引言

在衛(wèi)星信號(hào)處理領(lǐng)域,，傳統(tǒng)的射頻儀器（例如衛(wèi)星接收機(jī)、頻譜分析儀,、信號(hào)分析儀等）長(zhǎng)期以來(lái)一直是主流的解決方案,。然而，衛(wèi)星技術(shù)的快速發(fā)展帶來(lái)了新的挑戰(zhàn),，尤其是對(duì)高精度,、高帶寬,、實(shí)時(shí)處理以及大容量存儲(chǔ)的需求日益增長(zhǎng)，傳統(tǒng)的射頻儀器在高速信號(hào)的采集,、處理,、存儲(chǔ)等方面開始暴露出越來(lái)越多的局限性。坤馳科技通過較多的實(shí)際案例,，總結(jié)目前衛(wèi)星應(yīng)用在信號(hào)采集、處理,、存儲(chǔ)環(huán)節(jié)面臨三大需求與痛點(diǎn)：

?信號(hào)保真與復(fù)雜環(huán)境的對(duì)抗：衛(wèi)星信號(hào)通常非常微弱,，且易受噪聲干擾。各種波段的衛(wèi)星信號(hào)普遍需要在電離層擾動(dòng),、多徑干擾,、強(qiáng)電磁對(duì)抗等復(fù)雜環(huán)境下維持信號(hào)完整性，但現(xiàn)有的信號(hào)采集設(shè)備由于一開始的定位是“接收設(shè)備”而非“采集設(shè)備”,，所以在采樣精度和動(dòng)態(tài)范圍方面存在不足,，難以準(zhǔn)確捕捉和還原微弱的衛(wèi)星信號(hào)。

?數(shù)據(jù)洪流與處理時(shí)效的博弈：衛(wèi)星信號(hào)通常具有高數(shù)據(jù)速率（例如某高分辨率SAR衛(wèi)星數(shù)據(jù)速率達(dá)1.5Gbps）和復(fù)雜調(diào)制方式（例如QPSK,、16QAM,、OFDM等），然而現(xiàn)有的數(shù)據(jù)處理設(shè)備更多建立在傳統(tǒng)的射頻儀器基礎(chǔ)之上,，在實(shí)時(shí)處理能力,、算法復(fù)雜度、并行計(jì)算與硬件加速等方面普遍存在不足,，難以應(yīng)對(duì)海量數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)處理需求,。

?存儲(chǔ)容量與讀寫速度不足：衛(wèi)星應(yīng)用通常需要長(zhǎng)時(shí)間連續(xù)采集和存儲(chǔ)大量數(shù)據(jù)，例如衛(wèi)星遙感數(shù)據(jù),、衛(wèi)星通信數(shù)據(jù)等?，F(xiàn)有的儀器設(shè)備在存儲(chǔ)容量和讀寫速度方面存在先天的短板，難以滿足大量實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和回放的需求,。存儲(chǔ)容量不足會(huì)導(dǎo)致數(shù)據(jù)丟失,，影響數(shù)據(jù)完整性和可靠性，讀寫速度不足會(huì)導(dǎo)致數(shù)據(jù)傳輸延遲,，影響數(shù)據(jù)處理效率,。

針對(duì)上述需求和痛點(diǎn)，坤馳科技向衛(wèi)星領(lǐng)域的客戶提供了一系列針對(duì)射頻寬帶信號(hào)的采集存儲(chǔ)回放系統(tǒng),，可以完美解決上述問題,。

以某衛(wèi)星客戶的具體案例為例，其低軌衛(wèi)星的信號(hào)范圍在950MHz~2.15GHz（比L波段范圍略大）,，這個(gè)波段的衛(wèi)星信號(hào)在傳輸中具有電離層穿透能力強(qiáng),、自由空間損耗低的優(yōu)勢(shì),。該衛(wèi)星主要從事遙感觀測(cè)和通信服務(wù)，每天產(chǎn)生大量的射頻信號(hào)數(shù)據(jù),，這些數(shù)據(jù)需要被高效地采集,、存儲(chǔ)，并進(jìn)行實(shí)時(shí)或事后分析,，以支持衛(wèi)星任務(wù)的執(zhí)行和后續(xù)研究,。針對(duì)該客戶的信號(hào)采集、存儲(chǔ),、回放需求,，坤馳科技推薦的產(chǎn)品型號(hào)為QTS12331。該產(chǎn)品是一套便攜式寬帶射頻信號(hào)采集系統(tǒng),，其主要組成包括射頻輸入模塊,、中頻采集模塊、FPGA信號(hào)處理單元,、服務(wù)器單元和存儲(chǔ)單元等組成,。

QTS12331系統(tǒng)采用靈活的雙形態(tài)架構(gòu)設(shè)計(jì)，可根據(jù)測(cè)試場(chǎng)景需求配備便攜機(jī)版本或服務(wù)器版本（如圖1所示）,，為用戶提供高效,、精準(zhǔn)的測(cè)試解決方案。便攜機(jī)版本以輕量化設(shè)計(jì)為出發(fā)點(diǎn),，搭載高集成度硬件模塊與抗震加固結(jié)構(gòu),，可在實(shí)驗(yàn)室外完成現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)與動(dòng)態(tài)參數(shù)調(diào)試，特別適合車載測(cè)試,、野外測(cè)試等移動(dòng)作業(yè)場(chǎng)景,。當(dāng)需要進(jìn)行復(fù)雜系統(tǒng)級(jí)驗(yàn)證時(shí)，采用服務(wù)器版本,，可實(shí)現(xiàn)大規(guī)模集成測(cè)試,，也可搭配客戶的其他測(cè)試工具，組成包含衛(wèi)星信號(hào)接收,、采集,、處理、計(jì)算,、分析,、存儲(chǔ)等多個(gè)流程的完整解決方案。

