CN113067622A - 复合场景多源信号发生自主校偏装置及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种复合场景多源信号发生自主校偏装置及方法，包括：总控终端(101)、信号发生模块(102)、实时监测反馈模块(103)、噪声发生模块(104)、多普勒频偏模块(105)；所述信号发生模块(102)与总控终端(101)相连；所述信号发生模块(102)与实时监测反馈模块(103)，噪声发生模块(104)，多普勒频偏模块(105)连接。本发明为建立兼容已研制的初代、二代中继卫星以及在研的三代中继卫星的跟踪信标发生及跟踪测试系统，解决多源信号独立调节，系统指标自我校偏，模拟信道的白噪声以及卫星相对运动引起多普勒频偏叠加难题。

Description

复合场景多源信号发生自主校偏装置及方法
技术领域
本发明涉及卫星综合测试技术领域，具体地，涉及一种复合场景多源信号发生自主校偏装置及方法。
背景技术
卫星在对地面传输信号时需要在其对应的可见弧段，对于不可见弧段需要通过中继卫星实现接力，由于卫星的相对运动，用户星需要对中继星保持跟踪作用，跟踪过程中伴随着多普勒频偏，信号相位、幅度的连续变化，同时不论是否通过中继星接力或直接下传地面，传输过程中不可避免的混入噪声，随着卫星数量的增多，二代中继卫星的发射，对该实际场景的模拟与测试越来越得到重视与发展。
目前，国内对于该场景的模拟与测试还是处于初期阶段，使用模拟信号而非相参信号，未建立独立基准信号，信号之间的相位差为相对相位差，非独立信号与基准信号的绝对相位差，无法实现多路信号之间的相位、幅度独立调整，且通过外置移相，增益调节装置，精度不高；暂不具备实时监测由于温度，弯曲等因素引起的信号参数特征变换，无法实时根据当前状态参数与基准状态的偏差自校准导致精度偏低，暂未实现根据实际需求增扫频及叠加高斯白噪声等功能。随着二代中继星座的陆续发射与使用，三代中继星的研制并且兼容初代中继星，需要具备同时发送多路矢量信号，根据实际使用场景叠加信道模拟功能。本发明就是为了解决上述问题的一种测试技术及系统，提供了一种叠加信道仿真高精度矢量信号发生并实时对信号自主校偏，可自主完成预设值任务的装置及方法。
调研检索了多源信号发生，角误差发生器等相关方面的专利文献CNCN201720206549.5与论文《一种四通道相参信号发生装置》为了解决信号发生及同步问题，专利文献CN201710522651.0为解决多路相参模拟信号种类单一的问题；此外检索分析了成都信息工程大学电子工程学院张勇的《多通道高稳定性相参信号产生系统的搭建与实现》，电子信息测试技术安徽省重点实验室中国电子科技集团公司第41研究所周建烨的《多模多制式调制信号发生技术》，长春工业大学人文信息学院李珉的《基于LABVIEW的信号发生与显示系统的研究与设计》，明船舶设备研究试验中心张国光的《基于DDS的高精度多路信号发生系统研究》，经调研分析现有专利、论文主要依赖单台设备自身的精度，无法实时对系统输出信号精度进行监测并自主校偏，未能建立基准信号(或基态)，未能通过作业任务规划等工作模式自主完成相关业务，未将信道仿真叠加至信号中输出。
发明内容
针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种复合场景多源信号发生自主校偏装置及方法。
根据本发明提供的一种复合场景多源信号发生自主校偏装置，其特征在于，包括：总控终端101、信号发生模块102、实时监测反馈模块103、噪声发生模块104、多普勒频偏模块105；
所述信号发生模块102与总控终端101相连；
所述信号发生模块102与实时监测反馈模块103，噪声发生模块104，多普勒频偏模块105连接。
优选地，所述信号发生模块102通过总线与总控终端101相连。
优选地，所述信号发生模块102通过射频电缆与实时监测反馈模块103，噪声发生模块104，多普勒频偏模块105连接。
