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CN113472364B - 一种多频段自适应遥测信号解调方法 - Google Patents

一种多频段自适应遥测信号解调方法 Download PDF

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CN113472364B CN202110658148.4A CN202110658148A CN113472364B CN 113472364 B CN113472364 B CN 113472364B CN 202110658148 A CN202110658148 A CN 202110658148A CN 113472364 B CN113472364 B CN 113472364B
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Abstract

一种多频段自适应遥测信号解调方法，包括：采用直接上变频发射电路将要发送的信号调制到中频，基带信号和本振信号进行混频，以载波的形式由发射天线发出，接收电路通过接收天线接收回波信号，并对回波信号进行解调，提取信号编码信息；针对不同的发送的信号或回波信号进行不同的频率调制，从第二视频帧图像开始计算第k帧图像与第k‑1帧图像的关系度系数Ck，所述发射天线和所述接收天线为可伸缩调节天线。本发明解决了现有的遥测信号传输效率较低，较多冗余信息的传输大大占据了带宽资源，现有技术中没有根据传输数据特征信息，进行区别性的频率传输常采用设定多个天线，导致灵活度和设备空间利用率非常地低的问题，该方法在可控性、传输时效性、减少数据冗余性方面大大增强，增强用户体验。

Description

一种多频段自适应遥测信号解调方法
技术领域
本发明涉及遥测信号通信技术领域，具体涉及一种多频段自适应遥测信号解调方法。
背景技术
传统基带设备设计的输入和输出中频频段多为单一载波频率，在此类设备中，如果需要接收和解调更高码速率的遥测信号时，就需要更大的带宽，如果载波频率单一，受限于滤波器等硬件设计，制造难度和制造成本，就可能出现基带设备设计的单一载波频率不能承担接收和解调更高码速率遥测信号的问题，导致原来基带设备中设计的单一载波频率的中频频段在遥测高码速率的需求下变成了低载波频率。比如基带设备的载波频率是70MHz，带宽需求是140MHz，那这个滤波器带宽得覆盖0-140MHz的频谱，设计和制造载波频率这么低的宽带滤波器难度很大。此时就会发生基带设备无法适应新的遥测信号需求，设备应用范围受到限制。
且现有的遥测信号传输效率较低，较多冗余信息的传输大大占据了带宽资源，现有技术中没有根据传输数据特征信息，进行区别性的频率传输，以及去掉冗余性的传输信息的方式，传输效率有待提高，且在信号接收时不同频率的信号接收存在一定的技术难点，目前常采用设定多个天线，导致灵活度和设备空间利用率非常地低，且现有的传输信号的编码以及解调方式亟待加强。
发明内容
为解决上述技术问题，本发明提供了一种多频段自适应遥测信号解调方法，该方法通过对针对不同的发送的信号或回波信号进行不同的频率调制，以及减少冗余信息的传输，使得遥测信号的传输解调效率大幅提升。本发明解决了现有的遥测信号传输效率较低，较多冗余信息的传输大大占据了带宽资源，现有技术中没有根据传输数据特征信息，进行区别性的频率传输常采用设定多个天线，导致灵活度和设备空间利用率非常地低的问题，该方法在可控性、传输时效性、减少数据冗余性方面大大增强，增强用户体验，其通过以下方案实现：
