基于综合化设计的便携式无线电导航激励设备实现方法与流程

1.本发明涉及工业自动化测控技术领域，具体为基于综合化设计的便携式无线电导航激励设备实现方法。


背景技术：

2.在综合无线电导航系统研制过程中，需要针对无线电导航功能进行测试验证，包括系统联试阶段的功能确认、环境试验阶段的指标测试以及外场试验阶段的系统验证，在这些试验和联试中，需要无线电导航激励设备输出相关无线电导航激励信号，用于完成无线电导航功能的验证和指标测试，传统的无线电导航激励设备大多基于单一独立功能设计开发，例如无线电高度表激励设备仅可输出无线电高度表激励信号，北斗激励设备只输出北斗激励信号。
3.针对综合化的无线电导航系统，当综合的功能越多，配套的激励设备就越多，造成成本上升、维护复杂，此外，目前激励设备多数是台式上架设备，体机与重量都不便于外场测试验证使用。


技术实现要素：

4.(一)解决的技术问题
5.针对现有技术的不足，本发明提供了基于综合化设计的便携式无线电导航激励设备实现方法，解决了常规综合化的无线电导航系统成本较高、维护复杂，并且激励设备不便于外场测试验证使用的问题。
6.(二)技术方案
7.为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：基于综合化设计的便携式无线电导航激励设备实现方法，具体包括以下步骤：
8.s1、硬件集成：利用通用接口将模块化的系统板、现场可编程门阵列fpga、数模转换dac模块、模数转换adc模块、i-q上变频模块、i-q下变频模块、时钟芯片rtc、温控板、电源板以及接口电路进行集成后，获得激励硬件；
9.s2、软件集成：利用软件无线电技术按照无线电导航激励设备对应的功能进行算法转换，获得无线电导航激励设备的软件算法，将软件算法代入到s1中激励硬件的现场可编程门阵列fpga中；
10.s3、集成安装：将现场可编程门阵列fpga中对应的软件算法代码和上位机组成功能模块软件，将s1中的激励硬件安装在上位机中后，采用.net构件封装技术及通用化模块接口设计将功能模块软件进行模块化处理，后在上位机中生成对应功能模块软件的人机交互界面；
11.s4、功能调用：打开s3中的人机交互界面，读取功能模块软件参数，在人机交互界面中配置相关参数和管理命令，上位机通过管理调度逻辑调用功能模块软件，后判断功能模块软件是否启动，若启动，则进入功能模块软件逻辑，若未启动，则重新进入人机交互界
面进行相关参数配置，在功能模块软件运行完毕后，关闭人机交互界面。
12.本发明进一步设置为：所述系统板分别与现场可编程门阵列fpga、时钟芯片rtc和接口电路对接；
13.所述系统板作为数据处理中心和控制中心，用于进行无线电导航激励的参数配置、激励处理封装和资源管理；
14.所述现场可编程门阵列fpga作为信号处理中心，用于进行无线电导航激励信号处理功能；
15.所述时钟芯片rtc用于提供时钟基准信号，支撑系统板中数字电路时序统一。
16.本发明进一步设置为：所述接口电路分别与现场可编程门阵列fpga、i-q下变频模块、模数转换adc模块和电源板对接；
17.所述i-q下变频模块用于将射频信号下变频到中频信号；
18.所述模数转换adc模块用于进行模数转换；
19.所述电源板用于向激励设备供电。
20.本发明进一步设置为：所述温控板与电源板对接，所述温控板包括温度传感器和散热扇，其中温度传感器检测激励硬件实时温度，并基于监控结果自动调节散热扇风速。
21.本发明进一步设置为：所述现场可编程门阵列fpga分别与数模转换dac模块、i-q上变频模块和接口电路对接；
22.所述i-q上变频模块用于将中频信号上变频到射频信号；
23.所述数模转换dac模块用于进行实现数模转换。
24.本发明进一步设置为：所述接口电路提供包括通讯接口、音频接口、射频输出rfout接口、射频输入rfin接口、eci接口和pwr接口；
25.所述系统板分别与通讯接口和音频接口对接；
26.所述i-q上变频模块与射频输出rfout接口对接；
27.所述i-q下变频模块与射频输入rfin接口对接；
28.所述eci接口与现场可编程门阵列fpga对接；
29.所述pwr接口与电源板对接。
30.本发明进一步设置为：所述s2中代入到s1中激励硬件的软件算法包括至少两种无线电导航激励设备的软件算法。
31.(三)有益效果
32.本发明提供了基于综合化设计的便携式无线电导航激励设备实现方法。具备以下有益效果：
