配置在微型機(jī)上的導(dǎo)航直反信號(hào)協(xié)同采集裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種導(dǎo)航信號(hào)采集裝置，具體涉及一種配置在微型機(jī)上的導(dǎo)航直反信 號(hào)協(xié)同采集裝置。
【背景技術(shù)】
[0002] 利用全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)（GlobalNavigationSatelliteSystem)反射信號(hào)進(jìn)行 地表探測(cè)是遙感領(lǐng)域的新型技術(shù)之一，該技術(shù)通過岸基、機(jī)基或空基的特殊設(shè)備接收、處理 經(jīng)地球表面反射的導(dǎo)航信號(hào)，可實(shí)現(xiàn)海面高度、海洋風(fēng)速、海浪有效波高、土壤濕度以及海 冰厚度等地表物理參數(shù)的反演，是一種被動(dòng)式雙基或多基遙感技術(shù)，與傳統(tǒng)遙感手段相比， 具有信號(hào)源廣、覆蓋率大等優(yōu)勢(shì)。
[0003] 隨著航空技術(shù)的發(fā)展，機(jī)載平臺(tái)在遙感領(lǐng)域中得到了廣泛應(yīng)用，并與其他遙感平 臺(tái)相輔相成，優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)。二十世紀(jì)九十年代微型機(jī)，尤其無人機(jī)的快速發(fā)展，為機(jī)載遙感帶 來了新機(jī)遇，其具有以下優(yōu)點(diǎn)：1)快速機(jī)動(dòng)響應(yīng)能力；2)操作簡(jiǎn)單、目的明確；3)使用成本 低；4)定時(shí)、定區(qū)域探測(cè)等特點(diǎn)。由于微型機(jī)載荷重量、載荷空間以及供電系統(tǒng)電容量小， 因此，配置在該類機(jī)上的遙感設(shè)備需具備重量輕，體積小，功耗低、一體化等特點(diǎn)。
[0004] 但是，自 1993 年歐空局（ESA)學(xué)者M(jìn).Martin-Neirati提出GNSS-R(Global NavigationSatellitesSystem-Reflectometry)概念以來，國(guó)內(nèi)外學(xué)者皆將機(jī)載導(dǎo)航直 反射信號(hào)的采集和接收設(shè)備集中在大型駕駛機(jī)上，關(guān)乎機(jī)載微型導(dǎo)航直反信號(hào)采集和接收 設(shè)備幾無相關(guān)文獻(xiàn)論述，無疑阻礙了GNSS-R技術(shù)在微型機(jī)遙感中的發(fā)展。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 為解決上述技術(shù)問題中的不足，本發(fā)明的目的在于：提供一種配置在微型機(jī)上的 導(dǎo)航直反信號(hào)協(xié)同采集裝置，采用一體化設(shè)計(jì)，體積小、重量輕、功耗小，通過主控單元與機(jī) 載測(cè)控系統(tǒng)進(jìn)行交互，可實(shí)現(xiàn)信息的遠(yuǎn)程采集與控制。
[0006] 本發(fā)明為解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案為：
[0007] 所述配置在微型機(jī)上的導(dǎo)航直反信號(hào)協(xié)同采集裝置，微型機(jī)設(shè)有機(jī)載測(cè)控系統(tǒng)和 機(jī)載電源系統(tǒng)，機(jī)載測(cè)控系統(tǒng)與地面主控站進(jìn)行信息交互，該裝置包括機(jī)殼，機(jī)殼內(nèi)置固態(tài) 硬盤插槽和板卡插槽，板卡插槽內(nèi)固定板卡，板卡集成射頻前端、A/D轉(zhuǎn)換器、主控單元、電 源控制系統(tǒng)和時(shí)鐘產(chǎn)生單元，主控單元分別與射頻前端、A/D轉(zhuǎn)換器、電源控制單元和時(shí)鐘 產(chǎn)生單元連接，固態(tài)硬盤插槽內(nèi)固定固態(tài)硬盤，固態(tài)硬盤與主控單元通過數(shù)據(jù)通信線連接， 微型機(jī)頂部固定右旋天線，底部固定左旋天線，左旋天線和右旋天線分別與射頻前端相連， 其中：
[0008] 所述右旋天線用來接收GPSL1和BeiDouB1直射信號(hào)；
[0009] 所述左旋天線用來接收經(jīng)地表反射的GPSL1和BeiDouB1信號(hào)；
[0010] 所述射頻前端用來對(duì)右旋天線和左旋天線輸出的兩路射頻信號(hào)進(jìn)行下變頻、放 大、濾波和增益控制，產(chǎn)生模擬中頻信號(hào)；
[0011] 所述A/D轉(zhuǎn)換器用來對(duì)射頻前端輸出的模擬中頻信號(hào)進(jìn)行采樣、量化產(chǎn)生數(shù)字中 頻信號(hào)；
