为数字信号输出，完成数字采集。
具体的，在进行方案实施时，可采用如图7所示的实例图进行硬件搭建。
实施例5
在实施例4的基础上，每个一分多功分器的对应配置一个FPGA处理模块，FPGA处理模块连接于AD采集模块后端。
具体的，FGPA处理模块结构如图5所示，包括：采集同步控制单元、数字移频单元、低通滤波单元、群延时校准单元、幅度相位补偿单元。
其中，采集同步控制单元，用于根据外部同步信号同步AD数据帧，使各个数字信号采样数据同步；数字移频单元，用于通过数字本振预设步进的可调移频，将子带内的目标信号频率搬移到零中频，达到任意频点数字搬移；低通滤波单元，用于通过可变带宽滤波器滤除子带内的干扰信号；群延时校准单元，用于通过数字化通道群延迟均衡器，纠正带内群时延的不一致性；幅度相位补偿单元，用于通过校准算法计算补偿值，以配置幅度相位补偿，进行信号特性调整以校准系统。
FPGA处理模块对数字信号进行预处理后，送往后续进行波束合波处理。
实施例6
如图6所示，为本申请提供的一种多目标遥测地面站接收装置结构图。
该实例的接收装置包括：如实施例4的采集装置及实施例5的FPGA处理模块，以及波束合成模块和接收解调模块。
具体的，波束合成模块对应每个FPGA处理模块设置一个，并与FPGA处理模块连接；接收解调模块对应每个波束合成模块设置一个，并与波束合成模块连接。
FPGA处理模块通过光纤传输接口向波束合成模块输送预处理数据；输送规则为不同输入路的射频信号中属于同一子带的目标信号输送到同一个波束合成模块。
具体的，可以采用如图7所示的实例图进行接收装置硬件搭建。
其中，波束合成模块的结构如图8所示，包括：幅度测量单元、捕获单元、跟踪单元。幅度测量单元连接AGC控制模块。捕获单元连接跟踪单元，跟踪单元连接接收解调模块。幅度测量单元、捕获单元、跟踪单元连接波束合成模块的输入端。
具体的，幅度测量单元对目标信号强度进行强度，当目标信号强度大于预设的信号强度上门限时，给出测量值，提供给AGC控制模块以降低放大增益；当目标信号强度小于预设的的信号强度下门限时，给出测量值，提供给AGC控制模块以提高放大增益。
具体的，捕获单元进行目标信号的空域信号进行检测，通过对空域信号分析得出空间信号特性，捕获后输出目标能量信息、方位信息；跟踪单元跟踪目标能量信息、方位信息，跟踪正常时输出数字波束合成数据以用于接收解调。
接收解调模块完成解调、解码、输出遥测数据。
如图9所示，为波束合成模块的优选实施方式，在此优选实施方式中，波束合成模块还包括校准算法单元，校准算法单元连接FPGA处理模块的幅度相位补偿单元。
具体的，校准算法单元进行开机校准，通过外部输入信号，计算得出每个通道间的相位一致性和通道一致性差异，并计算出相位补偿和幅度补偿参数发送到幅度相位补偿单元，幅度相位补偿单元通过得到的参数调整信号特性进行校准。
作为本申请采集装置/接收装置的实际硬件实施方式，可以采用如图7及图10的硬件构成进行搭建。
通过阵列天线进行接收。阵列天线共有m（列）阵元信号通道。每一路天线信号到数字采集分系统后，采用功分网络将信号分成多路信号输出，每一路信号同步不同的窄带滤波器将形成不同的通信信道，在每个信道内设计信号放大电路，然后送入AD进行数字化采样。每个天线信号将分别由T个AD进行采样、变频、滤波、变频等过程，输出基带信号。共形成了m（列）×T(目标数)路AD采样信号，送到波束合成分系统/波束合成模块。
具体的，采集装置的线路信号传递关系图如图11所示。1列天线输入对应1个多通道接收单元、收发器TX，然后以背板集线。
天线信号输入通过一个1分T功分器以及带通滤波器将1路射频信号分为T路射频信号，而后T路射频信号经过增益控制、下变频以及AD同步采集数字化，然后在数字域完成数字移频、低通滤波、延时校准、相位校准、幅度校准，完成处理后的数据通过光纤输出。