33.(1)本发明通过采用模块化的方式进行激励硬件的集成，缩小设备体积、减轻设备重量，提高设备便携性，并且利用软件无线电技术，将多种无线电导航激励功能通过软件定义的方式实现，与激励硬件进行资源综合，提高设备的综合化，通过不同功能模块软件的配置，实现多种激励功能的应用，提升设备的通用性，扩大设备的使用范围，将单一的激励功能扩展到多种激励功能，提高设备应用价值。
34.(2)本发明通过功能模块软件的组件化设计，封装标准接口，提高功能模块软件的扩展性，便于设备二次开发的同时，还为设备的维护提供便利，在单独激励硬件和若干个功能模块软件的配合下，有效降低生产成本。
附图说明
35.图1为本发明的流程示意图；
36.图2为本发明激励硬件的功能框图；
37.图3为本发明的功能调用流程图；
38.图4为本发明实施例中合成仪器架构示意图。
具体实施方式
39.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。
40.请参阅图1-4，本发明实施例提供以下技术方案：基于综合化设计的便携式无线电导航激励设备实现方法，具体包括以下步骤：
41.s1、硬件集成：利用通用接口将模块化的系统板、现场可编程门阵列fpga、数模转换dac模块、模数转换adc模块、i-q上变频模块、i-q下变频模块、时钟芯片rtc、温控板、电源板以及包括通讯接口、音频接口、射频输出rfout接口、射频输入rfin接口、eci接口和pwr接口的接口电路进行集成后，获得激励硬件；
42.具体的，系统板分别与现场可编程门阵列fpga、时钟芯片rtc、通讯接口和音频接口对接；
43.系统板作为数据处理中心和控制中心，用于进行无线电导航激励的参数配置、激励处理封装和资源管理；
44.现场可编程门阵列fpga作为信号处理中心，用于进行无线电导航激励信号处理功能；
45.时钟芯片rtc用于提供时钟基准信号；
46.eci接口与现场可编程门阵列fpga对接；
47.i-q下变频模块与射频输入rfin接口对接，i-q下变频模块用于将射频信号下变频到中频信号；
48.模数转换adc模块用于进行模数转换；
49.pwr接口与电源板对接，电源板用于向激励设备供电；
50.温控板与电源板对接，温控板包括温度传感器和散热扇，其中温度传感器检测激励硬件实时温度，并基于监控结果自动调节散热扇风速；
51.现场可编程门阵列fpga分别与数模转换dac模块和i-q上变频模块对接；
52.i-q上变频模块与射频输出rfout接口对接，i-q上变频模块用于将中频信号上变频到射频信号；
53.数模转换dac模块用于进行实现数模转换；
54.s2、软件集成：利用软件无线电技术按照无线电导航激励设备对应的功能进行算法转换，获得无线电导航激励设备的软件算法，将软件算法代入到s1中激励硬件的现场可编程门阵列fpga中，其中软件算法包括至少两种无线电导航激励设备的软件算法；
55.s3、集成安装：将现场可编程门阵列fpga中对应的软件算法代码和上位机组成功能模块软件，将s1中的激励硬件安装在上位机中后，采用.net构件封装技术及通用化模块接口设计将功能模块软件进行模块化处理，后在上位机中生成对应功能模块软件的人机交
互界面；
56.作为详细说明，利用一种软件算法封装的模块化功能模块软件实现一种无线电导航激励设备功能，多种软件算法封装的模块化功能模块软件即可实现多种无线电导航激励设备功能，操作简单的同时，使用起来更为方便；
57.s4、功能调用：打开s3中的人机交互界面，读取功能模块软件参数，在人机交互界面中配置相关参数和管理命令，上位机通过管理调度逻辑调用功能模块软件，后判断功能模块软件是否启动，若启动，则进入功能模块软件逻辑，若未启动，则重新进入人机交互界面进行相关参数配置，在功能模块软件运行完毕后，关闭人机交互界面。
58.作为优选方案，功能模块软件采用合成仪器架构设计，如附图4所示，以现场可编程门阵列fpga为核心，通过现场可编程门阵列fpga的可编程特性，将软件算法编程到现场可编程门阵列fpga中，配合数模转换dac模块、模数转换adc模块、i-q上变频模块、i-q下变频模块以及信号调理电路，实现无线电导航激励功能的在线配置能力。
59.在进行无线电导航功能测试验证时，系统板根据外部输入的功能检测命令和部件配置参数，通过激励硬件中的背板总线与现场可编程门阵列fpga交互，用软件无线电的方式来实现对现场可编程门阵列fpga加载对应激励设备功能的软件算法，构造出对应的波形激励器；
60.现场可编程门阵列fpga产生调制后的基带信号，并通过数模转换dac模块转换电路后，由i-q上变频模块模拟出测试无线电导航设备所需的波形，然后利用空间辐射或电缆耦合的方式与无线电导航设备进行交互，在用电缆耦合的时候需要将固定衰减器连接到无线电导航激励单元的射频输入端，以防过大的射频信号造成设备的损坏。

