专利名称：光电经纬仪无线通讯系统数据传输延迟时间的检测方法
光电经纬仪无线通讯系统数据传输延迟时间的检测方法技术领域
本发明属于光电检测技术领域中涉及的一种光电经纬仪无线通讯系统数据传输 延迟时间的检测方法。
背景技术：
光电经纬仪广泛应用于飞行目标的外弹道轨迹参数测量，并兼顾飞行目标姿态的 实时测量，是重要的靶场光电测试设备。伴随着靶场测试需求的不断提高，光电经纬仪也迎 来了飞速的发展，传统的地基式光电经纬仪已经无法满足测试要求，具备更高机动性的车 载光电经纬仪成为设计的主流，为了进一步提高车载光电经纬仪布站的灵活性和时效性， 无线通讯代替传统的电缆和光纤通讯成为车载光电经纬仪站间通讯的首选方案。无线通讯 系统较光纤等有线通讯系统具有机动性强、布站简单等优点，然而其稳定性和抗干扰能力 的不足也不容忽视，具体表现之一就是其数据传输延迟时间的不稳定性，由于靶场环境的 实时变化以及传输数据量的实时差异，光电经纬仪图像数据的站间传输存在着不固定的时 间延迟，而这种延迟会一定程度上影响光电经纬仪测量系统的整体运行，因此，如何有效的 检测靶场无线通讯系统数据传输延迟时间成为亟待解决的技术问题。
传统的数据传输延迟时间检测方法采用不同站间的计算机利用拼通操作传输固 定的数据包，并通过计算机显示的链路延迟时间来作为无线通讯系统数据传输延迟时间的 判断依据，这种方法传输的数据量小且固定，无法模拟光电经纬仪站间数据传输的真实情 况，因此，提供一种基于实际使用条件下的无线通讯系统数据传输延迟时间检测方法势在 必行。发明内容
本发明的目的是针对现有靶场无线通讯系统数据传输延迟时间检测方法的不足， 特设计一种基于光电测量系统实际使用条件下的无线通讯系统数据传输延迟时间的检测 方法。
本发明要解决的技术问题是提供一种光电经纬仪无线通讯系统数据传输延迟时 间的检测方法。解决技术问题的技术方案，如
图1所示，包括建立高精度时钟靶标1、完成光 电经纬仪靶场布站，主站与各分站间建立无线通讯链路2、在各分站放置高精度时钟靶标， 使各时钟靶标在对应分站光电经纬仪视场内成像清晰3、建立高精度授时卡，并集成于主站 图像接收计算机中4、开启无线通讯系统，实现主站与各分站间图像数据实时传输5、主站 接收图像并提取时间信息，与主站授时卡时间信息做差，并完成差值存储6、持续传输数据 2小时，对每帧图像数据按步骤6的操作完成差值存储7、对差值序列进行数据处理，得出数 据传输延迟最长时间、平均时间及方差指标8，从而完成光电经纬仪无线通讯系统数据传输 延迟时间评估，具体方法步骤为
步骤一、建立一套高精度时钟靶标1 ；如图2所示，包括中央控制器9、GPS接收机 10、温补晶振11、FLASH存储器12、驱动电路13、LED显示屏14、电源系统15。电源系统15分别与其它各模块相连，为系统供电，GPS接收机10与中央控制器9连接，双向传输信号， 温补晶振11的输出端与中央控制器9的I/O端口相连，中央控制器9与FLASH存储器12 以SPI方式连接，双向传输信息，中央控制器9的输出端与驱动电路13的输入端连接，驱动 电路13的输出端与LED显示屏14的输入端连接。中央控制器9采用现场可编程门阵列 (FPGA)实现，其主要功能是结合GPS接收机10和温补晶振11实现ms级的时间录入，并通 过驱动电路驱动LED显示屏，实现ms级时间信息的显示，屏幕刷新周期为Ims ；GPS接收机 10向中央控制器9提供精确的时间信息和Ipps脉冲，Ipps秒脉冲用于校正温补晶振的边 沿儿；温补晶振11用于向中央控制器9提供高稳定度的输入频率，中央控制器9根据温补 晶振11的输入频率完成分频，从而实现ms级授时；FLASH存储器12用于存储中央控制器9 的程序代码，系统上电时为中央控制器9加载程序；驱动电路13接收中央控制器9的输出 时间码，并驱动LED显示屏完成时间显示；LED显示屏14用于显示ms级精度时间信息，其 显示格式是“时分秒毫秒”；
