多通道幅相测试系统人机交互软件的设计和实现,此文是一篇人机交互论文范文,为你的毕业论文写作提供有价值的参考。
人机交互论文参考文献：
摘 要：针对目前卫星数字多波束天线的通道不一致问题,该文在多通道幅相测试系统平台上设计了人机交互软件,帮助实现对通道间幅相误差的测量.该文将多通道幅相测试系统人机交互软件程序分为配置模块、校准模块和测试模块三部分,并分别给出了具体的设计方案.
关键词：多通道幅；人机交互；PCIe通信
中图分类号：TP311 文献标识码：A 文章编号：1009-3044（2017）34-0096-02
1 概述
当前,我国的科学技术不断发展进步,其中卫星多波束天线设计已经在卫星通讯中得到了很大的应用,显著地降低了卫星通讯成本,提高了卫星的综合性能[1].对于波束形成算法主要是借助于大量精准的电路系统来实现,其中多通道接收机在波束天线系统中占据重要组成,这种组合的最大优势是可以显著的提升系统抗击幅相误差的能力[2].通常来讲通道频道的不一致往往会引发系统产生通道差异,导致波束形状发生变化,信号波束主瓣电平降低,副瓣电平升高,最终会出现波束的指向精度下降.因此在卫星数字多波束天线技术中最核心的技术也就是准确测量通道间幅相误差.
在此研究背景下,本文主要是针对多通道幅相测试系统人机交互软件展开研究.
2 多通道幅相测试系统人机交互软件的基本功能
多波束幅相分布特性测试是针对多波束形成的网络在馈源阵端面上的相对幅相关系进行测试,例如同频波束测试、非同频波束测试和全通道幅相特性测试.对于同频波束,其主要是针对通道内幅相分布测试和通道间幅相分布测试；而非同频波束主要是测试通道间幅相分布；进行全通道幅相特性测试时,需要在馈源阵列端加入天线模拟器,然后对天线模拟器的波束端口展开幅相性能测试.
整个测试系统的实现主要是依据码分多址原理,每组扩频码分别对应一路波束信号,多组正交扩频码对应多个不同的波束信号,其主要的测试对象为用户链路、前向链路和返向链路,测试系统的主要装备如表1.
故人机交互软件主要应该包括如下功能：前向单、多波束通道间幅相一致性测试相应功能；前向多波束通道内幅相一致性测试相应功能；返向单、多波束通道间幅相一致性测试相应功能；通道幅频特性监视相应功能；校准功能.
3 多通道幅相测试系统人机交互软件的设计
3.1 系统总体设计
在通过人机交互软件对不同情形下的通道测试时,需要首先分析各个通道波束间幅相的关系,并配置对应的模块,例如配置模块、校准模块和测试模块.配置模块最主要的作用就是设置各个通道分量点的测试频点和幅相关系,以及用户对信号调理网络的衰减设置.另外还可以根据需要通过粗校准和细校准来校准测试频点,进而保证测试频点的准确度,最终保证幅相关系测量的绝对精准.用户通过校准模块可以实时监控幅相并根据实际需要进行校准,为了保证校准的准确性,可以通过迭代算法进行多次校准,保证测试结果与用户实际需求相接近.测试模块拥有离线校准功能,可以最大程度上保证测试结果的精准度,并对测试的结果进行存储.整个系统各个功能没款如图1所示.
3.2 配置模块设计
配置模块在完成基本的配置之后,会通过设置的通信系统协议将用户的选择以及配置关系传输给对应的信号产生/处理组合模块,具体的通信协议设计在下文中将会做具体的讲解.此外,为了保证测试结果出现偏差,配置模块也具有偏频校准功能,其校准主要分为两个步骤：第一,利用粗校准将频偏估计到[1.7Hz]范围以内,第二步进一步的通过细校准将上述的校准值进一步的精准至[0.0007Hz].
3.3 校准模块设计
校准模块的主要任务是对幅相测试结果的在线实时校准.首先接收测量数据,经过解相关算法结算后进行数据分析处理模块,最终显示出测试通道各波束的相对相位和幅度关系,并以极坐标图表示.