技术特征：
1.基于综合化设计的便携式无线电导航激励设备实现方法，其特征在于：具体包括以下步骤：s1、硬件集成：利用通用接口将模块化的系统板、现场可编程门阵列fpga、数模转换dac模块、模数转换adc模块、i-q上变频模块、i-q下变频模块、时钟芯片rtc、温控板、电源板以及接口电路进行集成后，获得激励硬件；s2、软件集成：利用软件无线电技术按照无线电导航激励设备对应的功能进行算法转换，获得无线电导航激励设备的软件算法，将软件算法代入到s1中激励硬件的现场可编程门阵列fpga中；s3、集成安装：将现场可编程门阵列fpga中对应的软件算法代码和上位机组成功能模块软件，将s1中的激励硬件安装在上位机中后，采用.net构件封装技术及通用化模块接口设计将功能模块软件进行模块化处理，后在上位机中生成对应功能模块软件的人机交互界面；s4、功能调用：打开s3中的人机交互界面，读取功能模块软件参数，在人机交互界面中配置相关参数和管理命令，上位机通过管理调度逻辑调用功能模块软件，后判断功能模块软件是否启动，若启动，则进入功能模块软件逻辑，若未启动，则重新进入人机交互界面进行相关参数配置，在功能模块软件运行完毕后，关闭人机交互界面。2.根据权利要求1所述的基于综合化设计的便携式无线电导航激励设备实现方法，其特征在于：所述系统板分别与现场可编程门阵列fpga、时钟芯片rtc和接口电路对接；所述系统板作为数据处理中心和控制中心，用于进行无线电导航激励的参数配置、激励处理封装和资源管理；所述现场可编程门阵列fpga作为信号处理中心，用于进行无线电导航激励信号处理功能；所述时钟芯片rtc用于提供时钟基准信号。3.根据权利要求2所述的基于综合化设计的便携式无线电导航激励设备实现方法，其特征在于：所述接口电路分别与现场可编程门阵列fpga、i-q下变频模块、模数转换adc模块和电源板对接；所述i-q下变频模块用于将射频信号下变频到中频信号；所述模数转换adc模块用于进行模数转换；所述电源板用于向激励设备供电。4.根据权利要求3所述的基于综合化设计的便携式无线电导航激励设备实现方法，其特征在于：所述温控板与电源板对接，所述温控板包括温度传感器和散热扇，其中温度传感器检测激励硬件实时温度，并基于监控结果自动调节散热扇风速。5.根据权利要求4所述的基于综合化设计的便携式无线电导航激励设备实现方法，其特征在于：所述现场可编程门阵列fpga分别与数模转换dac模块、i-q上变频模块和接口电路对接；所述i-q上变频模块用于将中频信号上变频到射频信号；所述数模转换dac模块用于进行实现数模转换。6.根据权利要求5所述的基于综合化设计的便携式无线电导航激励设备实现方法，其特征在于：所述接口电路提供包括通讯接口、音频接口、射频输出rfout接口、射频输入rfin
接口、eci接口和pwr接口；所述系统板分别与通讯接口和音频接口对接；所述i-q上变频模块与射频输出rfout接口对接；所述i-q下变频模块与射频输入rfin接口对接；所述eci接口与现场可编程门阵列fpga对接；所述pwr接口与电源板对接。7.根据权利要求1所述的基于综合化设计的便携式无线电导航激励设备实现方法，其特征在于：所述s2中代入到s1中激励硬件的软件算法包括至少两种无线电导航激励设备的软件算法。

技术总结
本发明公开了基于综合化设计的便携式无线电导航激励设备实现方法，具体包括以下步骤：S1、硬件集成；S2、软件集成；S3、集成安装；S4、功能调用；本发明涉及工业自动化测控技术领域。该基于综合化设计的便携式无线电导航激励设备实现方法，通过采用模块化的方式进行激励硬件的集成，缩小设备体积、减轻设备重量，提高设备便携性，并且利用软件无线电技术，将多种无线电导航激励功能通过软件定义的方式实现，与激励硬件进行资源综合，提高设备的综合化，通过不同功能模块软件的配置，实现多种激励功能的应用，提升设备的通用性，扩大设备的使用范围，将单一的激励功能扩展到多种激励功能，提高设备应用价值。提高设备应用价值。提高设备应用价值。


技术研发人员：吴玉宁 李辉
受保护的技术使用者：上海东琉信息科技有限公司
技术研发日：2023.07.13
技术公布日：2023/10/8