圖 1.左邊為便攜機(jī)版本,，右邊為服務(wù)器版本

其配合使用的上位機(jī)軟件提供軟豐富的二次開發(fā)接口,，支持用戶根據(jù)自身特定需求進(jìn)行定制化應(yīng)用開發(fā)，拓展軟件的功能和應(yīng)用場(chǎng)景,。該軟件主要包括：信號(hào)采集控制,、信號(hào)截獲,、參數(shù)測(cè)量、數(shù)據(jù)存儲(chǔ),、文件管理,、數(shù)據(jù)回放和圖形化展示模塊，參考下圖2所示的上位機(jī)部分功能界面,。

圖 2. 上位機(jī)軟件的部分功能界面圖

QTS12331系統(tǒng)對(duì)于950MHz?2150MHz頻率范圍內(nèi)的模擬量射頻信號(hào)具備采集,、存儲(chǔ)記錄與回放的功能，且采集與回放信號(hào)的瞬時(shí)帶寬高達(dá)500MHz,。該系統(tǒng)能夠?qū)⒉杉降纳漕l信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)據(jù)形式,，通過PCIe接口存儲(chǔ)至計(jì)算機(jī)磁盤陣列，并能利用萬(wàn)兆光纖接口將數(shù)據(jù)傳輸至本地服務(wù)器,。此外,，用戶可以對(duì)存儲(chǔ)在本地服務(wù)器的數(shù)據(jù)進(jìn)行自定義處理或重構(gòu)播放,。QTS12331系統(tǒng)不僅可用于記錄試驗(yàn)現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)（如圖3所示）,，還具備類似示波器的顯示能力以及數(shù)據(jù)導(dǎo)出功能，支持長(zhǎng)時(shí)間不間斷采集,，便于進(jìn)行事后數(shù)據(jù)分析和處理,，因此是衛(wèi)星等寬帶射頻信號(hào)采集領(lǐng)域的理想工具。

圖3. 某客戶在戶外使用QTS12331便攜機(jī)版的場(chǎng)景

結(jié)論

在當(dāng)今數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的時(shí)代,，傳統(tǒng)的臺(tái)式分析儀器由于其固有的架構(gòu)局限性，難以滿足日益增長(zhǎng)的高速實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)處理需求,。QT12331系統(tǒng)憑借其基于高速數(shù)字化儀的設(shè)計(jì),，提供了卓越的數(shù)據(jù)采集和處理能力，為用戶帶來(lái)了更高效,、更精準(zhǔn)的分析體驗(yàn),。該系統(tǒng)不僅能夠應(yīng)對(duì)當(dāng)前衛(wèi)星領(lǐng)域海量數(shù)據(jù)處理的挑戰(zhàn)，還為未來(lái)的技術(shù)升級(jí)和應(yīng)用擴(kuò)展提供了充足的空間,。

對(duì)衛(wèi)星寬帶信號(hào)采集有需求的客戶,，通過采用坤馳科技自研的國(guó)產(chǎn)QT12331系統(tǒng)，可以實(shí)現(xiàn)：

ü提升數(shù)據(jù)處理效率：實(shí)現(xiàn)對(duì)來(lái)自衛(wèi)星高帶寬傳輸下海量數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)采集和處理,，顯著縮短分析時(shí)間,。

ü提高分析精度：該系統(tǒng)利用高速數(shù)字化儀的先進(jìn)特性，獲取更精確的信號(hào)細(xì)節(jié)和分析結(jié)果,。

ü增強(qiáng)系統(tǒng)靈活性：系統(tǒng)具備高度的可配置性和可擴(kuò)展性,，能夠根據(jù)不同衛(wèi)星應(yīng)用的場(chǎng)景進(jìn)行定制化調(diào)整（文中給出的案例只是某L波段的衛(wèi)星應(yīng)用，但不限于此）,。

ü降低總體成本：相比臺(tái)式儀器通用且固化的模塊與功能,，基于模塊化儀器搭建系統(tǒng)的另一個(gè)好處是能夠顯著降低成本。模塊化儀器在功能與配置上可進(jìn)一步細(xì)化,，以及通過軟件操作的方式,，實(shí)質(zhì)上可提高設(shè)備的成本利用率，從而降低采購(gòu)與使用成本,。

綜上所述,，坤馳科技QT12331系統(tǒng)在衛(wèi)星領(lǐng)域可發(fā)揮重要價(jià)值，通過數(shù)個(gè)實(shí)際案例的成功應(yīng)用證明其在采集精度,、數(shù)據(jù)處理,、存儲(chǔ)與回放等方面是不可或缺的工具。隨著衛(wèi)星技術(shù)的不斷發(fā)展,，寬帶采集存儲(chǔ)回放系統(tǒng)有望在未來(lái)的航天任務(wù)中發(fā)揮更為關(guān)鍵的作用,。