CN115276767B - 联合卫星遥测全链路射频信号诊断装置及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种联合卫星遥测全链路射频信号诊断装置及方法，包括旁路测点模块通过射频传输组件和电连接器将各微波器件连接，主臂信号通过射频传输组件引入后端接收机，测点耦合信号引入测量设备；测点选通模块包括为选择射频信号源端流入方向与传输方向的路由控制，实现对主臂信号与测点耦合信号链路的选择与通断；射频信号与遥测关联处理模块分别接收射频信号记录分析模块和遥测处理模块的数据，并对二者进行关联分析，明确引起射频信号变化的分界面。本发明联合卫星遥测全链路全时段测量星地射频信号，可实现全环节，任意时段在处理射频信号的同时对其进行测量，结合遥测建立变化的星地分界面，判断射频信号及遥测变化的正确性。
Description
技术领域
本发明涉及射频信号诊断的技术领域，具体地，涉及一种联合卫星遥测全链路射频信号诊断装置及方法。
背景技术
卫星的所有信息下传都需要通过射频信号，射频信号的质量直接关系到星地通信，地面接收射频信号后会对其进行滤波，降噪，增益调节，多级变频等操作，最后通过解调器解析出相应的遥测数据。随着传输速率的提高，涉及的频带增宽等卫星整体性能的提升，射频信号包括器件都对外界影响日趋敏感，因此对射频信号的质量控制和实时测量、监视提出了更高的要求。而遥测是卫星状态的表征，结合遥测与射频信号可互为辅助验证卫星或射频信号变化状态的准确性。
卫星信号传输过程中不允许对其进行中断，因此需要设计一种在信号传输的同时对射频信号进行测量的方法及装置。同时由于卫星与地面存在相对运动，云层等多种不可抗因素的干扰，地面接收射频信号后为能实现优化解析，需要经过多步骤对其进行调理。这使得旁路测点系统显得尤其的重要，在不对主传输信号做任何动作的约束下实现每一个调理步骤实时测量、监测，同时建立星地射频信号变化界面。对射频信号进行测量的同时，结合卫星遥测，二者互为验证变化的正确性。
全链路射频实时处理同时测量资料较少，未见射频信号变化与卫星遥测变化关联分析资料，部分资料及区别如下。
公开号为CN1208468A的中国发明申请文件公开了一种测量射频信号的回损的方法和设备，在耦连到一个负载的馈电电路上测量射频信号的回损的方法和设备,其中借助于具有分别用于传送导出的正向信号和导出的反射信号的第一和第二分支(11,12)的测量电路检测正向功率和反射功率。根据在第一和第二分支中导出的信号的检测的功率电平(P1,P2)计算回损。在一个分支(12)检测的功率电平(P2)的检测范围根据在另一个分支(11)的检测的功率电平(P1)调整,因此减少了在测量电路中要求用于功率检测的动态范围。此文件针对局部信号功率的测量，不对射频信号其他特征进行实时测量，不对全链路进行测量，未与遥测关联分析。
公开号为CN1523772A的中国发明申请文件公开了一种射频信号并行处理的装置和方法，其中该装置接收和并行处理频率为ω1和ω2(ω2＞ω1)的信号，包括：一个第一本地振荡器，其输出一个频率为ω的信号到一个第一混频器，该第一混频器变换第一载波信号为具有一个第一中频(ω－ω1)的信号和具有另一个第一中频(ω+ω1)的信号，并输出变换的信号；和一个第二混频器，其变换第二载波信号为具有一个第一中频(ω2－ω)的信号和具有另一个第一中频(ω2+ω)的信号，并输出变换的信号。根据此文件，数据接收和传输的容量增加了，实施装置的复杂度降低了，并且生产装置的成本减小了。此文件不对射频信号其他特征进行测量，不对全链路信号进行测量，不与遥测联合判断。
