嵌入式卫星气象水文数据广播接收系统终端的制作方法
【专利摘要】一种嵌入式卫星气象水文数据广播接收系统终端，包括DVB接收板解调器和嵌入式数据接收处理终端，DVB接收板解调器从调制产生的振荡或波中恢复原调制信号的器件，采用90nm制造工艺的高集成度解调器，该解调器支持DVB?S和DVB?S2两种标准，利用哈尔总线将嵌入式数据接收处理终端和DVB接收板解调器二者连接为统一整体。本实用新型构建了高可靠的嵌入式硬件平台，配置了外围通信接口驱动，基于嵌入式平台集约设计了气象水文数据文件接收处理优先级调度算法、高可靠性的喷泉编码算法以及气象水文数据专用传输应用协议。
【专利说明】
嵌入式卫星气象水文数据广播接收系统终端
技术领域
[0001] 本实用新型涉及卫星通信技术领域，尤其是一种嵌入式卫星气象水文数据广播接 收系统终端。
【背景技术】
[0002] 现役卫星气象水文数据广播接收系统终端基于PC内嵌PCI接收卡体系架构，存在 着以下几个方面的问题：
[0003] (1)安全性不强。系统基于窗口操作系统，具有无源码和非透明的特性，易受病毒 攻击;系统采用加密狗方法以及无抗干扰防电磁辐射的措施，存在一定的安全隐患。
[0004] (2)稳定性不高。系统基于的商用计算机系统，架构设计不能完全满足专用设备对 稳定性和可靠性的要求，许多复杂的软硬件以及冗余设计也不同程度地影响系统的稳定 性。
[0005] (3)野外便携性不强。采用"计算机+接收卡"的配置模式，体积大、便携性差。
[0006] (4)缺乏状态监测与反馈机制。系统缺乏运行状况状态表达和输出接口，系统整体 工作的状态无法监控。
[0007] (5)终端接收速率受限。目前系统配套的接收卡数据带宽是512kbps，而卫星数据 广播发送带宽已经升级到7Mbps，接收终端性能亟待提升。
[0008] 针对以上问题，采用嵌入式技术和最新的数据广播通信技术对现役的数据接收系 统终端进行升级改造，改变原有的"计算机+接收卡"基于无源码、非透明的微软Windows操 作系统的软硬件架构，并将其研制改造成为基于开源的嵌入式Linux操作系统的安全、稳 定、便于维护的能够进行网络共享的资料服务器系统的体系架构，实现接收终端的便携性、 可靠性和可维护性，全面满足气象水文保障对接收终端的要求。
【发明内容】
[0009] 本实用新型的目的在于提供一种嵌入式卫星气象水文数据广播接收系统终端，以 克服上述缺陷。
[0010]本实用新型的技术方案是：
[0011] -种嵌入式卫星气象水文数据广播接收系统终端，包括DVB接收板解调器和嵌入 式数据接收处理终端，DVB接收板解调器从调制产生的振荡或波中恢复原调制信号的器件， 采用90nm制造工艺的高集成度解调器，该解调器支持DVB-S和DVB-S2两种标准，利用哈尔总 线将嵌入式数据接收处理终端和DVB接收板解调器二者连接为统一整体。
[0012] 所述嵌入式数据接收处理终端包括射频输入端（1)、调频主板(2)、调频器(3)、合 并模块式连接器(4)、物理接口收发器（5)、中央处理器主板（6)、内存芯片（7)、闪存芯片 (8)、中央处理器(9)、现场可编程门逻辑芯片（10)和总线扩展器（11)，调频器(3)设置在调 频主板(2)上，所述物理接口收发器(5)、中央处理器主板(6)、内存芯片（7)、闪存芯片（8)、 中央处理器(9)、现场可编程门逻辑芯片（10)和总线扩展器（11)设置在中央处理器主板(6) 上，内存芯片（7)、闪存芯片(8)和现场可编程门逻辑芯片（10)分别与中央处理器(9)连接， 中央处理器(9)通过物理接口收发器(5)连接合并模块式连接器(4)，现场可编程门逻辑芯 片（10)通过总线扩展器(11)连接合并模块式连接器(4)，合并模块式连接器(4)还分别连接 调频器(3)和网络接口（12)，调频器(3)的输入端与射频输入端(1)连接。
