CN209330158U - 一种基于msk调制体制的小型化工程机械手持无线遥控装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提供的一种基于MSK调制体制的小型化工程机械手持无线遥控装置，包括AD/DA芯片、FPGA芯片和TFT显示模块，FPGA芯片包括接收模块和发送模块其中，FPGA芯片的发送模块用于采集无线遥控装置上的16路遥感模拟信号和40路按键离散量信号，并对采集到的数据进行组帧、MSK调制处理，并把处理后的数据传输到AD/DA芯片的接收端；AD/DA芯片的发送端用于对数据进行数模转化，并以无线电信号的形式将数据信息发射；AD/DA芯片的接收端用于接收AD/DA芯片的发送端发射的无线电信号，并把接收到的数据传输到FPGA芯片的接收模块；FPGA芯片的接收模块用于对接收到的数据进行捕获跟踪和解调处理，并把处理后的数据传输到TFT显示模块完成显示；有效克服了模拟量采样精度差、通信抗干扰能力差以及体积过大的缺点。
Description
技术领域
本实用新型涉及无线通信工程领域，尤其涉及一种基于MSK调制体制的小型化工程机械手持无线遥控装置。
背景技术
在一些恶劣环境中，工作人员无法进入操作，操作人员可以通过遥控器对数传车载终端进行控制指令发送和实时状态数据接收。车载终端产品通过接收手持式遥控产品发送的遥控指令并进行分析处理，并执行指令，实现对挖掘机、汽车等终端设备的控制。
但是，现有技术的遥控器采集的模拟量信号精度较差，通信方式为老式BPSK、QPSK通信体制，在恶劣环境中，不能保障有效的通信，且当前的手持端通信装置电路过于复杂，体积过大，给操作人员携带、运输、操作带来了一定的困难。
发明内容
本实用新型的目的在于提供一种基于MSK调制体制的小型化工程机械手持无线遥控装置，解决了现有的遥控器采集信号精度差的缺陷。
为了达到上述目的，本实用新型采用的技术方案是：
本实用新型提供的一种基于MSK调制体制的小型化工程机械手持无线遥控装置，包括 AD/DA芯片、FPGA芯片和TFT显示模块，FPGA芯片包括接收模块和发送模块其中，FPGA芯片的发送模块用于采集无线遥控装置上的16路遥感模拟信号和40路按键离散量信号，并对采集到的数据进行组帧、MSK调制处理，并把处理后的数据传输到AD/DA芯片的接收端；
AD/DA芯片的发送端用于对数据进行数模转化，并以无线电信号的形式将数据信息发射；
AD/DA芯片的接收端用于接收AD/DA芯片的发送端发射的无线电信号，并把接收到的数据传输到FPGA芯片的接收模块；
FPGA芯片的接收模块用于对接收到的数据进行捕获跟踪和解调处理，并把处理后的数据传输到TFT显示模块完成显示。
优选地，还包括接插件，其中，无线遥控装置上的16路遥感模拟单元和40路按键单元均通过接插件连接FPGA芯片发送模块的接收端，FPGA芯片发送模块的发送端连接AD/DA芯片的接收端，AD/DA芯片的发送端连接FPGA芯片接收模块的接收端，FPGA芯片接收模块的发送端连接TFT显示模块。
优选地，还包括AD采样芯片，AD采样芯片连接FPGA芯片的发送模块，用于采集无线遥控装置上的16路遥感模拟信号。
优选地，AD采样芯片的型号为AD7699。
优选地，FPGA芯片的型号为xc7A200T。
优选地，AD/DA芯片采用的是型号为AD9361的射频数字收发芯片。
优选地，TFT显示模块的型号为HD32-UART TFT。
与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：
本实用新型提供的一种基于MSK调制体制的小型化工程机械手持无线遥控装置，通过 FPGA芯片的接收模块和发送模块，分别实现对数据信息的组帧、调制以及捕获跟踪和解调处理；实现车载端与小型化手持无线遥控器采编通信装置的可靠通信，有效克服了模拟量采样精度差；通过AD/DA芯片实现数模转化，使得通信抗干扰能力强的问题，同时，AD/DA芯片和FPGA 芯片组成的硬件平台，解决了现有的采编通信装置体积过大的缺点。
