CN110806710B - 一种基于多种传感器融合的测控***和测控方法 - Google Patents

一种基于多种传感器融合的测控***和测控方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种基于多种传感器融合的测控***和测控方法，该测控***包括前端传感模块、中央处理及控制模块以及远程服务器。本发明可以在单一***内集成无线射频及音视频等传感模块，完成不同功能的测试，并且嵌入式操作***运行Linux***，可将待测件控制驱动集成于本测试***，这样，在一个测试***内就同时完成了测试测量和控制的工作，对于提高产线测试效率及缩小测试空间具有极大帮助。

Description

一种基于多种传感器融合的测控***和测控方法
技术领域
本发明涉及测控技术领域，尤其涉及一种基于多种传感器融合的测控***和测控方法。
背景技术
多传感器数据融合指的是充分利用不同时间与空间的多传感器信息资源，采用计算机技术对按时序获得的多传感器观测信息在一定准则下加以自动分析、综合、支配和使用，获得对被测对象的一致性解释与描述，以完成所需的决策和估计任务，使***获得比它的各组成部分更优越的性能。多传感器数据融合可以增加测量的可信度，改善***的可靠度，因而在工业和军事等方面得到了广泛的应用。在多传感器***中，各信息源所提供的环境信息即证据都具有一定程度的不确定性，主要表现于证据本身的不完全性；获得证据的不可靠性；表达证据的不严密性；运用证据的不成熟性，以及各种证据的矛盾性。
传统测试测量***仅针对单一类型信号进行测试测量，并且传统测试测量***仅可完成对待测件的测试测量，对待测件的控制需要另外的计算机实现，因此现有的测试测量***具有如下缺陷：
1)单一被测件的不同功能需要不同测试***进行测试；
2)仅可以完成测试测量任务，无法对被测件进行控制；
如何将多传感器数据融合应用到测试测量***中，有效的实现不同功能的测试并同时完成控制的工作已成为了亟需解决的技术问题。
发明内容
有鉴于此，本发明提供一种基于多种传感器融合的测控***和测控方法，本发明的测控***在单一测试***内集成不同类型传感器并且可有效融合，大大降低了测试***体积及成本，并且本发明的测控***将测试测量及待测件控制集成于一个***内，降低***的复杂程度。
为达到上述目的，本申请是通过如下技术方案实现的：
一种基于多种传感器融合的测控***，该测控***包括前端传感模块、中央处理及控制模块以及远程服务器；
所述前端传感模块，与待测件相连接，所述前端传感模块包括射频传感模块、光学传感模块以及声音传感模块；
所述中央处理及控制模块，通过射频线缆与所述前端传感模块连接，所述中央处理及控制模块包括处理器模块、两个数据收发模块、高速传输模块、高速缓冲模块、温度传感模块以及功率传感模块；
所述前端传感模块中的射频传感模块、光学传感模块以及声音传感模块，均采用成熟商用传感器，将采集到的声、光、视频信号转换为电平信号后通过所述射频线缆传输至所述中央处理及控制模块；
所述中央处理及控制模块通过所述数据收发模块接收所述电平信号，并将所述电平信号转换为数字信号，然后通过高速总线传输至所述处理器模块进行数据处理及参数测量；
在测试待测件的接收性能时，所述处理器模块将激励信号通过高速总线传输至所述数据收发模块并转换为模拟信号，再通过所述射频线缆将所述模拟信号输出至所述前端传感模块，所述前端传感模块将所述模拟信号转换为声、光、视频信号后用于激励所述待测件；
所述远程服务器，通过所述高速传输模块与所述中央处理及控制模块建立通信连接，用于接收并存储测试报告。
进一步的，所述中央处理及控制模块中设置有两个数据收发模块，每个数据收发模块均集成两路发射以及两路接收；
所述功率传感模块包括功率传感器单元和ADC单元，经由所述功率传感器单元检波后的电压信号通过所述ADC单元采样后输入所述处理器模块以计算功率值；
所述串口单元，通过所述处理器模块的专用两路UART接口实现。
进一步的，所述前端传感模块中的所述射频传感模块、所述光学传感模块以及所述声音传感模块可并行叠加。