步骤二、完成光电经纬仪靶场布站，主站与各分站间建立无线通讯链路2 ；—个完 整的光电经纬仪测量系统通常由一个主站和两个或多个分站组成，主站主要对各分站传送 来的数据信息进行处理、存储，并向各分站下达指令，协调各分站工作，每个分站有一个光 电经纬仪，用于进行实际观测；光电经纬仪测量系统根据具体执行任务的情况完成灵活布 站，对各分站进行编号，并在主站与各分站间建立稳定的无线通讯链路，保持无线通讯系统 的信噪比在50 % 90 %，可以实现数据传输；
步骤三、在各分站放置高精度时钟靶标，使各分站的时钟靶标对应分站光电经纬 仪视场内成像清晰3 ；时钟靶标需正对相应分站光电经纬仪的主镜，适当调整靶标与分站 光电经纬仪主镜的距离，保证显示器清晰的分辨出靶标显示的时间信息；
步骤四、建立高精度授时卡，并集成于主站图像接收计算机中4 ；高精度授时卡结 构如图3所示，包括中央控制器16、GPS接收机17、温补晶振18、FLASH存储器19、PCI接口 电路20、电源系统21。电源系统21分别与其它各模块相连，为系统供电，GPS接收机17与 中央控制器16连接，双向传输信号，温补晶振18的输出端与中央控制器16的I/O端口相 连，中央控制器16与FLASH存储器19以SPI方式连接，双向传输信号，中央控制器16的I/ 0端口与PCI接口电路20的端口对应连接。中央控制器16采用现场可编程门阵列(FPGA) 实现，其主要功能是结合GPS接收机17和温补晶振18实现ms级的时间录入，并通过PCI 接口电路20利用计算机的PCI总线将ms级时间码传送至图像接收计算机中，数据刷新周 期为Ims ；GPS接收机17向中央控制器16提供精确的时间信息和Ipps脉冲，Ipps秒脉冲 用于校正温补晶振的边沿儿；温补晶振18用于向中央控制器16提供高稳定度的输入频率， 中央控制器16根据温补晶振18的输入频率完成分频，从而实现ms级授时；FLASH存储器 19用于存储中央控制器16的程序代码，系统上电时为中央控制器16加载程序；PCI接口电 路20将中央控制器输出的ms级时间信息编码通过PCI总线传输至图像接收计算机中，其 传输格式是“时分秒毫秒”；
步骤五、开启无线通讯系统，实现各分站图像数据对主站实时传输5 ；将各分站采 集的靶标图像实时传输至主站图像采集计算机中；
步骤六、主站接收图像并提取时间信息，与主站授时卡时间信息做差，并完成差值 存储6 ；主站图像接收计算机实时接收各分站传输的时钟靶标图像，从图像中提取出ms级5时间信息tif，同时通过图像接收计算机的高精度授时卡读入此刻的当地ms级精确时间tiz， 并求取两时间之差Ati = tiz_tif，Ati既是该图像在无线通讯系统中传输的总延时，将Ati 存入图像接收计算机的指定位置；
步骤七、持续传输数据2小时，对每帧图像数据按步骤6的操作完成差值存储7 ； 保持2小时无线数据传输，重复执行步骤六操作，记录每帧时钟靶标图像数据传输总延时 Ati,并根据分站的不同对各分站图像数据传输总延时Ati进行分别存储，从而形成N个 分站无线通讯数据传输延迟时间序列{ Δ tj，N为光电经纬仪测量系统分站总数；
步骤八、对差值序列进行数据处理，得出数据传输延迟最长时间、平均时间及方 差指标8;对N个分站无线通讯数据传输延迟时间序列{AtJ分别进行数据处理，得出每 .个分站与主站无线通讯图像数据传输的最长延迟时间Atfmax、延迟平均时间
权利要求