附图说明
图1为本实用新型的组成示意图；
图2为本实用新型提供的MSK调制框图；
图3为本实用新型接收模式载波捕获算法框图；
图4为实用新型提供的比特差-维特比解调框图；
图5为实用新型提供的维特比解码的FPGA实现框图。
具体实施方式
下面结合附图，对本实用新型进一步详细说明。
如图1所示，本实用新型提供的一种基于MSK调制体制的小型化工程机械手持无线遥控装置，包括AD/DA芯片、FPGA芯片、AD采样芯片、TFT显示模块和接插件，FPGA芯片包括接收模块和发送模块，其中，
AD采样芯片用于采集无线遥控装置上的16路遥感模拟信号，并把采集到的数据信息传输到FPGA芯片的发送模块；
FPGA芯片的发送模块用于采集无线遥控装置上的40路按键离散量信号、以及接收AD采样芯片采集到的数据信号，并对接收到的数据进行组帧、MSK调制处理，处理后的数据传输到 AD/DA芯片；
AD/DA芯片的发射端用于对数据进行数模转化，并以无线电信号的形式发射出去；
AD/DA芯片的接收端用于接收AD/DA芯片发射的无线电信号，并将接收到的数据传输到 FPGA芯片的接收模块；
FPGA芯片的的接收模块用于对接收到的数据进行捕获跟踪和解调处理，并把处理后的数据传输到TFT显示模块完成显示。
AD采样芯片的型号为AD7699，该芯片能够采集8通道的数据，采样分辨率16bit，采样率可到500ksps，平均分配到每一个通道可到62.5ksps。
FPGA芯片的型号为xc7A200T；
FPGA芯片的发送模块中的组帧方式采用同步头与业务数据方式，同步头可以实现信号的快速捕获和跟踪功能，业务数据为实际通信有效数据。
FPGA芯片的发送模块中的调制方式采用MSK信号调制方式，具有抗干扰和抗截获较好、恒定包络、相位连续、功率谱密度集中等特性。
FPGA芯片的接收模块中的捕获跟踪采用的是时域滑动相关算法,通过频率的补偿和迭代，直到频率精度达到要求。
FPGA芯片的接收模块中的解调方式为MSK信号解调方式，采用维特比解码算法。
TFT显示模块的型号为HD32-UART TFT。
AD/DA芯片采用的是型号为AD9361的射频数字收发芯片。
具体的本实用新型的工作原理是：
1.发送模式
FPGA芯片控制AD9361采集无线遥控装置上的16路遥感模拟信号，同时通过检测FPGA芯片管脚的方式采集无线遥控装置上40路按键离散量信号，进而对有效信息进行组帧。组帧方式采用同步头与业务数据方式，同步头为伪随机序列，可以实现信号的快速捕获和跟踪功能，业务数据为实际通信数据编码后的待调制数据。
MSK调制如图2所示，MSK信号是一种调制指数为0.5的连续相位调制信号，在每个符号周期Tb内载波相位线性增加或者减小π/2。基带码序列经差分编码得到b(k)，b(k)经串并转换后分别加入中频fc(70M)载波后I、Q两支路相加输出。标准余弦发生采用FPGA直接数字频率合成器(DDS)方式，能够准确实现频率、幅度、相位的调制。
最后使用AD9361射频数字收发芯片将调制信号进行数模转化，并将其以无线的信号形式发射出去。
2.接收模式
一种小型化手持无线遥控器采编通信装置接收模式，包括捕获跟踪和MSK解调两部分。
捕获跟踪部分主要完成帧同步功能，如图3所示，捕获跟踪具体流程如下：
将AD9361射频数字收发芯片采样信号不断进入一个固定长度的移位寄存器，每当进入一组新的数据时，将本地带调制信号模板同寄存器中信号对位相乘累加求和，得到一点相关值，此为搜索状态；
当某一时刻相关值超过预设门限时，认为此点为可疑峰值，锁存此峰值及对应位置，进入判断状态；
判断状态内，将后续五点相关值同可疑峰值比较，若可疑峰值最大则认为找到真实峰值，跳出串行搜索并输出码相位结果；
否则，若有更大值则更新可疑峰值并重新开始判断状态；
此时域滑动相关方法结构简单，采用匹配滤波器原理，在峰值处有获得解扩增益，有高的信噪比输出，捕获能力强、抗干扰。