一种多频段自适应遥测信号解调方法，包括：采用直接上变频发射电路将要发送的信号调制到中频，基带信号和本振信号进行混频，以载波的形式由发射天线发出，接收电路通过接收天线接收回波信号，并对回波信号进行解调，提取信号编码信息；其中，发送的信号或回波信号包括对摄像机、监视器、计算机的控制参数信号，以及摄像机拍摄的图像视频信号、监视器产生的监控参数信号、计算机处理过程参数信号，而针对不同的发送的信号或回波信号进行不同的频率调制，针对控制参数信号、监控参数信号、计算机处理过程参数信号采用高频采样编码；针对摄像机拍摄的图像视频信号，进行预处理，然后对预处理后的图像视频信号采用不同于控制参数信号的频率采样编码；预处理过程如下：实时获取遥测视频帧图像，并计算每一幅图像的水平值、图像方差值、图像分离度值，从第二视频帧图像开始计算第k帧图像与第k-1帧图像的关系度系数Ck，若关系度系数小于阈值则表示该帧图像与上一帧图像无变化不进行编码传输，接收信号端保持与上一帧图像一致；若关系度系数大于阈值C，则对当前图像与上一帧图像每个像素位置(x,y)的灰度值之差大于Z的位置数据进行编码传输；
Figure GDA0003579208300000021
遥测图像比例值为：
Figure GDA0003579208300000022
M为象素总数，N(l)为灰度级为l的象素数，l＝1，2，…L-1为图像的灰度级；
遥测图像的水平值:
Figure GDA0003579208300000023
遥测图像方差值:
Figure GDA0003579208300000031
遥测图像分离度值:
Figure GDA0003579208300000032
其中，针对不同的发送的信号或回波信号进行不同的频率调制，所述发射天线和所述接收天线为可伸缩调节天线，可自动调节辐射组件的形状和纬度，自适应接收信号频段。
优选地，所述预处理还包括采用自适应维纳滤波器进行去噪。
优选地，所述编码传输采用卷积编码与RS编码级联，包括对输入信息的RS编码、交织、卷积编码，最后送至传输信道。
优选地，所述调制到中频包括采用两级数字衰减器，采用级联的方式；采用匹配放大器。
优选地，所述本振信号首先通过鉴相器取出输出信号与输入信号之间的相位差，并将该相位差转换成误差电压，然后通过环路滤波器滤除高频干扰信号，使得锁相环的输出与输入信号频差为零。
优选地，所述可伸缩调节天线，通过自动调节辐射组件的形状和纬度，接收到与相应天线状态相同频率的信号后，将该信号送入下变频单元处理，实现接收数据的多频段同步采集，并将采集的信号输入到信息处理模块。
优选地，所述将要发送的信号调制到中频，包括对将要发送的信号采用零阶椭圆球面波信号PSWFs形式进行处理，并采用改进的多符号检测MSD和Turbo乘积码TPC进行带宽选择，通过相位网格图搜索最小曼哈顿距离所对应的路径，通过对若干周期内接收信号的路径进行联合计算来实现检测，将其对应的码元序列作为解调结果输出，TPC对具有特定帧格式的遥测数据进行编码。
与现有技术相比，本发明的技术方案具有以下有益效果：
1、通过对遥测图像的关系度系数Ck的计算判断，减少冗余信息的传输，使得传输效率大大提升，减少了对带宽资源的使用。
2、本发明通过针对不同的发送的信号或回波信号进行不同的频率调制，对精确度要求较高的数据信号尽量减少失真，而针对视频图像信息其设计较多不变化像素，通过合适的频率进行采样信号的传输，使得带宽利用率得到大幅度提升；即针对控制参数信号、监控参数信号、计算机处理过程参数信号采用高频采样编码；针对摄像机拍摄的图像视频信号采用较为合适的频率编码，使得传输效率大幅提升，增强用户体验。
3、可伸缩调节天线用于多频段自适应解调的设置，通过可自动调节辐射组件的形状和纬度，自适应接收信号频段，系统结构逻辑灵活性较强，有较大延展性，可通过自动调节天线方式实现多个频率信号的识别接收。
4、本发明将零阶椭圆球面波信号PSWFs与改进的多符号检测MSD和Turbo乘积码TPC结合，进行信号的解调调制，能够充分利用零阶椭圆球面波信号的最佳时频能量聚集性、时间带宽积灵活可控的优良基础特性，并合理选择遥测系统的中频带宽参数，多符号检测MSD通过采样曼哈顿距离，大大提升了准确性。