公开号为CN101231684A的中国发明申请文件公开了一种读取射频信号的方法、系统及收发射频信号的装置，其中，该方法包括：A.阅读器Reader向管辖范围内的电子标签Tag发送回复命令，接收到回复命令的Tag向Reader发送预约射频信号；B.Reader接收到预约射频信号后，向发送该预约射频信号的Tag发送读取命令；C.发送该预约射频信号的Tag接收到读取命令后，将数据信息携带在射频信号中发送给Reader进行读取。此文件可以提高读取射频信号的效率。此文件针对射频信号的读取应用，不对射频信号其他特征进行实时测量，不对全链路进行测量，未与遥测关联分析。
针对上述中的现有技术，发明人认为上述文件不对射频信号其他特征进行实时测量，不对全链路进行测量，未与遥测关联分析。
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联合卫星遥测全链路射频信号诊断装置及方法。
根据本发明提供的一种联合卫星遥测全链路射频信号诊断装置，包括旁路测点模块、测点选通模块、电连接器、射频传输组件、射频信号记录分析模块、遥测处理模块和射频信号与遥测关联处理模块；
所述旁路测点模块：包括主臂信号与测点耦合信号，通过所述射频传输组件和电连接器将各微波器件连接，所述主臂信号通过射频传输组件引入后端接收机，测点耦合信号引入测量设备；
所述测点选通模块：包括为选择射频信号源端流入方向与传输方向的路由控制，通过射频传输组件、电连接器将各微波器件、设备连接，实现对主臂信号与测点耦合信号链路的选择与通断；
所述射频信号记录分析模块：记录封装整个射频信道的全部射频特征，接收所述旁路测点模块对射频信号的实时测量结果，得出卫星与地面动作的分界面；
所述遥测处理模块：用于对卫星遥测处理分析，分析出由于射频信号变化引起的对应的遥测变化量、记录并发送至射频信号与遥测关联处理模块；
所述射频信号与遥测关联处理模块：分别接收射频信号记录分析模块和遥测处理模块的数据，并对二者进行关联分析，明确引起射频信号变化的分界面。
优选的，所述电连接器为实现信号传递两端阻抗匹配的链接部分。
优选的，所述射频信号传输组件包括信号传导体裸缆、工艺包装、防泄漏与连接器，用于实现信号的传输。
优选的，所述射频信号记录分析模块、遥测处理模块和射频信号与遥测关联处理模块均安装与计算机中，用于计算分析，结果处理。
优选的，所述射频信号记录分析模块还包括：记录封装整个射频信道的全部射频特征，并记录对射频器件的操作动作，根据操作动作得到操作动作对系统射频信号的变化，同时接收旁路测点模块对射频信号的实时测量结果，将测量结果变化与映射表比对得出卫星与地面动作的分界面。
优选的，所述射频信号记录分析模块还包括：测量、计量并封装整个系统的射频特征，记录射频器件、设备的操作动作，得到操作动作对整个系统设备信号各环节射频特征的影响变化，同时接收旁路测点模块对射频信号的实时测量结果，根据测量结果反演出由动作带来的系统射频特征的变化是否在正常范围。
优选的，所述射频信号与遥测关联处理模块：分别接收射频信号记录分析模块和遥测处理模块的数据，并对二者进行关联分析，建立逐节点映射表，从而可由卫星遥测变化反演射系统的射频信号特征变化，也可通过系统对射频器件、设备的动作分析出卫星相关遥测的变化，明确引起射频信号变化的分界面。
一种联合卫星遥测全链路射频信号诊断方法，包括旁路测点系统，射频信号处理系统和综合处理系统，该方法包括如下步骤：
步骤1：对主信道链路进行标定，将标定的射频特征发送封装至射频处理系统；
步骤2：对旁路测点链路进行标定，所述旁路测点链路与测量仪器建立连接；
步骤3：遥测处理系统根据遥测帧长解析出遥测值，将遥测值和遥测变化量发送至综合处理系统；
步骤4：将相关星上引起射频信号发送变化及变化量封装在综合管理系统中，综合处理系统根据实际遥测变化所属分系统，判断信号变化量是否正常；