[0013] 本实用新型的有益效果是：
[0014] 本实用新型的嵌入式卫星气象水文数据广播接收系统终端基于PC内嵌PCI接收卡 体系架构的便携性和可靠性不足问题，提出了改进的接收系统终端体系架构，构建了高可 靠的嵌入式硬件平台，配置了外围通信接口驱动，基于嵌入式平台集约设计了气象水文数 据文件接收处理优先级调度算法、高可靠性的喷泉编码算法以及气象水文数据专用传输应 用协议。
【附图说明】
[0015] 图1是本实用新型的硬件结构示意图。
[0016] 图2是本实用新型的卫星电视数据广播接收子系统组成图。
[0017] 图2-1是本实用新型的系统结构示意图。
[0018] 图2-2是本实用新型的系统总体结构。
[0019] 图3-1是本实用新型的按优先级调度算法流程图。
【具体实施方式】
[0020] 下面结合附图对本实用新型作进一步描述：
[0021] 如图1至图3-1，一种嵌入式卫星气象水文数据广播接收系统终端，包括DVB接收板 解调器和嵌入式数据接收处理终端，DVB接收板解调器从调制产生的振荡或波中恢复原调 制信号的器件，采用90nm制造工艺的高集成度解调器，该解调器支持DVB-S和DVB-S2两种标 准，利用哈尔总线将嵌入式数据接收处理终端和DVB接收板解调器二者连接为统一整体。 [0022]所述嵌入式数据接收处理终端包括射频输入端（1)、调频主板(2)、调频器(3)、合 并模块式连接器(4)、物理接口收发器（5)、中央处理器主板（6)、内存芯片（7)、闪存芯片 (8)、中央处理器(9)、现场可编程门逻辑芯片（10)和总线扩展器（11)，调频器(3)设置在调 频主板(2)上，所述物理接口收发器(5)、中央处理器主板(6)、内存芯片（7)、闪存芯片（8)、 中央处理器(9)、现场可编程门逻辑芯片（10)和总线扩展器（11)设置在中央处理器主板(6) 上，内存芯片（7)、闪存芯片(8)和现场可编程门逻辑芯片（10)分别与中央处理器(9)连接， 中央处理器(9)通过物理接口收发器(5)连接合并模块式连接器(4)，现场可编程门逻辑芯 片（10)通过总线扩展器(11)连接合并模块式连接器(4)，合并模块式连接器(4)还分别连接 调频器(3)和网络接口（12)，调频器(3)的输入端与射频输入端(1)连接。
[0023] 硬件设计
[0024]系统的硬件设计采用主处理板与接口板分离的方式进行，便于应对接口的变化以 及主处理板升级的要求，硬件结构如图1所示。图上右侧为主处理板，左侧为接口板。系统硬 件部分的设计采用了主处理板与接口板分离的方式进行，这样的设计便于接口变化的应 对，以及主处理板升级的要求。为保证设备的便携性，结构设计在保证充分散热、方便简洁 安装的前提下，采用高集成度、最小化设计的思想，含接收、处理、存储、背板四个硬件模块， 体积仅为203x142x74mm。同时为保证足够的强度，选择采用高强度铝合金作为材质。
[0025] 主处理板主要完成嵌入式核心处理部件及相关周边器件的设计，包括CPU、FLASH、 DRAM、专用FPGA高速数据接口设计、温湿度检测、OLED及旋转编码器交互界面、EEPROM配置 参数存储、网络接口、大容量存储接口等。构建一个完整的能处理高速卫星广播数据的嵌入 式系统，与接口板配合，并定制相关嵌入式软件后就可以完成气象水文数据的接收处理及 参数与状态的检测。
[0026]接口板部分设计则主要包括卫星信号的接收、调谐、解调、解密、数据接口等的设 计。硬件设计按照相关标准执行，核心器件均选用自主可控和自主产权的产品，便于升级维 护和确保安全。