[0012] 所述主控單元用來接收A/D轉(zhuǎn)換器輸出量路數(shù)字中頻信號(hào)進(jìn)行重新量化、打包并 寫入固態(tài)硬盤，接收、解析遙控信息生成本地控制信息，控制射頻前端進(jìn)行采集模式選擇， 控制時(shí)鐘產(chǎn)生單元產(chǎn)生不同頻率的時(shí)鐘；
[0013] 所述電源控制單元用來為主控單元、射頻前端、A/D轉(zhuǎn)換器提供穩(wěn)定的直流電壓；
[0014] 所述時(shí)鐘產(chǎn)生單元用來為射頻前端和A/D轉(zhuǎn)換器提供穩(wěn)定的驅(qū)動(dòng)時(shí)鐘；
[0015] 所述固態(tài)硬盤用來存儲(chǔ)最終的原始數(shù)據(jù)。
[0016] 本發(fā)明主控單元采用嵌入式系統(tǒng)，使用時(shí)，由地面主控站向機(jī)載測(cè)控系統(tǒng)發(fā)送指 令，然后通過機(jī)載測(cè)控系統(tǒng)與主控單元進(jìn)行信息交互，初始輸入左旋天線和右旋天線采集 的直射導(dǎo)航信號(hào)和經(jīng)地表反射的導(dǎo)航信號(hào)，最終是將重新量化后的2bit或lbit直射、反射 中頻數(shù)據(jù)分別按照既定的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)協(xié)議存儲(chǔ)在固態(tài)硬盤中，裝置在每次數(shù)據(jù)采集前，需根 據(jù)采樣頻率和采集時(shí)長(zhǎng)以及重新量化的比特位數(shù)計(jì)算存儲(chǔ)容量，并綜合考慮體積、重量、功 耗等因素選擇合適固態(tài)硬盤，存儲(chǔ)容量的計(jì)算公式如下：
[0017] 重新量化為2bit的情況：
[0018]
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種配置在微型機(jī)上的導(dǎo)航直反信號(hào)協(xié)同采集裝置，微型機(jī)設(shè)有機(jī)載測(cè)控系統(tǒng)和機(jī) 載電源系統(tǒng)，機(jī)載測(cè)控系統(tǒng)與地面主控站進(jìn)行信息交互，其特征在于，該裝置包括機(jī)殼，機(jī) 殼內(nèi)置固態(tài)硬盤插槽和板卡插槽，板卡插槽內(nèi)固定板卡，板卡集成射頻前端、A/D轉(zhuǎn)換器、主 控單元、電源控制系統(tǒng)和時(shí)鐘產(chǎn)生單元，主控單元分別與射頻前端、A/D轉(zhuǎn)換器、電源控制單 元和時(shí)鐘產(chǎn)生單元連接，固態(tài)硬盤插槽內(nèi)固定固態(tài)硬盤，固態(tài)硬盤與主控單元通過數(shù)據(jù)通 信線連接，微型機(jī)頂部固定右旋天線，底部固定左旋天線，左旋天線和右旋天線分別與射頻 前端相連，其中： 所述右旋天線用來接收GPS Ll和BeiDou Bl直射信號(hào)； 所述左旋天線用來接收經(jīng)地表反射的GPS Ll和BeiDou Bl信號(hào)； 所述射頻前端用來對(duì)右旋天線和左旋天線輸出的兩路射頻信號(hào)進(jìn)行下變頻、放大、濾 波和增益控制，產(chǎn)生模擬中頻信號(hào)； 所述A/D轉(zhuǎn)換器用來對(duì)射頻前端輸出的模擬中頻信號(hào)進(jìn)行采樣、量化產(chǎn)生數(shù)字中頻信 號(hào)； 所述主控單元用來接收A/D轉(zhuǎn)換器輸出量路數(shù)字中頻信號(hào)進(jìn)行重新量化、打包并寫入 固態(tài)硬盤，接收、解析遙控信息生成本地控制信息，控制射頻前端進(jìn)行北斗單采、GPS單采以 及北斗/GPS循環(huán)采集三種采集模式的選擇，控制時(shí)鐘產(chǎn)生單元產(chǎn)生的時(shí)鐘頻率； 所述電源控制單元用來為主控單元、射頻前端、A/D轉(zhuǎn)換器提供穩(wěn)定的直流電壓； 所述時(shí)鐘產(chǎn)生單元用來為射頻前端和A/D轉(zhuǎn)換器提供穩(wěn)定的驅(qū)動(dòng)時(shí)鐘； 所述固態(tài)硬盤用來存儲(chǔ)最終的原始數(shù)據(jù)。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的配置在微型機(jī)上的導(dǎo)航直反信號(hào)協(xié)同采集裝置，其特征在 于，所述右旋天線采用通用的雙頻點(diǎn)航空導(dǎo)航天線。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的配置在微型機(jī)上的導(dǎo)航直反信號(hào)協(xié)同采集裝置，其特征在 于，所述左旋天線采用4陣列雙頻點(diǎn)窄波束導(dǎo)航天線。