步骤5：将地面涉及对射频信号传输经过的相关器件的操作动作记录并发送至综合处理系统，综合处理系统根据之前封住的射频特征值，给出操作动作带来的对射频信号的影响；
步骤6：选通旁路测点，结合所述步骤3给出的遥测及遥测变化量和步骤5操作动作记录可明确射频信号的引起是否地面操作引起，联合所述旁路测点入口射频信号，可建立射频信号的星地分界面；
步骤7：接收射频处理系统与遥测处理系统的消息，结合所述步骤1和步骤2，对遥测与射频信号进行相关性分析，预判决遥测变化与射频信号变化的对应量是否一致，并对过程文件进行记录；
步骤8：完成对遥测量与射频信号关联性判决后生产相应的报告。
优选的，所述步骤1包括：对主信道链路进行标定，标定内容涵盖插损射频特征和驻波射频特征，标定环节覆盖整个链路环节，包括通道选择、增益调节和频率搬移，将标定的射频特征发送封装至射频处理系统，建立主信道射频特征模型。
优选的，所述步骤2包括：对旁路测点链路进行标定，标定内容涵盖插损和驻波射频特征，标定范围涵盖整个旁路链路，包括选通链路和增益调节，所述旁路测点链路与测量仪器建立连接。
与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：
1、本发明联合卫星遥测全链路全时段测量星地射频信号，可实现全环节，任意时段在处理射频信号的同时对其进行测量，结合遥测建立变化的星地分界面，判断射频信号及遥测变化的正确性；
2、本发明解决了射频信号操作环节过多，直接影响卫星遥测而难以定位问题，本发明实现了对卫星射频信号传输同时进监视和测量，并对信号质量进行分析，将卫星遥测与射频信号进行关联分析，判决引起卫星遥测变化是否与地面射频信号传输有关，同时具备防误操作措施、冗余设计手段，提高了测试系统的时效性、安全性、可靠性和容错性；
3、本发明对各种型号卫星射频测量测试具有一定的通用性，对于具有相同类似特征的射频信号测量也适用。
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为本发明联合卫星遥测全链路射频信号诊断装置及方法的结构框图；
图2为本发明旁路测点模块原理图；
图3为本发明测点选通模块原理图；
图4为本发明联合卫星遥测全链路射频信号诊断装置及方法流程图。
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。
本发明实施例公开了一种联合卫星遥测全链路射频信号诊断装置，如图1和图2所示，包括旁路测点模块，测点选通模块，电连接器，射频传输组件，射频信号记录分析模块，遥测处理模块，射频信号与遥测关联处理模块。
旁路测点模块：包括主臂信号与测点耦合信号，通过射频传输组件和电连接器将各微波器件连接，主臂信号通过射频传输组件引入后端接收机，测点耦合信号引入测量设备。旁路测点模块包括主臂信号输出电路部分与测点耦合信号输出电路部分，通过射频传输组件，电连接器将各微波器件连接，根据接收端对信号强度的需求，下发微波器件设置动作，调节增益及主臂信号与耦合小信号的功率比，完成调节后主臂信号通过射频传输组件引入后端接收机，小信号引入测量设备。
如图1和图3所示，测点选通模块：包括为选择射频信号源端流入方向与传输方向的路由控制，通过射频传输组件、电连接器将各微波器件、设备连接，实现对主臂信号与测点耦合信号链路的选择与通断。测点选通模块为选择射频信号源端流入方向与传输方向的路由控制部分，通过射频传输组件，电连接器将各微波器件、设备连接，根据卫星源端通路需求，设置微波矩阵，完成对主臂信号与耦合信号来源与去向的控制，实现对主臂信号与测点信号链路的选择与通断。