[0027] (1)接口板解调器
[0028]从调制产生的振荡或波中恢复原调制信号的器件，采用先进的90nm制造工艺的高 集成度解调器，内置的软件电源管理，既可以保证性能需求又可以降低功耗。该解调器支持 支持0￥8-3和0￥8-32两种标准，0￥8-32把卫星通信链路的容量提高了30%，在理论上接近了 卫星通信的性能极限，结合其它的新的编码方法和卫星技术，该标准有助于高效推广高数 据速率的应用。
[0029] (2)嵌入式处理器
[0030] 系统采用90nm工艺技术、工作主频800MHz的PowerPC处理器，该处理器提供了 PowerPC开发系统最大程度的灵活性，同时大大降低了产品开发的难度与成本，有效缩短了 产品从研发到投放市场的时间，提高了产品的竞争力。该处理器是PowerQUICC? II Pro系 列产品中具有高性价比的产品，每个处理器集成了一个e300内核、PCI、PCI-e、SATA控制器， 同时提供双千兆以太网控制器，使得其得到广泛的应用。
[0031] 元件说明：
[0032] 1)中央处理器:MPC8377(Freescale)
[0033] 采用PowerQUICCII Pro架构，主频最高800MHz，包含各32KB的命令和数据缓存，浮 点运算器。支持双千兆网、DDR2 800内存、66M 32bit PCI接口、USB2.0接口、双路I2C、双路 串口、SDHC卡。最大功耗4.1W。工作温度:0~125°C。
[0034] 2)现场可编程门逻辑芯片FPGA: EP3C10F256
[0035] 最新Cyclone III系列，10320逻辑单元，414Kbit RAM，182个GPI0,2个PLL。相对V6 的FPGA增大了逻辑单元和RAM，但功耗和价格都有所降低。FPGA可通过local bus或PCI总线 实现与CPU的通讯，鉴于CPU的local bus总线频率可达到133MHz，位宽32bit，此时FPGA的工 作模式类似于SRAM。
[0036] 3)内存芯片DDR2RAM:容量为512MB(128MB X 4)。
[0037] 4)闪存芯片Flash:采用64MB NOR Flash
[0038] 5)调频器:选用高灵敏度的silicon tuner，接收卫星DVB-S调制的信号并解调成 TS流。
[0039] 框图说明：
[0040] 卫星信号输入板卡后，通过tuner进行解调，转换为TS流，送入FPGA进行缓冲，FPGA 的缓冲区半满后，发出中断给处理器，处理器将数据读出进行后续处理。
[0041 ] (3)电磁防护措施
[0042]系统设计从电路板设计、结构材质等方面增强EMI、EMC能力。机箱采用全铝合金材 质，能有效的屏蔽外部电磁干扰，同时也能避免内部的板卡对外部电磁环境造成影响。嵌入 式板卡的所有接□均进行了保护，对ESD(静电）、EFT(电快速瞬变脉冲群）、CS(传导抗扰度） 等测试均能达到国家标准。
[0043] 一、软件设计 [0044] (1)操作系统及驱动
[0045]软件设计基于开放的LINUX操作系统进行开发，内核版本2.6. 19,主要包括 Bootloader、内核、文件系统以及驱动等部分。
[0046] BootLoader是在操作系统内核运行之前运行的一段小程序。通过这段小程序，我 们可以初始化硬件设备、建立内存空间的映射图，从而将系统的软硬件环境带到一个合适 的状态，以便为最终调用操作系统内核准备好环境。采用的Bootloader具有短小、灵活、使 用方便的特点。