进一步的，所述处理器模块包括逻辑处理部分和嵌入式操作***部分。
进一步的，所述逻辑处理部分与所述嵌入式操作***部分之间通过数据总线通信，完成数据交互，所述逻辑处理部分根据实际需求完成抽取滤波、插值滤波、数字增益、衰减调整、调制、解调、编码、解码处理。
进一步的，所述嵌入式操作***部分运行Linux***，用于包括用户界面、数据分析、流程控制、协议参数测试、射频参数测试、待测件控制及输出传输接口功能。
进一步的，所述待测件的控制驱动程序安装在所述Linux嵌入式操作***中。
一种应用于如上述测控***中的测控方法，其特征在于，该测控方法包括如下步骤：
步骤1、测控***启动，接收用户输入的测试参数，根据所述用户输入的测试参数确定测试模式，并对所述测试***进行初始化参数设置；
步骤2、通过所述待测件的控制驱动与所述待测件建立通信连接，如果通信连接建立成功，则执行步骤3；如果通信连接建立失败，则结束本次测控流程，并返回错误信息；
步骤3、通信连接建立成功后，所述处理器模块控制所述待测件进入所述测试模式，并按照所述初始化参数设置对所述待测件进行测试测量；
步骤4、所述测试测量完成后生成测试报告，并通过高速传输模块将所述测试报告发送给所述远程服务器。
与现有技术相比，本发明的优点在于：本发明可以在单一***内集成无线射频及音视频等传感模块，完成不同功能的测试；并且嵌入式操作***运行Linux***，可将待测件控制驱动集成于本测试***；这样，在一个测试***内就同时完成了测试测量和控制的工作，对于提高产线测试效率及缩小测试空间具有极大帮助。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。
图1为本发明的测控***的组成结构示意图；
图2为本发明的中央处理及控制模块的组成结构示意图；
图3为本发明的测控***的测控流程示意图；
图4为本发明的处理器模块的组成结构示意图。
具体实施方式
这里将详细地对示例性实施例进行说明，其示例表示在附图中。下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本申请相一致的所有实施方式。相反，它们仅是与如所附权利要求书中所详述的、本申请的一些方面相一致的装置和方法的例子。
在本申请使用的术语是仅仅出于描述特定实施例的目的，而非旨在限制本申请。在本申请和所附权利要求书中所使用的单数形式的“一种”、“所述”和“该”也旨在包括多数形式，除非上下文清楚地表示其他含义。还应当理解，本文中使用的术语“和/或”是指并包含一个或多个相关联的列出项目的任何或所有可能组合。
下面将结合附图和实例对本发明作进一步的详细说明。
图1为本发明的测控***的组成结构示意图，本发明的多种传感器融合的测控***包括前端传感模块、中央处理及控制模块以及远程服务器；
所述前端传感模块，与待测件相连接，所述前端传感模块包括射频传感模块、光学传感模块以及声音传感模块；
所述中央处理及控制模块，通过射频线缆与所述前端传感模块连接，所述中央处理及控制模块包括处理器模块、两个数据收发模块、高速传输模块、高速缓冲模块、温度传感模块以及功率传感模块；
所述前端传感模块中的射频传感模块、光学传感模块以及声音传感模块，均采用成熟商用传感器，将采集到的声、光、视频信号转换为电平信号后通过所述射频线缆传输至所述中央处理及控制模块；
所述中央处理及控制模块通过所述数据收发模块接收所述电平信号，并将所述电平信号转换为数字信号，然后通过高速总线传输至所述处理器模块进行数据处理及参数测量；
在测试待测件的接收性能时，所述处理器模块将激励信号通过高速总线传输至所述数据收发模块并转换为模拟信号，再通过所述射频线缆将所述模拟信号输出至所述前端传感模块，所述前端传感模块将所述模拟信号转换为声、光、视频信号后用于激励所述待测件；
所述远程服务器，通过所述高速传输模块与所述中央处理及控制模块建立通信连接，用于接收并存储测试报告。
图2为本发明的中央处理及控制模块的组成结构示意图。
所述处理器模块，可采用Xilinx或其他公司可扩展处理平台系列芯片；