图12为采集装置局部图。
具备单路射频信号1分T功分功能；具备多路通道射频信号信道化功能。利用窄带滤波器将天线输入信号分成T个子带，每个子带接收一个目标信号，可根据实际需求分解子带数量，如：分10个子带可实现10个目标信号接收。
每个子带内有独立的AGC控制模块，可以根据不同子带内目标信号的强弱通过控制AGC来调整目标信号大小。
AGC后端AD数据采集，AD内部具有可控DDC，AD在数模转换前将信号移频到基带，AD内部为固定频点，AD内变频为系统内的第一级移频。AD采集后将信号转换到了数字域，送到FPGA内部。
FPGA内部将每路采集信号做数字预处理。
具体的，FPGA处理模块进行预处理包括：
第一步：采集同步控制，硬件设计保证各个采集模块时钟源同步，同时保证每张板卡同步参考信号同步，在FPGA内实现标准JESD204B接口实现AD采样同步，同时根据外部同步信号同步AD数据帧，保证每个通道采样数据同步。
第二步：数字移频，为适应外部所有频点信号，第一级移频将子带内，通过在FPGA内实现一个数字本振，可实现步进为50kHz的可调移频。通过软件配置将子带内的目标信号频率搬移到零中频。实现任意频点数字搬移，完成第二级移频。
第三步：低通滤波，在FPGA内实现一个可变带宽滤波器，数字接收机可通过软件配置数字滤波器带宽，滤除子带内的干扰信号，提高接收机信噪比。
第四步：群延时校准，在模拟信道化过程中由于器件的非线性特性造成子带内信号群时延波动，为后端数据解调性能造成非常大影响。在FPGA内一种数字化通道的群延迟均衡器，纠正带内群时延的不一致性。
第五步：幅度相位补偿，阵列合成对AD数据采集幅度一致性和相位一致性有非常高的要求，硬件不能保证每个通道数据幅度和相位有非常高的一致性。在FPGA内实现幅度相位补偿单元，通过校准算法计算补偿值，通过软件配置实现幅度相位补偿。
第六步：预处理数据输出，通过一系列预处理后的数据送到FPGA发送缓存，在FPGA内实现高速光纤传输接口，通过光纤将预处理数据送到波束合成模块/波束合成分系统。
具体的，数字波束合成模块/分系统采用VPX 6U标准机箱设计，以背板为载体，功能模块采用插卡的形式与背板连接以及进行数据交互。包含：T个波束合成板，1个主控和时钟板，1个VPX电源，1个VPX机箱。
图13为本申请实施例的波束合成模块信号线路传递图。
每个波束合成板实现一个目标数字信号的接收，目标信号通道校准，实现目标信号的捕获、识别、跟踪和信号合成。最后将合成信号通过光纤接口输出到接收解调。
目标数量与采集装置分割的子带相关，有多少个子带就有多少个目标，有多少个目标就有多少个波束合成板。
数字波束合成模块/分系统主要实现系统校准、多个目标信号的捕获、多个目标信号的跟踪。每个波束合成板处理一个目标信号，多个波束合成板将处理结果提交到控制模块，控制模块将信息上报到主控电脑。
图14为本申请实施例的波束合成模块实例图。
波束合成模块内部主要功能模块有：数据缓存单元、幅度测量单元、校准算法单元、捕获算法模块/捕获单元、跟踪算法模块/跟踪单元。
数据缓存单元将采集系统采集阵面天线的原始数据进行缓存、同步，将接收到的各通道的数据通过内部缓存进行存储，同时提供同步读取接口到下一级测量算法。
幅度测量单元：用于测量目前采集到的信号强度，同时设定信号强度上门限，当信号强度大于所设置的门限时，幅度测量模块给出测量值，提供给控制模块控制采集系统增益控制器，降低放大增益；当信号强度小于所设置的下门限时，幅度测量模块给出测量值，提供给控制模块控制采集系统增益控制器，提高放大增益。
校准算法单元：用于实现系统开机校准功能，通过外部输入信号，由校准模块进行计算得出每个通道间的相位一致性和通道一致性差异，并计算出相位补偿和幅度补偿参数发送到采集系统，采集系统通过得到的参数调整信号特性，校准系统。
捕获算法模块/捕获单元：用于检测目标空域信号，通过对空域信号分析得出空间信号特性，捕获后会输出目标能量信息、方位信息。通过控制模块将目标信息提供给上位机参考和提供给跟踪模块跟踪目标。
跟踪算法模块/跟踪单元：用于跟踪已知方位目标信号，查看跟踪信号是否正常，同时正常跟踪后输出数字波束合成数据。
接收解调模块/分系统，包括1个VPX机箱、1个VPX母板、1个VPX电源、T个VPX接收解调板。
图15为本申请实施例的接收解调模块实例图。
PX接收解调板：具备PCM-FM、PCM-BPSK、PCM-QPSK体制遥测信号的接收解调功能，PCM-FM体制具备多符号检测（MSD）和TPC译码功能；能够接收外部IRIG-B（DC）码实现时统功能。
接收解调板通过网络设置系统工作参数和传输解调数据，工作参数设置主要有解调器参数和接收机参数两类；状态监控包括：位同步、帧同步、副帧同步、电压、电流、温度、在线状态、时统状态、起飞状态、信噪比估计、存盘状态、网络连接状态、遥测数据等。
本发明采用了阵面波束合成方式组合成一个阵列采集系统，实现了目标信号增强，同时实现了多个目标信号的采样、跟踪、合成功能。本发明的特点有：
1、实现采集系统的多通道同步采集，多通道同步采集应用于阵面天线，阵面天线体系主要依赖多通道同步采样，多通道同步采集在整列天线中成功应用是整个系统基本条件。
2、采用一级模拟和一级频谱搬移，实现带内任意频点目标解调，其中第一级采用AD内部DDC，第二级通过FPGA采用数字频谱搬移，极大地减小了硬件设计的复杂度，数字移频指标和适用性优于硬件频综电路移频。
3、信道化功能，通过信道化后对多个不同目标进行单独跟踪。可实现对不同目标信号单独增益控制。可有效的解决目标信号的远近场效应，实现多达10个目标的跟踪接收。
4、目标捕获功能，运用于阵列天线系统，天线视场大，覆盖空域大，接收机能实现对可视空域全空域捕获，捕获时间短，捕获精度高，可快速发现目标。
5、采用数字波束合成原理，有效的提升了目标观察增益，在多目标模式下可实现220千米的目标跟踪能力。
6、数据传输采用全光纤接口，光纤接口传输速率高、抗干扰能力强，有效提升了系统数据传输能力，同时降低了系统复杂度。
7、全VPX架构的系统设计，采用了模块化堆叠设计，大大降低系统设计复杂度，有效提高了系统的可扩展性和通用性。

Claims (6)

1.多目标遥测地面站接收方法，其特征在于，包括步骤：
分别对通过阵列天线接收的多路射频信号的每一路进行LNA放大；
每一路放大后的信号，分别通过一分多功分器，将每一路信号分别分为多路子信号；
分别对每一路子信号进行带通滤波处理，形成多个子带；
根据每一个不同子带内目标信号的强弱，分别对每一个子带独立进行AGC控制以调整目标信号大小；
对AGC调整后的信号进行下变频、AD采集，转换为数字信号输出；
通过FPGA对数字信号进行预处理，以用于供后续进行波束合波处理用，获得经过FPGA预处理的数字信号；其中，预处理包括：采集同步控制：根据外部同步信号同步AD数据帧，使各个数字信号采样数据同步；数字移频：通过数字本振预设步进的可调移频，将子带内的目标信号频率搬移到零中频，达到任意频点数字搬移；低通滤波：通过可变带宽滤波器滤除子带内的干扰信号；群延时校准：通过数字化通道群延迟均衡器，纠正带内群时延的不一致性；幅度相位补偿：通过校准算法计算补偿值，以配置幅度相位补偿，进行信号特性调整以校准系统；
FPGA对预处理后的数字信号进行缓存后，利用光纤传输接口将预处理数据向波束合成模块输送；输送规则为不同输入路的射频信号中属于同一子带的目标信号输送到同一个波束合成模块；