[0047] 系统设计采用的内核是经过优化和裁剪，只包含必需的功能内核，主要包括了多 任务调度、任务间通讯和同步、内存管理、时钟管理、中断处理等基本功能，其中，为保证实 时性，系统采用时间片轮询和可抢占式相结合的任务调度模式。
[0048] 文件系统是操作系统的最重要的部分之一，它为操作系统提供了一种结构化存储 和管理数据的方式。文件系统的主要功能是对数据的物理存储进行管理，并向用户提供对 数据的访问接口。用户程序建立在文件系统上，通过文件系统访问数据，而不需要直接对物 理存储设备进行操作。
[0049] 设备中用到的各种外部设备，都需要有驱动支持。系统用到的驱动有串口驱动、网 卡驱动、USB驱动、硬盘驱动、GPIO驱动以及看门狗驱动等。其中OS/驱动层面与中间件层面 全部为源码，可控;结构层面完全自行设计，可根据需要更改。
[0050] (2)支撑软件
[0051]支撑软件是指为完出数据接收、处理、存储、转发等功能而移植的第三方软件。这 些软件在性能、效率、安全等方面均经过严格挑选，所有软件均是经过分析的源码软件，最 大限度的保证了安全。支撑软件主要有：
[0052] Nginx:是一款轻量级的Web服务器/反向代理服务器及电子邮件αΜΑΡ/Ρ0Ρ3)代理 服务器，并在一个BSD-Iike协议下发行。其特点是占有内存少，并发能力强，事实上Nginx的 并发能力确实在同类型的网页伺服器中表现较好。
[0053] ΡΗΡ:是一种HTML内嵌式的语言，是一种在服务器端执行的嵌入HTML文档的脚本语 言，语言的风格有类似于C语言，被广泛地运用。PHP是将程序嵌入到HTML文档中去执行，执 行效率比完全生成HTML标记的CGI要高许多；PHP还可以执行编译后代码，编译可以达到加 密和优化代码运行，使代码运行更快。PHP具有非常强大的功能，所有的CGI的功能PHP都能 实现，而且支持几乎所有流行的数据库以及操作系统。最重要的是PHP可以用C、C++进行程 序的扩展。
[0054] Mysql:是一种关联数据库管理系统，关联数据库将数据保存在不同的表中，而不 是将所有数据放在一个大仓库内，这样就增加了速度并提高了灵活性。MySQL的SQL语言是 用于访问数据库的最常用标准化语言。MySQL由于其体积小、速度快、总体拥有成本低，尤其 是开放源码这一特点，一般中小型网站的开发都选择MySQL作为网站数据库。
[0055] FTP:是TCP/IP网络上两台计算机传送文件的协议，FTP是在TCP/IP网络和 INTERNET上最早使用的协议之一，它属于网络协议组的应用层。FTP客户机可以给服务器发 出命令来下载文件，上载文件，创建或改变服务器上的目录。
[0056] SSH:是建立在应用层和传输层基础上的安全协议。SSH是目前较可靠，专为远程登 录会话和其他网络服务提供安全性的协议。利用SSH协议可以有效防止远程管理过程中的 信息泄露问题。
[0057]图片处理库:如CIF、Jpeg、PNG等图片的解压缩库。
[0058] (3)系统配置模块
[0059] 系统配置模块包括硬件接口的配置、操作系统加载和环境准备、加载应用软件。
[0060] (4)数据接收采集模块
[0061] 数据接收是指从天线接收到的卫星信号，经调谐、解调、解密等处理而得到ip信号 的过程。数据采集模块是将采集本地的各项环境参数。
[0062] 采集方式可以是实时采集和定时采集两种方式，实时采集方式是指管理系统发送 指令给终端设备，终端设备立即采集相关参数，并发送给管理系统。定时采集是指系统设定 时间，在指定的时间采集参数后存储在本地，在管理系统要求时发送出。
[0063] 采集内容包括:温度、湿度、硬盘使用、解调器工作状态、各外设工作状态等。
[0064] (5)数据分析模块