附图说明
图1是本发明方法整体流程图；
具体实施方式
本领域技术人员理解，如背景技术所言，传统的遥测信号传输效率较低，较多冗余信息的传输大大占据了带宽资源，现有技术中没有根据传输数据特征信息，进行区别性的频率传输，以及去掉冗余性的传输信息的方式，传输效率有待提高，且在信号接收时不同频率的信号接收存在一定的技术难点，目前常采用设定多个天线，导致灵活度和设备空间利用率非常地低，且现有的传输信号的编码以及解调方式亟待加强。因此，本发明实施例提供了一种一种多频段自适应遥测信号解调方法，方法通过对针对不同的发送的信号或回波信号进行不同的频率调制，以及减少冗余信息的传输，使得遥测信号的传输解调效率大幅提升。本发明解决了现有的遥测信号传输效率较低，较多冗余信息的传输大大占据了带宽资源，现有技术中没有根据传输数据特征信息，进行区别性的频率传输常采用设定多个天线，导致灵活度和设备空间利用率非常地低的问题，该方法在可控性、传输时效性、减少数据冗余性方面大大增强，增强用户体验。为使本发明的上述目的、特征和有益效果能够更为明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施例做详细的说明。显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例，基于本发明中的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1
如图1所示，本发明实施例提供了一种多频段自适应遥测信号解调方法，包括：采用直接上变频发射电路将要发送的信号调制到中频，基带信号和本振信号进行混频，以载波的形式由发射天线发出，接收电路通过接收天线接收回波信号，并对回波信号进行解调，提取信号编码信息；其中，发送的信号或回波信号包括对摄像机、监视器、计算机的控制参数信号，以及摄像机拍摄的图像视频信号、监视器产生的监控参数信号、计算机处理过程参数信号，而针对不同的发送的信号或回波信号进行不同的频率调制，针对控制参数信号、监控参数信号、计算机处理过程参数信号采用高频采样编码；针对摄像机拍摄的图像视频信号，进行预处理，然后对预处理后的图像视频信号采用不同于控制参数信号的频率采样编码；预处理过程如下：实时获取遥测视频帧图像，并计算每一幅图像的水平值、图像方差值、图像分离度值，从第二视频帧图像开始计算第k帧图像与第k-1帧图像的关系度系数Ck，若关系度系数小于阈值则表示该帧图像与上一帧图像无变化不进行编码传输，接收信号端保持与上一帧图像一致；若关系度系数大于阈值C，则对当前图像与上一帧图像每个像素位置(x,y)的灰度值之差大于Z的位置数据进行编码传输；
Figure GDA0003579208300000051
遥测图像比例值为：
Figure GDA0003579208300000052
M为象素总数，N(l)为灰度级为l的象素数，l＝1，2，…L-1为图像的灰度级；
遥测图像的水平值:
Figure GDA0003579208300000061
遥测图像方差值:
Figure GDA0003579208300000062
遥测图像分离度值:
Figure GDA0003579208300000063
其中，针对不同的发送的信号或回波信号进行不同的频率调制，所述发射天线和所述接收天线为可伸缩调节天线，可自动调节辐射组件的形状和纬度，自适应接收信号频段。
在一些实施例中，所述预处理还包括采用自适应维纳滤波器进行去噪。
在一些实施例中，所述编码传输采用卷积编码与RS编码级联，包括对输入信息的RS编码、交织、卷积编码，最后送至传输信道。
在一些实施例中，所述调制到中频包括采用两级数字衰减器，采用级联的方式；采用匹配放大器。
实施例2