射频信号记录分析模块：记录封装整个射频信道的全部射频特征，并记录对射频器件的操作动作，根据操作动作得到该动作对系统射频信号的变化，同时接收旁路测点模块对射频信号的实时测量结果，将测量结果变化与映射表比对得出卫星与地面动作的分界面。射频信号记录分析模块还包括测量、计量并封装整个系统的射频特征，记录射频器件、设备的操作动作，得到该动作对整个系统设备信号各环节射频特征的影响变化，同时接收旁路测点模块对射频信号的实时测量结果，根据测量结果反演出由动作带来的系统射频特征的变化是否在正常范围。
遥测处理模块：用于对卫星遥测处理分析，分析出由于射频信号变化引起的对应的遥测变化量、记录并发送至射频信号与遥测关联处理模块。
射频信号与遥测关联处理模块：分别接收射频信号记录分析模块和遥测处理模块的数据，并对二者进行关联分析，建立逐节点映射表，从而可由卫星遥测变化反演射系统的射频信号特征变化，也可通过系统对射频器件、设备的动作分析出卫星相关遥测的变化，明确引起射频信号变化的分界面。
电连接器为实现信号传递两端阻抗匹配的链接部分。
射频信号传输组件包括信号传导体裸缆、工艺包装、防泄漏与连接器，用于实现信号的传输。
射频信号记录分析模块、遥测处理模块和射频信号与遥测关联处理模块均安装与计算机中，用于计算分析，结果处理。
联合卫星遥测全链路射频信号诊断装置包括用于接收包括用于在各个射频节点引出监测信号的旁路测点模块，用于对链路切换的测点选通模块，用于实时测量、记录射频信号的射频信号处理模块，用于解析卫星下传数据的遥测处理模块，用于结合卫星遥测和信号测量结果分析的射频信号与遥测关联处理模块。
本发明实施例还提供了一种联合卫星遥测全链路射频信号诊断方法，如图1和图4所示，包括旁路测点系统，射频信号处理系统和综合处理系统，该方法包括如下步骤：
步骤1：对主信道链路进行标定，标定内容涵盖插损、驻波等射频特征，标定环节覆盖整个链路环节，包括通道选择、增益调节，频率搬移等环节，将标定的射频特征发送封装至射频处理系统，建立主信道射频特征模型。
步骤2：对旁路测点链路进行标定，标定内容同步骤1一致，标定范围涵盖整个旁路链路，包括选通链路，增益调节等动作执行部件，旁路测点链路与测量仪器建立连接。
步骤3：遥测处理系统根据遥测帧长等特点解析出遥测值，将遥测值和遥测变化量发送至综合处理系统，同时可将遥测发送至星上所属分系统等相关需求方。
步骤4：将相关星上引起射频信号发送变化及变化量封装在综合管理系统中，综合处理系统根据实际遥测变化所属分系统，判断信号变化量是否正常。将相关星上单机会引起射频信号发送变化及变化量封装在综合管理系统中，遥测处理系统将遥测及遥测变化量等信息发送至综合处理系统，综合处理系统根据实际遥测变化所属分系统，判断信号变化量是否正常。
步骤5：将地面涉及对射频信号传输经过的相关器件的操作动作记录并发送至综合处理系统，综合处理系统根据之前封住的射频特征值，给出操作动作带来的对射频信号的影响。
步骤6：选通旁路测点，结合步骤3给出的遥测及遥测变化量和步骤5操作动作记录可明确射频信号的引起是否地面操作引起，联合旁路测点入口射频信号，可建立射频信号的星地分界面。建立主信号传输链路，选通旁路测点，使得主信号传输同时旁路测点信号接入测量仪表，得出此刻该节点处射频信号的质量特征，射频信号变化与变化量，射频处理系统将至少包括发生变化环节，入口端和变换节后一级的旁路测点射频信号发送至综合处理系统，同时发送射频信号变化量，当前级旁路测点环节与变换前级环节旁路信号的比对可确定射频信号的变化是否由该动作引起；结合步骤3给出的遥测及遥测变化量以和步骤5动作记录可明确射频信号的引起是否地面操作引起，联合旁路测点入口射频信号，可建立射频信号的星地分界面。