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的配置在微型機(jī)上的導(dǎo)航直反信號(hào)協(xié)同采集裝置，其特征在 于，所述主控單元包括控制模塊、數(shù)據(jù)處理模塊、接口控制模塊和控制信息解析模塊，其 中： 數(shù)據(jù)處理模塊用于控制A/D轉(zhuǎn)換器，使其按照設(shè)定的采集頻率和量化位數(shù)進(jìn)行數(shù)據(jù)采 集工作，讀取A/D轉(zhuǎn)換器輸出的數(shù)據(jù)，并按照重新量化比特位數(shù)的控制信息進(jìn)行相應(yīng)比特 位數(shù)的重新量化，對(duì)將重新量化后的數(shù)據(jù)按照數(shù)據(jù)存儲(chǔ)協(xié)議進(jìn)行數(shù)據(jù)打包； 接口控制模塊用于與機(jī)載測(cè)控系統(tǒng)交互，控制遙控信息的傳輸，連接固態(tài)硬盤，控制存 儲(chǔ)數(shù)據(jù)的傳輸； 控制信息解析模塊用于接收、解析接口控制模塊傳輸?shù)倪b控信息，產(chǎn)生本地控制信 息； 控制模塊用于控制射頻前端產(chǎn)生不同頻率的本地載波實(shí)現(xiàn)采集模式的選擇，控制時(shí)鐘 產(chǎn)生單元產(chǎn)生不同頻率的時(shí)鐘，控制數(shù)據(jù)處理模塊進(jìn)行數(shù)據(jù)重新量化。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的配置在微型機(jī)上的導(dǎo)航直反信號(hào)協(xié)同采集裝置，其特征在 于，所述數(shù)據(jù)存儲(chǔ)協(xié)議采用Ibit或2bit數(shù)據(jù)存儲(chǔ)協(xié)議。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的配置在微型機(jī)上的導(dǎo)航直反信號(hào)協(xié)同采集裝置，其特征在 于，所述電源控制單元采用單輸入多輸出變壓器。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的配置在微型機(jī)上的導(dǎo)航直反信號(hào)協(xié)同采集裝置，其特征在 于，所述時(shí)鐘控制單元采用數(shù)字直接頻率合成方式實(shí)現(xiàn)，通過固定時(shí)鐘F m驅(qū)動(dòng)一個(gè)累加器 實(shí)現(xiàn)，以累加器溢出頻率為時(shí)鐘控制單元輸出頻率，通過改變累加器累加步長(zhǎng)控制產(chǎn)生不 同頻率時(shí)鐘。
8. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的配置在微型機(jī)上的導(dǎo)航直反信號(hào)協(xié)同采集裝置，其特征在 于，所述數(shù)據(jù)通信線為PCI-E總線，機(jī)殼內(nèi)對(duì)應(yīng)PCI-E總線設(shè)置PCI-E插槽。
9. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的配置在微型機(jī)上的導(dǎo)航直反信號(hào)協(xié)同采集裝置，其特征在 于，所述射頻前端設(shè)置兩個(gè)，分別連接左旋天線和右旋天線。
10. 根據(jù)權(quán)利要求9所述的配置在微型機(jī)上的導(dǎo)航直反信號(hào)協(xié)同采集裝置，其特征在 于，所述A/D轉(zhuǎn)換器設(shè)置兩個(gè)，分別與兩個(gè)射頻前端連接。
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種導(dǎo)航信號(hào)采集裝置，具體涉及一種配置在微型機(jī)上的導(dǎo)航直反信號(hào)協(xié)同采集裝置，微型機(jī)設(shè)有機(jī)載測(cè)控系統(tǒng)和機(jī)載電源系統(tǒng)，該裝置包括機(jī)殼，機(jī)殼內(nèi)置固態(tài)硬盤插槽和板卡插槽，板卡插槽內(nèi)固定板卡，板卡集成射頻前端、A/D轉(zhuǎn)換器、主控單元、電源控制系統(tǒng)和時(shí)鐘產(chǎn)生單元，主控單元分別與射頻前端、A/D轉(zhuǎn)換器、電源控制單元和時(shí)鐘產(chǎn)生單元連接，固態(tài)硬盤插槽內(nèi)固定固態(tài)硬盤，固態(tài)硬盤與主控單元通過數(shù)據(jù)通信線連接，微型機(jī)頂部固定右旋天線和底部固定左旋天線，左旋天線和右旋天線分別與射頻前端相連。本發(fā)明采用一體化設(shè)計(jì)，體積小、重量輕、功耗小，通過主控單元與機(jī)載測(cè)控系統(tǒng)進(jìn)行交互，可實(shí)現(xiàn)信息的遠(yuǎn)程采集與控制。
【IPC分類】G05B19-042
【公開號(hào)】CN104570844
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201410748425
【發(fā)明人】不公告發(fā)明人
【申請(qǐng)人】山東航向電子科技有限公司
【公開日】2015年4月29日
【申請(qǐng)日】2014年12月9日