优选地，所述信号发生模块102产生信号并以做变换的矢量信号为基准信号，对一路或者多路信号进行绝对的相位和幅度变换，获取信号特征实时上报信息以及变换信号特征实时控制信息；
根据信号特征实时上报信息以及变换信号特征实时控制信息，在输出信号至端口同时耦合射频信号至实时监测反馈模块103。
优选地，实时监测反馈模块103通过总线连接总控终端101，接收信号发生模块102通过射频电缆耦合的射频信号，监测该信号的幅频特性，将真实信号与基准信号的偏差记录并上报至总控终端101，接收总控终端101命令实现更改基准信号特征等动作。
优选地，噪声发生模块104，通过总线连接总控终端101，收到总控终端101指令后产生高斯白噪声，并根据指令将白噪声叠加至由信号发生模块102产生的信号中，根据指令确定需混入白噪声的信号路数。
优选地，多普勒频偏模块105，通过总线连接总控终端101，收到总控终端101 指令后产生多普勒扫频并叠加值信号发生模块102产生的信号中，根据指令确定需叠加扫频的信号路数。
优选地，还包括：减震集成装置106；
所述减震集成装置106设置在复合场景多源信号发生自主校偏装置上。
根据本发明提供的一种复合场景多源信号发生自主校偏方法，采用复合场景多源信号发生自主校偏装置，进行复合场景多源信号发生自主校偏。
与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：
1、本发明为建立兼容已研制的初代、二代中继卫星以及在研的三代中继卫星的跟踪信标发生及跟踪测试系统，解决多源信号独立调节，系统指标自我校偏，模拟信道的白噪声以及卫星相对运动引起多普勒频偏叠加难题；
2、本发明提供了一种复合场景多源信号发生自主校偏系统装置及方法。在测试过程中，通过总控终端加载预置自主任务规划链或重构参数配置新建任务，总控终端通过总线下发指令至信号发生模块，使其产生基准信号及多路相参信号，或模拟信号，同时根据指令调节每一路输出信号与基准信号的相位差，幅值，并可根据使用场景变换实时调节信号，在输出信号的同一时刻，信号发生模块耦合一路信号至实时监测反馈模块；监测模块对信号的指标实时分析，将分析结果上报至总控终端，总控完成耦合信号与预设值的偏差，并根据偏差校正信号发生模块的输出；模拟卫星跟踪场景时，根据所在弧段不同，设置不同的频偏值，可根据设置固定频偏速率与频谱范围，或时变扫频方式；噪声发生模块根据卫星传输信道特点，模拟白噪声的叠加，可根据场景不同，模拟在中频段输出噪声或射频端输出噪声；频偏模块与噪声模块均接收总控终端下发指令，并实时上报设备状态与工作参数；
3、本发明结构合理，使用方便，能够克服现有技术的缺陷。
附图说明
通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：
图1为本发明一种复合场景多源信号发生自主校偏系统装置框图。
图2为本发明一种复合场景多源信号发生自主校偏系统装置测试方法流程图。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变化和改进。这些都属于本发明的保护范围。
为建立兼容已研制的初代、二代中继卫星以及在研的三代中继卫星的跟踪信标发生及跟踪测试系统，解决多源信号独立调节，系统指标自我校偏，模拟信道的白噪声以及卫星相对运动引起多普勒频偏叠加难题，本发明提供了一种复合场景多源信号发生自主校偏系统装置及方法。在测试过程中，通过总控终端加载预置自主任务规划链或重构参数配置新建任务，总控终端通过总线下发指令至信号发生模块，使其产生基准信号及多路相参信号，或模拟信号，同时根据指令调节每一路输出信号与基准信号的相位差，幅值，并可根据使用场景变换实时调节信号，在输出信号的同一时刻，信号发生模块耦合一路信号至实时监测反馈模块；监测模块对信号的指标实时分析，将分析结果上报至总控终端，总控完成耦合信号与预设值的偏差，并根据偏差校正信号发生模块的输出；模拟卫星跟踪场景时，根据所在弧段不同，设置不同的频偏值，可根据设置固定频偏速率与频谱范围，或时变扫频方式；噪声发生模块根据卫星传输信道特点，模拟白噪声的叠加，可根据场景不同，模拟在中频段输出噪声或射频端输出噪声；频偏模块与噪声模块均接收总控终端下发指令，并实时上报设备状态与工作参数。
