[發(fā)明專利]目標(biāo)射電源跟蹤觀測的數(shù)字接收裝置、系統(tǒng)及方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202010102498.8
• 申請日: 2020-02-19
• 公開（公告）號: CN111314009B
• 公開（公告）日: 2021-01-29
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 舒琳;蒿杰;宋亞芳;趙良田;范秋香;馮卉;胡文慶
• 申請（專利權(quán)）人: 中國科學(xué)院自動化研究所;中國科學(xué)院自動化研究所廣州人工智能與先進(jìn)計算研究院
• 主分類號: H04J3/06
• 分類號: H04J3/06
• 代理公司: 北京市恒有知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 11576
• 代理人: 郭文浩;尹文會

本發(fā)明屬于信號處理技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及了一種目標(biāo)射電源跟蹤觀測的數(shù)字接收裝置、系統(tǒng)及方法，旨在解決現(xiàn)有技術(shù)無法實(shí)現(xiàn)綜合孔徑射電望遠(yuǎn)鏡的數(shù)字接收系統(tǒng)對目標(biāo)射電源的精確跟蹤觀測的問題。本發(fā)明包括：模數(shù)轉(zhuǎn)換、多相濾波、快速傅立葉變換及相位補(bǔ)償模塊，對輸入天線信號進(jìn)行處理后輸出目標(biāo)射電源的頻譜信號；還包括，標(biāo)準(zhǔn)時間獲取模塊獲取標(biāo)準(zhǔn)時間戳；通信模塊與上位機(jī)通訊；延時參數(shù)暫存模塊存儲待補(bǔ)償延時參數(shù)；控制使能模塊生成使能信號；延時模塊進(jìn)行延時；相位參數(shù)生成模塊暫存待補(bǔ)償延時參數(shù)并轉(zhuǎn)換為相位補(bǔ)償參數(shù)。本發(fā)明精確同步啟動，待補(bǔ)償參數(shù)實(shí)時更新與對齊，補(bǔ)償隨時間變化的延時差，實(shí)現(xiàn)對目標(biāo)射電源準(zhǔn)確與精確的跟蹤觀測。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于信號處理技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及了一種目標(biāo)射電源跟蹤觀測的數(shù)字接收裝置、系統(tǒng)及方法。

背景技術(shù)

在射電天文科學(xué)觀測中，綜合孔徑射電望遠(yuǎn)鏡由含有多個天線的陣列構(gòu)成，具有高空間分辨率和高靈敏度的特點(diǎn)。天線陣中各個天線可以對準(zhǔn)目標(biāo)射電源進(jìn)行跟蹤觀測。目標(biāo)射電源可以是人造天體，例如衛(wèi)星，也可以是自然天體，例如太陽。位于內(nèi)蒙明安圖的日像儀，用于對太陽進(jìn)行跟蹤觀測，研究和預(yù)報太陽爆發(fā)活動。太陽活動引起的太陽風(fēng)暴能對近地空間產(chǎn)生劇烈擾動，嚴(yán)重威脅空間安全和航天、通訊、導(dǎo)航、電力網(wǎng)、國防等一系列高技術(shù)系統(tǒng)的運(yùn)行。因此，針對綜合孔徑射電望遠(yuǎn)鏡，研制對太陽等目標(biāo)射電源進(jìn)行跟蹤觀測的數(shù)字接收系統(tǒng)具有極其重要意義。

在對目標(biāo)射電源進(jìn)行跟蹤觀測過程中，天線陣需要對準(zhǔn)目標(biāo)射電源。由于地球的自轉(zhuǎn)，不同時刻的目標(biāo)射電源信號到兩個天線間的延時差是不一樣的。為了實(shí)現(xiàn)對目標(biāo)射電源的精確跟蹤觀測，一方面要確定觀測的初始位置，這就要求能夠精確記錄數(shù)字接收系統(tǒng)的啟動時間并且獲取相應(yīng)時刻的補(bǔ)償參數(shù)進(jìn)行時延補(bǔ)償；另一方面要保證跟蹤精度，這就要求實(shí)時補(bǔ)償隨時間變化的延時差，而且時間變化的間隔需要達(dá)到秒級。這對數(shù)字接收系統(tǒng)是個巨大的挑戰(zhàn)。

總的來說，現(xiàn)有技術(shù)還不能實(shí)現(xiàn)對目標(biāo)射電源的精確跟蹤觀測，本領(lǐng)域還急需一種對目標(biāo)射電源實(shí)現(xiàn)精確跟蹤觀測的系統(tǒng)。

發(fā)明內(nèi)容

為了解決現(xiàn)有技術(shù)中的上述問題，即現(xiàn)有技術(shù)無法實(shí)現(xiàn)綜合孔徑射電望遠(yuǎn)鏡的數(shù)字接收系統(tǒng)對目標(biāo)射電源的精確跟蹤觀測的問題，本發(fā)明提供了一種目標(biāo)射電源跟蹤觀測的數(shù)字接收裝置，該數(shù)字接收裝置包括模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊、延時參數(shù)暫存模塊、多相濾波模塊、快速傅立葉變換模塊、相位補(bǔ)償模塊、相位參數(shù)生成模塊、標(biāo)準(zhǔn)時間獲取模塊、控制使能模塊、通信模塊、延時模塊；

所述模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊用于獲取目標(biāo)射電源的實(shí)時天線信號，并基于所述控制使能模塊發(fā)送的更新使能獲取所述延時參數(shù)暫存模塊中對應(yīng)時刻的待補(bǔ)償延時參數(shù)以及結(jié)合讀使能、寫使能對天線信號進(jìn)行等于采樣周期整數(shù)倍的延時補(bǔ)償后發(fā)送至所述多相濾波模塊；

所述多相濾波模塊用于對延時補(bǔ)償后的天線信號進(jìn)行多相濾波，并將濾波后的信號發(fā)送至所述快速傅立葉變換模塊；

所述快速傅立葉變換模塊用于對濾波后的天線信號進(jìn)行快速傅立葉變換，并將變換后的頻域信號發(fā)送至所述相位補(bǔ)償模塊；

所述相位補(bǔ)償模塊基于所述相位參數(shù)生成模塊發(fā)送的相位補(bǔ)償參數(shù)對變換后的頻域信號進(jìn)行小于采樣周期的時延差導(dǎo)致的相位差異的補(bǔ)償，并輸出目標(biāo)射電源跟蹤觀測的頻譜信號；

所述標(biāo)準(zhǔn)時間獲取模塊用于獲取標(biāo)準(zhǔn)時間服務(wù)器的時間戳并發(fā)送至所述控制使能模塊；

所述通信模塊用于上位機(jī)與所述延時參數(shù)暫存模塊、控制使能模塊、相位參數(shù)生成模塊之間的通訊，將獲取的上位機(jī)發(fā)送的控制指令發(fā)送至所述控制使能模塊，將獲取的上位機(jī)發(fā)送的當(dāng)前待補(bǔ)償參數(shù)發(fā)送至所述延時參數(shù)暫存模塊、相位參數(shù)生成模塊；

所述控制使能模塊用于基于標(biāo)準(zhǔn)時間服務(wù)器的時間戳、上位機(jī)的控制指令生成讀使能、寫使能、更新使能，并發(fā)送至所述延時參數(shù)暫存模塊、延時模塊、模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊；