通過以太網傳輸測控信號的方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種測距、測速及信息解調等相關應用領域，通過網絡數據包傳輸測控信號的方法。
【背景技術】
[0002]在傳統的測控系統中，測控信號的傳輸采用點對點專用信號線和開關矩陣的方式。對于大型的系統，設備連接關系復雜，需要大量信號傳輸電纜，相互干擾嚴重，可擴展性差，重組的靈活度低。基于以太網的分布式測控系統通過以太網傳輸測控信號，利用其成熟的技術、良好的開放性、應用的廣泛性以及易于實現企業綜合自動化的信息集成等優點可實現上層管理的信息網絡與底層測控網絡的無縫連接，克服原有測控系統的諸多弊端。但是，傳統用于測距、測速、相干解調等的信號對相位連續性有較高的要求，由于各測控單元、測控子網眾多而又分散化，它們在網絡上傳輸數據以及數據傳輸的時延都具有隨機性。網絡數據包發送的延遲不固定特性會導致網絡數據包抖動，如果在接收端直接恢復數字信號會導致信號無法連續，進而影響測速測距等的精度。另外，由于數字信號處理采用均勻時間采樣，數據量較大，直接傳輸數字信號會造成網絡資源的浪費。
【發明內容】
[0003]為了克服通過網絡傳輸測控信號可能造成的信號不連續問題，本發明提供一種能夠克服網絡抖動和延遲對信號相位連續性的影響的方法，使得通過網絡傳輸測控信號的系統具有與傳統測控系統相同的性能，而且采用的信號壓縮處理方法極大減少待傳輸數據量，有效節約網絡資源。
[0004]本發明的上述目的可以通過以下措施來達到，一種通過以太網傳輸測控信號的方法，其特征在于包括如下步驟：
在以太網發送端，輸入自動增益控制模塊AGC的模擬測控信號經過A/D采樣模塊得到數字信號，數字信號通過數字混頻模塊處理得到零中頻基帶信號，再經過成幀模塊按固定點數分幀處理，得到以幀為單位的數據塊，數據塊通過信號壓縮模塊進行多頻點多信號組幀，壓縮處理為最小單位傳輸幀，最小傳輸幀通過差錯控制模塊加入差錯控制信息后，通過網絡協議處理模塊打包得到以太網應用層協議數據包，協議數據包經以太網接口處理模塊處理得到的傳輸幀通過以太網進行發送。接收端則通過以太網接口接收網絡數據，經網絡協議處理模塊解析得到的傳輸幀經數據緩存模塊數據緩存、時域刪除和幀插入、差錯控制模塊差錯控制和異常幀處理模塊進行針對信號相位連續性的處理，再經信號解壓縮模塊處理后恢復為流信號，恢復出的數字信號為零中頻基帶信號，恢復出的零中頻基帶信號經上混頻濾波模塊得到中頻信號，最后通過D/A轉換為具有連續性的模擬信號。
[0005]本發明相比于現有技術具有如下有益效果：
本發明針對采樣后數據量巨大，浪費網絡傳輸資源的問題，將待傳輸的測控信號利用頻域稀疏性進行壓縮處理，并進行多頻點多信號組幀，然后實時網絡傳輸。數據塊長度根據信號類型選擇，低速率傳輸時采用短幀，高速率傳輸時采用長幀，避免包頻過高和網絡傳輸效率過低，靈活有效地利用網絡資源。
[0006]本發明針對網絡傳輸可能導致信號相位不連續的問題，采用相位連續信號網絡傳輸及恢復技術，具體為采用數據緩存機制和接收端時域刪除幀設計，首先根據幀計數進行幀連續性判別、排序及漏幀檢測，當出現漏幀或者緩存區短暫讀空時，插入時域刪除幀替換原有傳輸幀，保證信號連續。根據信號幅度、頻率連續等特性對傳輸幀數據進行檢查，當出現異常時進行拋棄（時域刪除幀替換）或者局部修正處理，
利用本發明能夠克服網絡抖動和延遲對信號相位連續性的影響，并采用信號壓縮、多頻點多信號組幀等技術手段避免直接傳輸數字信號造成網絡資源的浪費。
【附圖說明】
[0007]下面結合附圖和實施例對本專利進一步說明。
[0008]圖1是本發明中連續傳輸測控信號發送端處理流程。
[0009]圖2是本發明中以字節為單位的網絡封裝示意圖。
[0010]圖3是本發明中連續傳輸測控信號接收端處理流程。
【具體實施方式】
[0011]參閱圖1，根據本發明，在發送端測控模擬信號到網絡傳輸信號的轉換處理中，連續傳輸測控信號發送端，模擬測控信號首先通過發送端自動增益控制AGC模塊，獲得A/D采樣模塊轉換的A/D采樣數字信號所需的最佳電平，通過A/D采樣模塊采樣量化后的信號經數字混頻模塊數字混頻處理得到零中頻基帶信號，經由成幀模塊進行固定點數的分幀處理，得到以幀為單位的數據塊。數據塊長度根據信號類型選擇，低速率傳輸時采用短幀，高速率傳輸時采用長幀。數據塊通過信號壓縮模塊進行多頻點多信號組幀，壓縮處理為最小單位傳輸幀，并加入AGC功率控制、幀計數、壓縮前后幀長等信息。然后利用差錯控制模塊根據網絡質量給最小傳輸幀加入差錯控制信息。差錯控制模塊輸出的信號通過網絡協議處理模塊打包，得到以太網應用層協議數據包，并封裝得到的網絡層數據包，網絡數據封裝長度單位：字節，封裝后的數據包在以太網接口處理模塊中進行緩存等處理，經由以太網向接收端發送。
[0012]參閱圖2。網絡層數據包由網絡層協議頭，傳輸層協議頭和用戶包組成。一個用戶包針對一個數字信號流的傳輸，多個信號流采用多個用戶包進行傳輸。用戶包中的DATA字段自定義，數據塊長度根據信號類型選擇合適的長度，低速率傳輸時采用短幀，避免傳輸時延過大，高速率傳輸時采用長幀，避免包頻過高和網絡傳輸效率過低。
[0013]參閱圖3。在連續傳輸測控信號接收端，以太網接口處理模塊接收網絡數據，首先通過網絡協議處理模塊解析得到傳輸幀，數據緩存模塊根據傳輸幀計數進行幀連續性判另IJ、排序及漏幀檢測，當出現漏幀或者緩存區短暫讀空時，接收端插入時域，刪除幀替換原有傳輸幀，保證信號連續；異常幀處理模塊根據數據緩存模塊中緩存信號數據的幅度、頻率連續等特性對傳輸幀數據進行檢查，當傳輸幀數據出現異常時進行拋棄，或者時域刪除幀替換、局部修正處理。傳輸幀經過信號相位連續性的處理后，再經信號解壓縮模塊處理恢復為流信號，恢復出的數字信號為零中頻基帶信號，恢復出的零中頻基帶信號經上混頻濾波模塊得到中頻信號，中頻信號通過D/A轉換為具有連續性的模擬信號。為保證信號的連續性，整個整個連續傳輸測控信號處理過程由同一控制模塊控制協調完成，控制模塊控制協調數據緩存模塊、異常幀處理模塊和流信號恢復模塊。數據緩存模塊數據緩存大小可以根據路由距離、網絡質量選定。
【主權項】
1.一種通過以太網傳輸測控信號的方法，其特征在于包括如下步驟: 在以太網發送端，輸入自動增益控制模塊AGC的模擬測控信號經過A/D采樣模塊得到數字信號，數字信號通過數字混頻模塊處理得到零中頻基帶信號，再經過成幀模塊按固定點數分幀處理，得到以幀為單位的數據塊，數據塊通過信號壓縮模塊進行多頻點多信號組幀，壓縮處理為最小單位傳輸幀，最小傳輸幀通過差錯控制模塊加入差錯控制信息后，通過網絡協議處理模塊打包得到以太網應用層協議數據包，協議數據包經以太網接口處理模塊處理得到的傳輸幀通過以太網進行發送；接收端則通過以太網接口接收網絡數據，經網絡協議處理模塊解析得到的傳輸幀經數據緩存模塊數據緩存、時域刪除和幀插入、差錯控制模塊差錯控制和異常幀處理模塊進行針對信號相位連續性的處理，再經信號解壓縮模塊處理后恢復為流信號，恢復出的數字信號為零中頻基帶信號，恢復出的零中頻基帶信號經上混頻濾波模塊得到中頻信號，最后通過D/A轉換為具有連續性的模擬信號。2.如權利要求1所述的通過以太網傳輸測控信號的方法，其特征在于:信號壓縮模塊加入了 AGC功率控制、幀計數、壓縮前后幀長信息。3.如權利要求1所述的通過以太網傳輸測控信號的方法，其特征在于:差錯控制模塊根據網絡質量給最小傳輸幀加入差錯控制信息。4.如權利要求1所述的通過以太網傳輸測控信號的方法，其特征在于:數據塊長度根據信號類型選擇，低速率傳輸時采用短幀，高速率傳輸時采用長幀。5.如權利要求1所述的通過以太網傳輸測控信號的方法，其特征在于:網絡層數據包由網絡層協議頭，傳輸層協議頭和用戶包組成。6.如權利要求5所述的通過以太網傳輸測控信號的方法，其特征在于:一個用戶包針對一個數字信號流的傳輸，多個信號流采用多個用戶包進行傳輸。7.如權利要求1所述的通過以太網傳輸測控信號的方法，其特征在于:數據緩存模塊根據傳輸幀計數進行幀連續性判別、排序及漏幀檢測，當出現漏幀或者緩存區短暫讀空時，接收端插入時域，刪除幀替換原有傳輸幀，保證信號連續。8.如權利要求1所述的通過以太網傳輸測控信號的方法，其特征在于:異常幀處理模塊根據數據緩存模塊中緩存信號數據的幅度、頻率連續特性對傳輸幀數據進行檢查，當傳輸幀數據出現異常時進行拋棄，或者時域刪除幀替換、局部修正處理。9.如權利要求1所述的通過以太網傳輸測控信號的方法，其特征在于:為保證信號的連續性，整個連續傳輸測控信號處理過程由同一控制模塊控制協調完成，控制模塊控制協調數據緩存模塊、異常幀處理模塊和流信號恢復模塊。10.如權利要求1所述的通過以太網傳輸測控信號的方法，其特征在于:數據緩存模塊數據緩存大小根據路由距離、網絡質量選定。
【專利摘要】本發明提出了一種通過以太網傳輸測控信號的方法，利用本發明能夠克服網絡抖動和延遲對信號相位連續性的影響，可以避免直接傳輸數字信號造成網絡資源的浪費。本發明通過下述流程予以實現：模擬測控信號首先通過A/D采樣及數字混頻得到零中頻基帶信號，然后進行多頻點多信號組幀，壓縮處理為最小單位傳輸幀，最小傳輸幀加入差錯控制信息并通過網絡處理模塊后經以太網發送。網絡數據在接收端通過網絡處理模塊解析得到傳輸幀，然后經過數據緩存、時域刪除幀插入、差錯控制和異常幀處理等模塊進行針對信號相位連續性的處理，再經信號解壓縮恢復出零中頻基帶信號，最后由混頻和D/A處理得到模擬信號。
【IPC分類】H04L12/885
【公開號】CN105376179
【申請號】CN201510674364
【發明人】曾富華, 劉敏, 黃英, 黃凌
【申請人】中國電子科技集團公司第十研究所
【公開日】2016年3月2日
【申請日】2015年10月18日