所述数据收发模块，可采用ADI或其他公司的集成式宽带RF收发器；
所述中央处理及控制模块中设置有两个数据收发模块，每个数据收发模块均集成两路发射以及两路接收。因此，所述中央处理及控制模块***具备4路发射和4路接收能力；
所述功率传感模块，采用ADI公司的均方根响应功率检波器，所述功率传感模块包括功率传感器单元和ADC单元，经由所述功率传感器单元检波后的电压信号通过所述ADC单元采样后输入所述处理器模块以计算功率值，所述功率传感模块覆盖数据收发模块的频率范围；
所述温度传感模块，可采用Linear Technology或其他公司相关芯片，可保证0.1℃的准确度。
所述高速缓冲模块可采用Micron或其他公司的DDR模块，具有4GB或以上容量。
所述高速传输模块包括由以太网接口单元、USB3.0接口单元、QSFP+光纤接口单元、WIFI接口单元以及串口单元组成；
其中，所述以太网接口单元，可采用Marvell或其他公司的PHY芯片实现，所述处理器模块加载Linux嵌入式操作***，在嵌入式操作***中运行TCP/IP协议栈以实现千兆以太网传输；
所述USB3.0接口单元，可采用Cypress或其他公司的USB PHY芯片实现，理论传输带宽可达或大于5Gbps；
所述QSFP+光纤接口单元，通过所述处理器模块的专用GTX高速串行总线实现，理论传输带宽可达或大于50Gbps；
所述WIFI接口单元，可采用BCM8000或其他模块来实现；
所述串口单元，通过所述处理器模块的专用两路UART接口实现。
所述前端传感模块包括射频传感模块、光学传感模块以及声音传感模块，不同模块可并行叠加。
所述测控***的测控流程示意图如图3所示。所述测控流程完全由处理器模块进行控制，具体包括如下步骤：
步骤1、测控***启动，接收用户输入的测试参数，根据所述用户输入的测试参数确定测试模式，并对所述测试***进行初始化参数设置；
步骤2、通过所述待测件的控制驱动与所述待测件建立通信连接，如果通信连接建立成功，则执行步骤3；如果通信连接建立失败，则结束本次测控流程，并返回错误信息；
步骤3、通信连接建立成功后，所述处理器模块控制所述待测件进入所述测试模式，并按照所述初始化参数设置对所述待测件进行测试测量；
步骤4、所述测试测量完成后生成测试报告，并通过高速传输模块将所述测试报告发送给所述远程服务器。
所述处理器模块的组成结构如图4所示，所述处理器模块包括逻辑处理部分和嵌入式操作***部分，所述逻辑处理部分与所述嵌入式操作***部分之间通过数据总线通信，完成数据交互，所述逻辑处理部分根据实际需求完成抽取滤波、插值滤波、数字增益、衰减调整、调制、解调、编码、解码处理；
所述嵌入式操作***部分运行Linux***，用于包括用户界面、数据分析、流程控制、协议参数测试、射频参数测试、待测件控制及输出传输接口功能，所述待测件的控制驱动程序安装在所述Linux***中。
所述高速传输模块与所述待测件连接，用于对所述待测件进行控制。
本发明可应用于物联网模块、手机终端产线测试。传统物联网模块、手机终端产线射频功能、音视频功能需要在不同台站进行测试；并且对于待测件的测试需要专用设备，而控制部分则需要一台通用电脑，这样不仅对有限的产线空间以及测试效率都有很大影响。
本发明可以在单一***内集成无线射频及音视频等传感模块，完成不同功能的测试；并且嵌入式操作***运行Linux***，可将待测件控制驱动集成于本测试***；这样，在一个测试***内就同时完成了测试测量和控制的工作，对于提高产线测试效率及缩小测试空间具有极大帮助。
本领域普通技术人员可以理解上述方法中的全部或部分步骤可通过程序来指令相关硬件完成，所述程序可以存储于计算机可读存储介质中，如只读存储器、磁盘或光盘等。可选地，上述实施例的全部或部分步骤也可以使用一个或多个集成电路来实现，相应地，上述实施例中的各模块/单元可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能模块的形式实现。本发明不限制于任何特定形式的硬件和软件的结合。