为了达到上述发明目的，本发明为解决其技术问题所采用的技术方案是提供一种复合场景高精度实时自校准多源信号发生系统装置，该测试系统包括：接口统一化，数据交互均通过总线完成，所有的设备参数，工作状态参数，测试结果，监测数据等均上报至总控终端，总控根据预设自主任务规划链自主完成信号产生、耦合、监测，测试结果的绘制、存储；信号发生，噪声发生，多普勒模拟，实时监测均为独立模块，通过必要的射频附件连接，信号传输链路加入电磁屏蔽措施，避免干扰；每个模块可单独控制工作参数；同源输出信号，降低信号不共源引起的偏差，实现高精度控制，并可实现相参信号的输出，相参信号的特征参数变换均以未做变换的基准信号为参考，每一路信号均实现绝对可调。所有模块均可由总控自主任务规划链自主控制，也可分布单独操作。
本发明目的的另一方面,为解决上述技术问题所采用的技术方案是提供一种复合场景高精度实时自校准多源信号发生系统测试方法,本系统支持分布式操作和自主任务规划链一键式操作，其中分布式包括如下步骤:
步骤1，根据任务确定使用频点，通过耦合信号与实时监视反馈模块，依照向导，完成第一次校准；
步骤2，根据业务需求确定所需信号路数，在总控终端中完成自主任务规划链设置，并设置每一路相对基准信号的相位偏差和幅度偏差；
步骤3，根据校准结果得知信道衰减，根据卫星段对功率需求范围设置信号发生模块产生的信号功率大小；
步骤4，根据使用场景设置噪声信号输出功率和频段；
步骤5，根据使用场景设置多普勒频谱范围和频谱速率；
步骤6，输出信号发生模块，噪声模块和多普勒频偏模块信号；
步骤7，通过实时监测模块上报至总控终端结果，调整各个模块输出信号，并存储测试结果。
自主任务规划链一键式操作包括如下步骤
步骤1，根据任务确定使用频点，通过耦合信号与实时监视反馈模块，依照向导，完成第一次校准；
步骤2，配置自主任务规划链，预置信号输出参数，噪声输出参数，频谱参数，建立基准信号及偏差范围；
步骤3，启动自主任务规划模式，系统自主完成信号输出，噪声混入，频偏叠加，偏差自校准等并保存结果。
本发明是一种复合场景多源信号发生自主校偏系统装置及方法，首次建立可同时产生多路矢量信号，每路信号实现绝对调节，自主任务规划，信道模拟，卫星相对运动模拟的综合测试系统，解决了模拟信号无法单独调节每一路信号矢量特征，建立噪声混入，频偏叠加等使用场景；本发明解决了无法实时监测信号输出特征，实现了作业链的自主任务规划，相参信号的幅相绝对可调，采用模块思想，独立控制可实现信号高精度输出。
如图1，一种复合场景高精度实时自校准多源信号发生系统装置的一个实施例,该测试系统包括：
总控终端101，根据根预设置作业链实现作业的自主任务规划，收集所有设备的设备参数、状态参数与测试结果，根据预设指标与实际指标偏差实现对设备的监管和控制。
信号发生模块102，提供整个系统的信号输出，可输出不少于3路矢量信号，采用标准接口防止插错。
实时监测反馈模块103，实现对信号发生模块102所产生信号的实时监视，并将检测结果与偏差结果实时上报总控终端101；
噪声发生模块104，接收总控终端101指令输出或关闭噪声信号，或更改噪声功率谱密度等输出状态；
多普勒频偏模块105，接收总控终端101指令输出或关闭多普勒功能，或更改频偏范围及速率等状态；
减震集成装置106，采用防震动设计，集成、固定各个模块，提供冷却循环和电源接口，装置可移动，便于测试系统部署。
图2为流程图，表示本发明的另一方面，一种多路矢量信号实时自校准的方法；该测试方法包括如下步骤：
步骤201，卫星测试前准备，连接稳相电缆，耦合电缆，按照向导实现系统第一次校准，建立系统初始工作状态；
步骤202，星上状态确认，设置各个模块工作参数，参数偏差范围及测试使用范围，建立任务作业链，启动自主任务规划模式；
步骤203，根据实时监测反馈模块103上报至总控终端101的输出信号信号的技术指标，总控终端101根据预设值自主计算出偏差并下发指令至相关模块，使得相关模块调整输出指标；
