[發明專利]基于1PPS的上下行前端機同步采集方法及系統

有效

• 申請號: 202010550147.3
• 申請日: 2020-06-16
• 公開（公告）號: CN112099389B
• 公開（公告）日: 2021-07-13
• 發明（設計）人: 焦義文;馬宏;王元欽;吳濤;劉燕都;陳永強;陳雨迪;劉培杰;盧志偉;李冬
• 申請（專利權）人: 中國人民解放軍戰略支援部隊航天工程大學
• 主分類號: G05B19/042
• 分類號: G05B19/042
• 代理公司: 北京理工大學專利中心 11120
• 代理人: 高會允

本發明公開了一種基于1PPS的上下行前端機同步采集方法及系統，目的是為了使上下行數據流具有相同的時間基準，即在同一T0時刻啟動。時統設備為本系統提供10MHz頻標和1PPS秒脈沖信號，二者是由站內原子鐘和GPS共視接收機產生的，之間的時延差在觀測期間保持一致并且是可測的。基于此，首先保證下行數據AD轉換模塊和上行數據DA轉換模塊的工作時鐘同源，均由頻率綜合器對10MHz頻標進行鎖相產生，然后利用1PPS作為AD和DA啟動時刻的觸發信號，即可實現同步啟動。本申請不依賴高性能的專用信號采集與處理板，且同步采集精度優于0.06ns，實現了虛擬測控綜合基帶上下行前端機的同步采集。

技術領域

本發明涉及航天測控技術領域，具體涉及基于1PPS的上下行前端機同步采集方法及系統。

背景技術

隨著衛星工程、載人航天、探月工程等為代表的航天技術的迅速發展，航天任務日益復雜，航天測控系統也面臨越來越多的挑戰。不同的航天任務對航天測控系統提出了不同需求，航天測控系統功能越來越復雜，形成了以軟件無線電處理技術為核心構成測控綜合基帶處理平臺的方法，以適應多類測控任務的不同需求。該方法目前已圓滿地完成載人航天等重大航天測控任務，為我國航天測控事業的發展做出了重大貢獻。但仍存在軟件隨硬件定制，軟硬件緊密耦合，系統研制完成后功能、性能固化等問題。使得大部分測控系統“一事一型號、出廠定終身”，一些新算法、新技術難以快速吸收利用，系統的性能提升困難，功能難以擴展，并且各類測控系統型譜復雜，日常維護困難，戰時部署和升級緩慢。

因此，提高測控信號綜合基帶處理平臺的靈活性、通用化和標準性，是未來測控系統發展的方向。

當前，計算機技術的迅速發展，通用計算機性能的大幅度提高，基于通用高性能計算機來實現的無線電技術是軟件無線電理想化的一種發展趨勢，該技術是從計算機體系的角度出發，充分利用通用計算機資源實現軟件無線電的一種新技術和新方法，稱之為“虛擬無線電技術”，該技術能夠有效地解決現有測控綜合基帶設備研制成本高、靈活性和通用性較差等方面的問題，更加適應未來測控系統功能綜合化、設備通用化、接口標準化的發展需求。

基于通用高性能計算機來實現的無線電技術與傳統軟件無線電的重要區別是：該技術不利用由軟件控制的專用數字硬件(FPGA和DSP芯片)，而是利用通用計算機資源實現設備功能，系統的設計開發更加方便、快捷，系統也將更易于更新和升級。

與基于專用數字硬件平臺為基礎的軟件無線電測控綜合基帶相比，基于通用計算機平臺的虛擬無線電測控綜合基帶在系統硬件和軟件兩個層面上更好的實現了通用化和標準化。虛擬無線電測控綜合基帶在重組性、靈活性、通用性方面具有更大的優勢，可以更加有效地利用通用計算機貨架產品，為測控系統的開發研制、遠程操控、維護保障和升級改造帶來方便。虛擬無線電測控綜合基帶是對現有軟件無線電綜合基帶的發展和補充，其特點和優勢將滿足測控技術發展和未來航天應用的需求。

(1)適應未來航天測控設備快速升級部署的應用需求

航天測控系統作為空間飛行器的保障系統，負責空間各類飛行器的測量控制任務。未來航天測控系統必須具備快速建站、快速修復、快速保障的能力。綜合基帶作為航天測控系統中的核心組成部件，也必須具備這種能力，這給未來綜合基帶設備的研制帶來了新的要求和挑戰。同時，在未來航天工程對測控系統多樣性和靈活性的需求牽引下，航天測控系統的體制、標準和技術近年來都在不斷發展，呈現出種類多、技術新、需求變化快的特點，航天測控系統研制周期縮短、系統升級和改造的頻度加大、用于維修的備品備件的儲備、管理和補充都呈現復雜化趨勢，這對包括綜合基帶在內的航天測控裝備的部署保證、升級維護都提出了更高的要求。

(2)適應航天測控系統與技術發展的需求