通过波束合成模块进行如下处理：
进行幅度测量，并反馈于AGC控制，根据当前信号强度，对放大增益降低或放大，以实现调整目标信号大小；
进行目标信号的空域信号进行检测，通过对空域信号分析得出空间信号特性，捕获后输出目标能量信息、方位信息；并跟踪目标能量信息、方位信息，跟踪正常时输出数字波束合成数据以进行接收解调。
2.根据权利要求1所述的多目标遥测地面站接收方法，其特征在于，进行幅度测量，并反馈于AGC控制，根据当前信号强度，对放大增益降低或放大，包括：测量目标信号强度，当目标信号强度大于预设的信号强度上门限时，给出测量值，提供给AGC控制以降低放大增益；当目标信号强度小于预设的信号强度下门限时，给出测量值，提供给AGC控制以提高放大增益。
3.根据权利要求1所述的多目标遥测地面站接收方法，其特征在于，每一个波束合成模块对应一个接收解调模块以用于接收数字波束合成数据，接收解调模块用于完成解调、解码、输出遥测数据。
4.多目标遥测地面站接收装置，其特征在于，包括：
接收放大模块，用于分别对通过阵列天线接收的多路射频信号的每一路进行LNA放大；
多个一分多功分器，每一路放大后的信号分别采用一个，用于将每一路放大后的信号的分别分为多路子信号；
带通滤波模块，用于分别对每一路子信号进行带通滤波处理，形成多个子带；
AGC控制模块，用于根据每一个不同子带内目标信号的强弱，分别对每一个子带独立进行AGC控制以调整目标信号大小；
AD采集模块，用于对AGC调整后的信号进行下变频、AD采集，转换为数字信号输出；FPGA处理模块，与一分多功分器数量匹配，对应连接AD采集模块，用于数字信号进行预处理，以供后续进行波束合波处理用；其中，FPGA处理模块包括：采集同步控制单元，用于根据外部同步信号同步AD数据帧，使各个数字信号采样数据同步；数字移频单元，用于通过数字本振预设步进的可调移频，将子带内的目标信号频率搬移到零中频，达到任意频点数字搬移；低通滤波单元，用于通过可变带宽滤波器滤除子带内的干扰信号；群延时校准单元，用于通过数字化通道群延迟均衡器，纠正带内群时延的不一致性；幅度相位补偿单元，用于通过校准算法计算补偿值，以配置幅度相位补偿，进行信号特性调整以校准系统；
多个波束合成模块，与FPGA处理模块通过光纤传输接口连接，波束合成模块的数量与一分多功分器数量匹配；FPGA处理模块，还用于通过光纤传输接口向波束合成模块输送预处理数据；输送规则为不同输入路的射频信号中属于同一子带的目标信号输送到同一个波束合成模块；
波束合成模块，包括：
幅度测量单元，用于测量目标信号强度，当目标信号强度大于预设的信号强度上门限时，给出测量值，提供给AGC控制模块以降低放大增益；当目标信号强度小于预设的信号强度下门限时，给出测量值，提供给AGC控制模块以提高放大增益；
捕获单元，用于进行目标信号的空域信号进行检测，通过对空域信号分析得出空间信号特性，捕获后输出目标能量信息、方位信息；
跟踪单元，用于跟踪目标能量信息、方位信息，跟踪正常时输出数字波束合成数据以用于接收解调。
5.根据权利要求4所述的多目标遥测地面站接收装置，其特征在于，还包括：
多个接收解调模块，每一个波束合成模块对应连接一个接收解调模块以用于接收数字波束合成数据，接收解调模块用于完成解调、解码、输出遥测数据。
6.根据权利要求4所述的多目标遥测地面站接收装置，其特征在于，波束合成模块，还包括：校准算法单元，用于进行开机校准，通过外部输入信号，计算得出每个通道间的相位一致性和通道一致性差异，并计算出相位补偿和幅度补偿参数发送到幅度相位补偿单元，幅度相位补偿单元通过得到的参数调整信号特性进行校准。
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