1.光电经纬仪无线通讯系统数据传输延迟时间的检测方法，其特征在于包括建立高 精度时钟靶标(1)、完成光电经纬仪靶场布站，主站与各分站间建立无线通讯链路O)、在 各分站放置高精度时钟靶标，使各时钟靶标在对应分站光电经纬仪视场内成像清晰(3)、建 立高精度授时卡，并集成于主站图像接收计算机中(4)、开启无线通讯系统，实现主站与各 分站间图像数据实时传输(5)、主站接收图像并提取时间信息，与主站授时卡时间信息做 差，并完成差值存储(6)、持续传输数据2小时，对每帧图像数据按步骤(6)的操作完成差 值存储(7)、对差值序列进行数据处理，得出数据传输延迟最长时间、平均时间及方差指标 (8)，从而完成光电经纬仪无线通讯系统数据传输延迟时间评估，具体方法步骤为步骤一、建立一套高精度时钟靶标⑴；包括中央控制器(9)、GPS接收机(10)、温补晶 振(11)、FLASH存储器(12)、驱动电路(13)、LED显示屏(14)、电源系统(15)；电源系统(15) 分别与其它各模块相连，为系统供电，GPS接收机(10)与中央控制器(9)连接，双向传输信 号，温补晶振(11)的输出端与中央控制器(9)的I/O端口相连，中央控制器(9)与FLASH 存储器(12)以SPI方式连接，双向传输信息，中央控制器(9)的输出端与驱动电路(13)的 输入端连接，驱动电路(13)的输出端与LED显示屏(14)的输入端连接；中央控制器(9)采 用现场可编程门阵列(FPGA)实现，其主要功能是结合GPS接收机(10)和温补晶振(11)实 现ms级的时间录入，并通过驱动电路驱动LED显示屏，实现ms级时间信息的显示，屏幕刷 新周期为Ims ；GPS接收机(10)向中央控制器(9)提供精确的时间信息和Ipps脉冲，Ipps 秒脉冲用于校正温补晶振的边沿儿；温补晶振(11)用于向中央控制器(9)提供高稳定度的 输入频率，中央控制器(9)根据温补晶振(11)的输入频率完成分频，从而实现ms级授时； FLASH存储器(12)用于存储中央控制器(9)的程序代码，系统上电时为中央控制器(9)加 载程序；驱动电路(1 接收中央控制器(9)的输出时间码，并驱动LED显示屏完成时间显 示；LED显示屏(14)用于显示ms级精度时间信息，其显示格式是“时分秒毫秒”；步骤二、完成光电经纬仪靶场布站，主站与各分站间建立无线通讯链路O)；—个完整 的光电经纬仪测量系统通常由一个主站和两个或多个分站组成，主站主要对各分站传送来 的数据信息进行处理、存储，并向各分站下达指令，协调各分站工作，每个分站有一个光电 经纬仪，用于进行实际观测；光电经纬仪测量系统根据具体执行任务的情况完成灵活布站， 对各分站进行编号，并在主站与各分站间建立稳定的无线通讯链路，保持无线通讯系统的 信噪比在50% 90%，可以实现数据传输；步骤三、在各分站放置高精度时钟靶标，使各分站的时钟靶标对应分站光电经纬仪视 场内成像清晰(3)；时钟靶标需正对相应分站光电经纬仪的主镜，适当调整靶标与分站光 电经纬仪主镜的距离，保证显示器清晰的分辨出靶标显示的时间信息；步骤四、建立高精度授时卡，并集成于主站图像接收计算机中(4)；包括中央控制器 (16)、GPS接收机(17)、温补晶振(18)、FLASH存储器(19)、PCI接口电路(20)、电源系统 (21)；电源系统分别与其它各模块相连，为系统供电，GPS接收机(17)与中央控制器 (16)连接，双向传输信号，温补晶振(18)的输出端与中央控制器(16)的I/O端口相连，中 央控制器(16)与FLASH存储器(19)以SPI方式连接，双向传输信号，中央控制器(16)的 I/O端口与PCI接口电路00)的端口对应连接；中央控制器(16)采用现场可编程门阵列 (FPGA)实现，其主要功能是结合GPS接收机(17)和温补晶振(18)实现ms级的时间录入， 并通过PCI接口电路00)利用计算机的PCI总线将ms级时间码传送至图像接收计算机中，Ims ；GPS接收机(17)向中央控制器(16)提供精确的时间信息和Ipps脉 冲，Ipps秒脉冲用于校正温补晶振的边沿儿；温补晶振(18)用于向中央控制器(16)提供 高稳定度的输入频率，中央控制器(16)根据温补晶振(18)的输入频率完成分频，从而实现 ms级授时；FLASH存储器(19)用于存储中央控制器(16)的程序代码，系统上电时为中央控 制器(16)加载程序；PCI接口电路00)将中央控制器输出的ms级时间信息编码通过PCI 总线传输至图像接收计算机中，其传输格式是“时分秒毫秒”；步骤五、开启无线通讯系统，实现各分站图像数据对主站实时传输(5)；将各分站采集 的靶标图像实时传输至主站图像采集计算机中；步骤六、主站接收图像并提取时间信息，与主站授时卡时间信息做差，并完成差值存储 (6)；主站图像接收计算机实时接收各分站传输的时钟靶标图像，从图像中提取出ms级时 间信息tif，同时通过图像接收计算机的高精度授时卡读入此刻的当地ms级精确时间tiz，并 求取两时间之差八、=tlz~tlf, At1既是该图像在无线通讯系统中传输的总延时，将Ati 存入图像接收计算机的指定位置；步骤七、持续传输数据2小时，对每帧图像数据按步骤(6)的操作完成差值存储(7)； 保持2小时无线数据传输，重复执行步骤六操作，记录每帧时钟靶标图像数据传输总延时 Ati,并根据分站的不同对各分站图像数据传输总延时Ati进行分别存储，从而形成N个 分站无线通讯数据传输延迟时间序列{ Δ tj，N为光电经纬仪测量系统分站总数；步骤八、对差值序列进行数据处理，得出数据传输延迟最长时间、平均时间及方差指标 (8)；对N个分站无线通讯数据传输延迟时间序列{AtJ分别进行数据处理，得出每个分η Δ .站与主站无线通讯图像数据传输最长延迟时间Atfmax、延迟平均时间^Γ_台‘以及方差f ηη一 2Zl^-^f) n为分站无线通讯数据传输延迟时间序列{AtJ的容量，从而对光电CTf =—-，η经纬仪测量系统每个分站与主站间无线通讯系统数据传输延迟时间进行客观全面的评价， 最后再将N个分站无线通讯数据传输延迟时间序列组合成一个光电经纬仪测量系统无线 通讯数据传输延迟时间序列，对该序列进行数据处理，得出该光电经纬仪测量系统整体的NxnNxn_ 2图像数据传输最长延迟时间Atsmax，延迟平均时间以及方差^ts — θ"5 —-，NxnNxnNXn为光电经纬仪测量系统无线通讯数据传输延迟时间序列的容量。
全文摘要
光电经纬仪无线通讯系统数据传输延迟时间的检测方法，属于光电检测技术领域中涉及的一种检测方法。要解决的技术问题提供一种光电经纬仪无线通讯系统数据传输延迟时间的检测方法。解决的技术方案包括建立高精度时钟靶标、完成光电经纬仪靶场布站，建立无线通讯链路、在各分站放置高精度时钟靶标，使各时钟靶标在对应分站光电经纬仪视场内成像清晰、主站建立高精度授时卡、实现主站与各分站间图像传输、提取图像时间信息，与主站授时卡时间信息做差，并完成差值存储、持续传输数据2小时，对每帧图像完成差值存储、对差值序列进行数据处理，得出数据传输延迟最长时间、平均时间及方差指标，完成光电经纬仪无线通讯系统数据传输延迟时间评估。
文档编号H04B17/00GK102045121SQ20101054112
公开日2011年5月4日 申请日期2010年11月12日 优先权日2010年11月12日
发明者宁飞, 李俊霖, 李载峰, 贺庚贤 申请人:中国科学院长春光学精密机械与物理研究所