在一些实施例中：采用二次变频发射电路将要发送的信号调制到中频，基带信号和本振信号进行混频，以载波的形式由发射天线发出，接收电路通过接收天线接收回波信号，并对回波信号进行解调，提取信号编码信息；其中，发送的信号或回波信号包括对摄像机、监视器、计算机的控制参数信号，以及摄像机拍摄的图像视频信号、监视器产生的监控参数信号、计算机处理过程参数信号，而针对不同的发送的信号或回波信号进行不同的频率调制，针对控制参数信号、监控参数信号、计算机处理过程参数信号采用高频采样编码；针对摄像机拍摄的图像视频信号，进行预处理，然后对预处理后的图像视频信号采用不同于控制参数信号的频率采样编码；预处理过程如下：实时获取遥测视频帧图像，并计算每一幅图像的水平值、图像方差值、图像分离度值，从第二视频帧图像开始计算第k帧图像与第k-1帧图像的关系度系数Ck，若关系度系数小于阈值则表示该帧图像与上一帧图像无变化不进行编码传输，接收信号端保持与上一帧图像一致；若关系度系数大于阈值C，则对当前图像与上一帧图像每个像素位置(x,y)的灰度值之差大于Z的位置数据进行编码传输；其余位置保持与原始数据一致。
Figure GDA0003579208300000071
遥测图像比例值为：
Figure GDA0003579208300000072
M为象素总数，N(l)为灰度级为l的象素数，l＝1，2，…L-1为图像的灰度级；
遥测图像的水平值:
Figure GDA0003579208300000073
遥测图像方差值:
Figure GDA0003579208300000074
遥测图像分离度值:
Figure GDA0003579208300000075
其中，针对不同的发送的信号或回波信号进行不同的频率调制，所述发射天线和所述接收天线为可伸缩调节天线，可自动调节辐射组件的形状和纬度，自适应接收信号频段。
在一些实施例中，所述本振信号首先通过鉴相器取出输出信号与输入信号之间的相位差，并将该相位差转换成误差电压，然后通过环路滤波器滤除高频干扰信号，使得锁相环的输出与输入信号频差为零。
在一些实施例中，所述可伸缩调节天线，通过自动调节辐射组件的形状和纬度，接收到与相应天线状态相同频率的信号后，将该信号送入下变频单元处理，实现接收数据的多频段同步采集，并将采集的信号输入到信息处理模块。
在一些实施例中，所述将要发送的信号调制到中频，包括对将要发送的信号采用零阶椭圆球面波信号PSWFs形式进行处理，并采用改进的多符号检测MSD和Turbo乘积码TPC进行带宽选择，通过相位网格图搜索最小曼哈顿距离所对应的路径，通过对若干周期内接收信号的路径进行联合计算来实现检测，将其对应的码元序列作为解调结果输出，TPC对具有特定帧格式的遥测数据进行编码。
本发明的一种多频段自适应遥测信号解调方法，通过对遥测图像的关系度系数Ck的计算判断，减少冗余信息的传输，使得传输效率大大提升，减少了对带宽资源的使用。本发明通过针对不同的发送的信号或回波信号进行不同的频率调制，对精确度要求较高的数据信号尽量减少失真，而针对视频图像信息其设计较多不变化像素，通过合适的频率进行采样信号的传输，使得带宽利用率得到大幅度提升；即针对控制参数信号、监控参数信号、计算机处理过程参数信号采用高频采样编码；针对摄像机拍摄的图像视频信号采用较为合适的频率编码，使得传输效率大幅提升，增强用户体验。本发明将零阶椭圆球面波信号PSWFs与改进的多符号检测MSD和Turbo乘积码TPC结合，进行信号的解调调制，能够充分利用零阶椭圆球面波信号的最佳时频能量聚集性、时间带宽积灵活可控的优良基础特性，并合理选择遥测系统的中频带宽参数，多符号检测MSD通过采样曼哈顿距离，大大提升了准确性。可伸缩调节天线的设置，通过可自动调节辐射组件的形状和纬度，自适应接收信号频段，系统结构逻辑灵活性较强，有较大延展性，可通过自动调节天线方式实现多个频率信号的识别接收。