3.4 测试模块设计
该模块的数据解算处理与显示过程详见配置模块和校准模块.在测试模块,通过对比测得的相对幅相关系自动生成幅相测试系统的离线校准值,载入此离线校准值后系统即可实现离线校准功能,进一步保证了测量系统的准确性.
4 多通道幅相测试系统人机交互软件的实现
4.1 多通道幅相测试系统的组成
多通道幅相测试系统主要包含信号处理组合、频率源模块、信号调理网络和一个作为底层硬件平台的上位机.其中处理组合包括7个多通道信号产生模块和1个多通道信号采集与分析模块.上位机主要是针对测试设备的工作状态,测试结果进行控制,并保证信号处理部分电力的正常.多通道幅相测试系统组成如图2所示.
其中,人机交互软件功能在上位机上实现,上位机供电功能主要是以[PCIE]接口实现,并且通过这个接口实现数据的传输,信号的处理以及控制功能和测试结果的交换.本次的测试系统根据实际的测试波束频段的不同主要分为中频测试和射频测试.中频测试需要配置36个通道和8波束的间幅相关系,并对数据进行处理；射频测试模式下只需要配置单通道和双通道8波束的间幅相关系和数据处理.
4.2 人机交互软件的通信方式
本上位机系统使用的通信方式是PCIe接口,使用者通过操作界面选择载入多通道多波束的幅相频配置内容,并接收信号采集与分析组合回传的测试结果,进行解算后通过显示屏进行显示.
PCIe通信是一种广泛使用且实用的通信方式,其主要的特征是线路简单,灵活性强,可靠度高,因此在通讯设计中应用非常的普及.当前计算机串行通信已经广泛的运用于数据通信、故障检测等领域,尤其是在[Windows]下的[PCIe]通信,其可以最大程度上发挥[Windows]软件优势,可以在线实现多个任务的数据处理和传输.
4.3 人机交互软件的通信协议设计
通信协议最主要的目的是为了保证与[FPGA]信息传输的准确性.在制定通信协议时必须要保证其具有一定的通用性,并且傳输的效率较高,后期可以根据需要进行功能扩展.根据具体传输内容的差异可以将通讯协议分为四大类：接受通道信息协议、配置通道信息协议、频率校准协议和通道衰减配置协议.
为接收通道信息协议,本研究在某一帧组中,用帧头[9F]和帧尾[FFFF]来标志一帧数据信息的开始和结束.通过命令判断字表征传输信息的种类,以捕获标志表示其是否成功捕获,以波束选择帧来筛选有效信息,而测试模式帧主要是用来区分测试结果是通过哪一测试模式得到的以及片选帧标志测试结果属于哪个通道,其后面的[64]字节是该测试通道内[8]个分量的幅相关系.具体过程如下图3.
接收通道信息协议,同样,用帧头9F和帧尾FFFFFF来标志一帧数据信息的开始和结束.用命令判断字来表示传输信息的种类,分量判断帧表示用户选择配置了哪几个分量的数据信息,测试模式帧用来区分用户选择的测试模式,片选帧标志此帧数据是属于指定通道的配置信息,其后面的208字节是该测试通道内8个分量的幅度相位,收板频率控制字和步进,以及发板的频率控制字.接收通道信息协议如图4所示.
当传递的信息变为频率校准收发信息或是通道衰减配置信息时,只需要改变命令判断字、测试模式等帧内的信息,这样就可以在帧结构不变的情况下,传递多种信息,满足了通信协议的通用性和可扩展性.
5 结论
本文针对多通道幅相测试系统进行人机交互软件设计,从测试功能出发,将软件程序分成了配置模块、校准模块和测试模块三部分.并在软件设计的基础上,完成了人机交互软件平台,给出具体的通信方式、通信协议和使用流程,保证用户可以通过简单的控件操作完成测试系统的全部测试功能.
参考文献：
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结论：关于对写作人机交互论文范文与课题研究的大学硕士、相关本科毕业论文人机交互论文开题报告范文和相关文献综述及职称论文参考文献资料下载有帮助。
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