步骤7：接收射频处理系统与遥测处理系统的消息，结合步骤1和步骤2，对遥测与射频信号进行相关性分析，预判决遥测变化与射频信号变化的对应量是否一致，并对过程文件进行记录。射频信号与遥测关联处理模块接收射频处理系统与遥测处理系统的消息，结合步骤1和步骤2封住的射频特征值和遥测变化与射频信号变化对应表，对遥测与射频信号进行相关性分析，预判决遥测变化与射频信号变化的对应量是否一致，并对过程文件进行记录。
步骤8：完成对遥测量与射频信号关联性判决后生产相应的报告。报告形式支持文档，图片等多种表达方式。
本发明联合遥测全链路监测一体射频信号测量，可实现全环节，任意时段在处理射频信号的同时对其进行测量，同时结合遥测建立变化的星地分界面，判断射频信号及遥测变化的正确性。本发明用于接收射频传输信号的同时测量、监视卫星射频信号，并结合下传遥测判断判读由卫星动作引起的星地射频信号变化状态。本发明对各种型号卫星射频测量测试具有一定的通用性，对于具有相同类似特征的射频信号测量也适用。
本发明卫星射频信号实时测量，卫星遥测与射频信号联合判决变化量的功能，在传输射频信号的同时对其进行测量的功能，并结合遥测建立射频信号变化分界面，预判决射频信号与遥测变化的相关性，可应用于各个阶段卫星测试对星地射频信号的测量、监视与分析。
联合卫星遥测全链路射频信号诊断方法过程包括对接收信号的射频链路进行逐环节标定，并将标定值封装在射频信号处理系统中；将射频信号传输给遥测处理模块，实时解析卫星遥测；对接收信号的每个射频环节增加旁路测点，将各个信道环节引出旁路监测信号至射频信号分析处理系统，并将旁路测点信号与主传输信号的功率比，旁路监测链路插损、驻波比等特征值预置射频信号处理系统；综合处理系统通过监视旁路测点信号特征，联合测控处理系统汇总的卫星遥测量变化，定位传输信号发送变化是地面环境或卫星变化状态引起，配合遥测解析，根据旁路信号的变化量对星上动作正确与否作出预判断。
卫星将状态、数值等消息按照遥测所约定格式封装，调制为射频信号下传至地面站，实现星地信息交互。遥测中包括卫星自身状态信息，地面站根据遥测信息判断卫星状态正常与否，并通过上传遥控指令实现对卫星的控制，该通信方式依赖于射频信号的质量。
本发明提供了一种可全时段，任意环节在卫星信号传输同时检测射频信号质量，联合卫星遥测判断信号状态变化星地分界面，定位状态的变化是由于卫星自身动作、状态变化或外部干扰的方法与装置。结合遥测变化量，可辅助判断卫星动作及相关遥测的准确性，对长期监视信道、射频信号、卫星状态具有重要意义。
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。
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 (8)
1.一种联合卫星遥测全链路射频信号诊断装置，其特征在于，包括旁路测点模块、测点选通模块、电连接器、射频传输组件、射频信号记录分析模块、遥测处理模块和射频信号与遥测关联处理模块；
所述旁路测点模块：包括主臂信号与测点耦合信号，通过所述射频传输组件和电连接器将各微波器件连接，所述主臂信号通过射频传输组件引入后端接收机，测点耦合信号引入测量设备；
所述测点选通模块：包括为选择射频信号源端流入方向与传输方向的路由控制，通过射频传输组件、电连接器将各微波器件、设备连接，实现对主臂信号与测点耦合信号链路的选择与通断；
所述射频信号记录分析模块：记录封装整个射频信道的全部射频特征，接收所述旁路测点模块对射频信号的实时测量结果，得出卫星与地面动作的分界面；
所述遥测处理模块：用于对卫星遥测处理分析，分析出由于射频信号变化引起的对应的遥测变化量、记录并发送至射频信号与遥测关联处理模块；