虽然本发明披露如上，但本发明并非限定于此。任何本领域技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，均可作各种更动与修改，因此本发明的保护范围应当以权利要求所限定的范围为准。

Claims (7)

1.一种多频段自适应遥测信号解调方法，其特征在于，包括：采用直接上变频发射电路将要发送的信号调制到中频，基带信号和本振信号进行混频，以载波的形式由发射天线发出，接收电路通过接收天线接收回波信号，并对回波信号进行解调，提取信号编码信息；其中，发送的信号或回波信号包括对摄像机、监视器、计算机的控制参数信号，以及摄像机拍摄的图像视频信号、监视器产生的监控参数信号、计算机处理过程参数信号，而针对不同的发送的信号或回波信号进行不同的频率调制，针对控制参数信号、监控参数信号、计算机处理过程参数信号采用高频采样编码；针对摄像机拍摄的图像视频信号，进行预处理，然后对预处理后的图像视频信号采用不同于控制参数信号的频率采样编码；预处理过程如下：实时获取遥测视频帧图像，并计算每一幅图像的水平值、图像方差值、图像分离度值，从第二视频帧图像开始计算第k帧图像与第k-1帧图像的关系度系数Ck，若关系度系数小于阈值则表示该帧图像与上一帧图像无变化不进行编码传输，接收信号端保持与上一帧图像一致；若关系度系数大于阈值C，则对当前图像与上一帧图像每个像素位置(x,y)的灰度值之差大于Z的位置数据进行编码传输；
Figure FDA0003579208290000011
遥测图像比例值为：
Figure FDA0003579208290000012
l＝1，2，…L-1
M为象素总数，N(l)为灰度级为l的象素数，l＝1，2，…L-1为图像的灰度级；
遥测图像的水平值:
Figure FDA0003579208290000013
遥测图像方差值:
Figure FDA0003579208290000014
遥测图像分离度值:
Figure FDA0003579208290000015
其中，针对不同的发送的信号或回波信号进行不同的频率调制，所述发射天线和所述接收天线为可伸缩调节天线，可自动调节辐射组件的形状和纬度，自适应接收信号频段。
2.根据权利要求1所述的一种多频段自适应遥测信号解调方法，其特征在于，所述预处理还包括采用自适应维纳滤波器进行去噪。
3.根据权利要求1所述的一种多频段自适应遥测信号解调方法，其特征在于，所述编码传输采用卷积编码与RS编码级联，包括对输入信息的RS编码、交织、卷积编码，最后送至传输信道。
4.根据权利要求1所述的一种多频段自适应遥测信号解调方法，其特征在于，所述调制到中频包括采用两级数字衰减器，采用级联的方式；采用匹配放大器。
5.根据权利要求1所述的一种多频段自适应遥测信号解调方法，其特征在于，所述本振信号首先通过鉴相器取出输出信号与输入信号之间的相位差，并将该相位差转换成误差电压，然后通过环路滤波器滤除高频干扰信号，使得锁相环的输出与输入信号频差为零。
6.根据权利要求1所述的一种多频段自适应遥测信号解调方法，其特征在于，所述可伸缩调节天线，通过自动调节辐射组件的形状和纬度，接收到与相应天线状态相同频率的信号后，将该信号送入下变频单元处理，实现接收数据的多频段同步采集，并将采集的信号输入到信息处理模块。
7.根据权利要求1所述的一种多频段自适应遥测信号解调方法，其特征在于，所述将要发送的信号调制到中频，包括对将要发送的信号采用零阶椭圆球面波信号PSWFs形式进行处理，并采用改进的多符号检测MSD和Turbo乘积码TPC进行带宽选择，通过相位网格图搜索最小曼哈顿距离所对应的路径，对若干周期内接收信号的路径进行联合计算来实现检测，将其对应的码元序列作为解调结果输出，TPC对具有特定帧格式的遥测数据进行编码。
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