在捕获跟踪完成后，本实用新型采用Viterbi搜索经典算法进行数据解调。Viterbi解码算法的基本原理是将接收到的信号序列和所有可能的发送信号序列比较，选择其中汉明距离最小的序列认为是当前发送信号序列。MSK信号的附加相位具有连续性，因此某一码元时刻的附加相位与过去码元有关。将接收信号差分延迟两个码元长度，与其自身相乘，经低通滤波后，列出所有可能的状态转移路径，求各路径的输出与上述输出之间的汉明距离(下描述为度量)，距离最短表明最有可能是正确的转移路径，
将二比特差分与维特比搜索结合起来解码的流程框图如图4所示。
由于涉及到多条路径的穷举搜索，Viterbi解码算法的运算量十分可观，FPGA良好的并行计算能力非常适合于维特比解码算法的实现，如图5所示为维特比解码的FPGA实现框。
最后,FPGA将解调有效数据通过UART串行接口发送给HD32-UART TFT显示模块，由HD32-UART TFT显示模块进行图形化显示。
在本装置中使用基于AD9361+FPGA+AD7699+HD32-UART硬件平台的xc7A200T FPGA芯片即可实现发送模块和接收模块，实现车载端与小型化手持无线遥控器采编通信装置的可靠通信，有效克服了模拟量采样精度差，通信抗干扰能力差，体积过大等缺点。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (7)
1.一种基于MSK调制体制的小型化工程机械手持无线遥控装置，其特征在于，包括AD/DA芯片、FPGA芯片和TFT显示模块，FPGA芯片包括接收模块和发送模块其中，FPGA芯片的发送模块用于采集无线遥控装置上的16路遥感模拟信号和40路按键离散量信号，并对采集到的数据进行组帧、MSK调制处理，并把处理后的数据传输到AD/DA芯片的接收端；
AD/DA芯片的发送端用于对数据进行数模转化，并以无线电信号的形式将数据信息发射；
AD/DA芯片的接收端用于接收AD/DA芯片的发送端发射的无线电信号，并把接收到的数据传输到FPGA芯片的接收模块；
FPGA芯片的接收模块用于对接收到的数据进行捕获跟踪和解调处理，并把处理后的数据传输到TFT显示模块完成显示。
2.根据权利要求1所述的一种基于MSK调制体制的小型化工程机械手持无线遥控装置，其特征在于，还包括接插件，其中，无线遥控装置上的16路遥感模拟单元和40路按键单元均通过接插件连接FPGA芯片发送模块的接收端，FPGA芯片发送模块的发送端连接AD/DA芯片的接收端，AD/DA芯片的发送端连接FPGA芯片接收模块的接收端，FPGA芯片接收模块的发送端连接TFT显示模块。
3.根据权利要求1所述的一种基于MSK调制体制的小型化工程机械手持无线遥控装置，其特征在于，还包括AD采样芯片，AD采样芯片连接FPGA芯片的发送模块，用于采集无线遥控装置上的16路遥感模拟信号。
4.根据权利要求1所述的一种基于MSK调制体制的小型化工程机械手持无线遥控装置，其特征在于，AD采样芯片的型号为AD7699。
5.根据权利要求1所述的一种基于MSK调制体制的小型化工程机械手持无线遥控装置，其特征在于，FPGA芯片的型号为xc7A200T。
6.根据权利要求1所述的一种基于MSK调制体制的小型化工程机械手持无线遥控装置，其特征在于，AD/DA芯片采用的是型号为AD9361的射频数字收发芯片。
7.根据权利要求1所述的一种基于MSK调制体制的小型化工程机械手持无线遥控装置，其特征在于，TFT显示模块的型号为HD32-UART TFT。
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| CN116112123A (zh) * | 2023-02-15 | 2023-05-12 | 中电科航空电子有限公司 | 一种离散量数据的传输方法及传输装置 |
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