步骤204，根据使用需求的变换在总控终端101更改相关模块输出参数，新建自主任务规划业务重新开始新一次任务；
步骤205，可根据需求在总控终端101分布式单独对每个模块进行设置，人工建立新的输出信号场景；
步骤206，总控终端101输出测试结果，测试完成。
本领域技术人员知道，除了以纯计算机可读程序代码方式实现本发明提供的系统及其各个装置、模块、单元以外，完全可以通过将方法步骤进行逻辑编程来使得本发明提供的系统及其各个装置、模块、单元以逻辑门、开关、专用集成电路、可编程逻辑控制器以及嵌入式微控制器等的形式来实现相同功能。所以，本发明提供的系统及其各项装置、模块、单元可以被认为是一种硬件部件，而对其内包括的用于实现各种功能的装置、模块、单元也可以视为硬件部件内的结构；也可以将用于实现各种功能的装置、模块、单元视为既可以是实现方法的软件模块又可以是硬件部件内的结构。
在本申请的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。
以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变化或修改，这并不影响本发明的实质内容。在不冲突的情况下，本申请的实施例和实施例中的特征可以任意相互组合。

Claims (9)

1.一种复合场景多源信号发生自主校偏装置，其特征在于，包括：总控终端(101)、信号发生模块(102)、实时监测反馈模块(103)、噪声发生模块(104)、多普勒频偏模块(105)；
所述信号发生模块(102)与总控终端(101)相连；
所述信号发生模块(102)与实时监测反馈模块(103)，噪声发生模块(104)，多普勒频偏模块(105)连接。
2.根据权利要求1所述的复合场景多源信号发生自主校偏装置，其特征在于，所述信号发生模块(102)通过总线与总控终端(101)相连。
3.根据权利要求1所述的复合场景多源信号发生自主校偏装置，其特征在于，所述信号发生模块(102)通过射频电缆与实时监测反馈模块(103)，噪声发生模块(104)，多普勒频偏模块(105)连接。
4.根据权利要求1所述的复合场景多源信号发生自主校偏装置，其特征在于，所述信号发生模块(102)产生信号并以做变换的矢量信号为基准信号，对一路或者多路信号进行绝对的相位和幅度变换，获取信号特征实时上报信息以及变换信号特征实时控制信息；
根据信号特征实时上报信息以及变换信号特征实时控制信息，在输出信号至端口同时耦合射频信号至实时监测反馈模块(103)。
5.根据权利要求1所述的复合场景多源信号发生自主校偏装置，其特征在于，实时监测反馈模块(103)通过总线连接总控终端(101)，接收信号发生模块(102)通过射频电缆耦合的射频信号，监测该信号的幅频特性，将真实信号与基准信号的偏差记录并上报至总控终端(101)，接收总控终端(101)命令实现更改基准信号特征等动作。
6.根据权利要求1所述的复合场景多源信号发生自主校偏装置，其特征在于，噪声发生模块(104)，通过总线连接总控终端(101)，收到总控终端(101)指令后产生高斯白噪声，并根据指令将白噪声叠加至由信号发生模块(102)产生的信号中，根据指令确定需混入白噪声的信号路数。
7.根据权利要求1所述的复合场景多源信号发生自主校偏装置，其特征在于，多普勒频偏模块(105)，通过总线连接总控终端(101)，收到总控终端(101)指令后产生多普勒扫频并叠加值信号发生模块(102)产生的信号中，根据指令确定需叠加扫频的信号路数。
8.根据权利要求1所述的复合场景多源信号发生自主校偏装置，其特征在于，还包括：减震集成装置(106)；
所述减震集成装置(106)设置在复合场景多源信号发生自主校偏装置上。
9.一种复合场景多源信号发生自主校偏方法，其特征在于，采用权利要求1-8任意一项所述的复合场景多源信号发生自主校偏装置，进行复合场景多源信号发生自主校偏。
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