需要说明的是，本发明还可有其他多种实施例，在不背离本发明精神及其实质的情况下，熟悉本领域的技术人员可根据本发明作出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。

Claims (3)

1.一种基于多种传感器融合的测控***，其特征在于，该测控***包括前端传感模块、中央处理及控制模块以及远程服务器；
所述前端传感模块，与待测件相连接，所述前端传感模块包括射频传感模块、光学传感模块以及声音传感模块；
所述中央处理及控制模块，通过射频线缆与所述前端传感模块连接，所述中央处理及控制模块包括处理器模块、两个数据收发模块、高速传输模块、高速缓冲模块、温度传感模块以及功率传感模块；所述处理器模块包括逻辑处理部分和嵌入式操作***部分；
所述前端传感模块中的射频传感模块、光学传感模块以及声音传感模块，将采集到的声、光、视频信号转换为电平信号后通过所述射频线缆传输至所述中央处理及控制模块；
所述中央处理及控制模块通过所述数据收发模块接收所述电平信号，并将所述电平信号转换为数字信号，然后通过高速总线传输至所述处理器模块进行数据处理及参数测量；
在测试待测件的接收性能时，所述处理器模块将激励信号通过高速总线传输至所述数据收发模块并转换为模拟信号，再通过所述射频线缆将所述模拟信号输出至所述前端传感模块，所述前端传感模块将所述模拟信号转换为声、光、视频信号后用于激励所述待测件；
所述远程服务器，通过所述高速传输模块与所述中央处理及控制模块建立通信连接，用于接收并存储测试报告；
所述中央处理及控制模块中设置有两个数据收发模块，每个数据收发模块均集成两路发射以及两路接收，所述中央处理及控制模块***具备4路发射和4路接收能力；
所述功率传感模块，采用均方根响应功率检波器，所述功率传感模块包括功率传感器单元和ADC单元，经由所述功率传感器单元检波后的电压信号通过所述ADC单元采样后输入所述处理器模块以计算功率值，所述功率传感模块覆盖数据收发模块的频率范围；
所述高速传输模块包括由以太网接口单元、USB3.0接口单元、QSFP+光纤接口单元、WIFI接口单元以及串口单元组成；
其中，所述以太网接口单元，采用PHY芯片实现，所述处理器模块加载Linux嵌入式操作***，在嵌入式操作***中运行TCP/IP协议栈以实现千兆以太网传输；
所述USB3.0接口单元，采用USBPHY芯片实现，传输带宽大于5Gbps；
所述QSFP+光纤接口单元，通过所述处理器模块的专用GTX高速串行总线实现，传输带宽大于50Gbps；
所述WIFI接口单元，采用BCM8000模块来实现；
所述串口单元，通过所述处理器模块的专用两路UART接口实现；
所述前端传感模块包括射频传感模块、光学传感模块以及声音传感模块可并行叠加；
所述逻辑处理部分与所述嵌入式操作***部分之间通过数据总线通信，完成数据交互，所述逻辑处理部分根据实际需求完成抽取滤波、插值滤波、数字增益、衰减调整、调制、解调、编码、解码处理；
所述嵌入式操作***部分运行Linux***，用于包括用户界面、数据分析、流程控制、协议参数测试、射频参数测试、待测件控制及输出传输接口功能。
2.根据权利要求1所述的测控***，其特征在于，所述待测件的控制驱动程序安装在所述Linux嵌入式操作***中。
3.一种应用于如权利要求1至2之一所述的测控***中的测控方法，其特征在于，该测控方法包括如下步骤：
步骤1、测控***启动，接收用户输入的测试参数，根据所述用户输入的测试参数确定测试模式，并对所述测试***进行初始化参数设置；
步骤2、通过所述待测件的控制驱动与所述待测件建立通信连接，如果通信连接建立成功，则执行步骤3；如果通信连接建立失败，则结束本次测控流程，并返回错误信息；
步骤3、通信连接建立成功后，所述处理器模块控制所述待测件进入所述测试模式，并按照所述初始化参数设置对所述待测件进行测试测量；
步骤4、所述测试测量完成后生成测试报告，并通过高速传输模块将所述测试报告发送给所述远程服务器。
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