所述射频信号与遥测关联处理模块：分别接收射频信号记录分析模块和遥测处理模块的数据，并对二者进行关联分析，明确引起射频信号变化的分界面；
所述电连接器为实现信号传递两端阻抗匹配的链接部分；
所述射频传输组件包括信号传导体裸缆、工艺包装、防泄漏连接器，用于实现信号的传输。
2.根据权利要求1所述的联合卫星遥测全链路射频信号诊断装置，其特征在于，所述射频信号记录分析模块、遥测处理模块和射频信号与遥测关联处理模块均安装于计算机中，用于计算分析，结果处理。
3.根据权利要求1所述的联合卫星遥测全链路射频信号诊断装置，其特征在于，所述射频信号记录分析模块还包括：记录封装整个射频信道的全部射频特征，并记录对射频器件的操作动作，根据操作动作得到操作动作对系统射频信号的变化，同时接收旁路测点模块对射频信号的实时测量结果，将测量结果变化与映射表比对得出卫星与地面动作的分界面。
4.根据权利要求1所述的联合卫星遥测全链路射频信号诊断装置，其特征在于，所述射频信号记录分析模块还包括：测量、计量并封装整个系统的射频特征，记录射频器件、设备的操作动作，得到操作动作对整个系统设备信号各环节射频特征的影响变化，同时接收旁路测点模块对射频信号的实时测量结果，根据测量结果反演出由动作带来的系统射频特征的变化是否在正常范围。
5.根据权利要求1所述的联合卫星遥测全链路射频信号诊断装置，其特征在于，所述射频信号与遥测关联处理模块：分别接收射频信号记录分析模块和遥测处理模块的数据，并对二者进行关联分析，建立逐节点映射表，从而可由卫星遥测变化反演射系统的射频信号特征变化，也可通过系统对射频器件、设备的动作分析出卫星相关遥测的变化，明确引起射频信号变化的分界面。
6.一种联合卫星遥测全链路射频信号诊断方法，其特征在于，应用权利要求1-5任一所述的联合卫星遥测全链路射频信号诊断装置，包括旁路测点系统，射频处理系统、综合处理系统和遥测处理系统，该方法包括如下步骤：
步骤1：对主信道链路进行标定，将标定的射频特征发送封装至射频处理系统；
步骤2：对旁路测点链路进行标定，所述旁路测点链路与测量仪器建立连接；
步骤3：遥测处理系统根据遥测帧长解析出遥测值，将遥测值和遥测变化量发送至综合处理系统；
步骤4：将相关星上引起射频信号发送变化及变化量封装在综合处理系统中，综合处理系统根据实际遥测变化所属分系统，判断信号变化量是否正常；
步骤5：将地面涉及对射频信号传输经过的相关器件的操作动作记录并发送至综合处理系统，综合处理系统根据之前封住的射频特征值，给出操作动作带来的对射频信号的影响；
步骤6：选通旁路测点，结合所述步骤3给出的遥测及遥测变化量和步骤5操作动作记录可明确射频信号的引起是否地面操作引起，联合所述旁路测点入口射频信号，可建立射频信号的星地分界面；
步骤7：接收射频处理系统与遥测处理系统的消息，结合所述步骤1和步骤2，对遥测与射频信号进行相关性分析，预判决遥测变化与射频信号变化的对应量是否一致，并对过程文件进行记录；
步骤8：完成对遥测量与射频信号关联性判决后生产相应的报告。
7.根据权利要求6所述的联合卫星遥测全链路射频信号诊断方法，其特征在于，所述步骤1包括：对主信道链路进行标定，标定内容涵盖插损射频特征和驻波射频特征，标定环节覆盖整个链路环节，包括通道选择、增益调节和频率搬移，将标定的射频特征发送封装至射频处理系统，建立主信道射频特征模型。
8.根据权利要求6所述的联合卫星遥测全链路射频信号诊断方法，其特征在于，所述步骤2包括：对旁路测点链路进行标定，标定内容涵盖插损和驻波射频特征，标定范围涵盖整个旁路链路，包括选通链路和增益调节，所述旁路测点链路与测量仪器建立连接。
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