[0065]卫星电视数据广播接收子系统由数据接收模块、卫星信号处理模块、数据接收监 视模块三部分组成，如图2所示。
[0066]数据接收模炔基于卫星接收天线、低噪放单元实现卫星电视信号的接收。卫星接 收天线接收到卫星信号，经过室外单元降噪处理，将信号传输至卫星信号处理模块。
[0067]卫星信号处理模块实现卫星电视信号的变频、解调、解码和气象水文数据的存放。 基于DVB-S(数字卫星广播系统标准），信号流的解调采用QPSK(四相相移键控调制)方式，工 作频率为L波段(950~2150MHz)，处理器接收到TS流后，首先进行PAT表解析。PAT表包含了 码流中复用的所有节目以及与各路节目相对应的PMT PID。每路节目一个PMT表。根据PAT的 PIDOxOO，从码流中提取出PAT表，对其解析生产节目单。然后再解析对应的PMT表格，找到数 据广播流对应的PID，将其提取出来，根据TS码流多协议封装的格式进行解包，解包后会将 数据广播还原为原始文件并保存在本地。
[0068] 现役的卫星广播气象水文数据接收系统是基于"计算机+接收卡"的硬件架构和无 源码、非透明的微软Windows操作系统的软件架构。改进后的嵌入式广播接收终端设计基于 嵌入式软硬件系统架构，对比如图2-1所示。其体系结构可以分为核心层、应用层和网络与 服务层三个层次，系统的体系架构如图2-2所示。
[0069] 2.2硬件组成
[0070] 系统的硬件设计采用嵌入式数据接收处理终端与DVB接收板分离的方式进行，便 于应对接口的变化以及主处理板升级的要求，并利用har-bus总线将二者连接为统一整体。 为保证设备的便携性，在保证充分散热、方便安装的前提下，采用高集成度、最小化结构设 计的思想，含接收、处理、存储、背板四个硬件模块。同时为保证足够的强度，选择采用高强 度铝合金作为材质，具有一定的抗电磁干扰能力。
[0071] 系统的硬件组成主要包括以下几个方面：
[0072] 1)DVB接收板解调器
[0073] 从调制产生的振荡或波中恢复原调制信号的器件，采用先进的90nm制造工艺的高 集成度解调器，内置软件电源管理，既可以保证性能需求又可以降低功耗。该解调器支持 DVB-S和DVB-S2两种标准，适应性与兼容性好。
[0074] 2)嵌入式数据接收处理终端
[0075] 系统采用90nm工艺技术、工作主频800MHz的PowerPC处理器。该处理器提供了 PowerPC开发系统最大程度的灵活性，同时大大降低了产品开发的难度与成本，有效缩短了 产品从研发到投放使用的时间，提高了产品的竞争力。该处理器是PowerQUICC? II Pro系 列产品中具有高性价比的产品，每个处理器集成了一个e300内核、PCI、PCI-e、SATA控制器， 同时提供双千兆以太网控制器。
[0076] 3)电磁防护措施
[0077]系统设计从电路板设计、结构材质等方面增强EMI、EMC能力。机箱采用全铝合金材 质，能有效的屏蔽外部电磁干扰，同时也能避免内部的板卡对外部电磁环境造成影响。嵌入 式板卡的所有接□均进行了保护，对ESD(静电）、EFT(电快速瞬变脉冲群）、CS(传导抗扰度） 等测试均能达到国家标准。同时，按国家装备电源标准对设备供电电源进行设计，配套了防 水电源接插件和不间断供电电源，确保其在野外条件下能够长时间连续稳定运行。
[0078] 2.3软件组成
[0079]系统的软件架构分为数据采集层、信号与状态分析层、综合处理层、交互层等功能 层次。
[0080] 数据采集层针对系统的接口适配器和协议单元层，从信号接入点、设备状态接口、 I/O状态以及环境要素等获取各原始数据;信号与状态分析层主要完成分布式的信号接收、 数据分解、参数分析与状态分析。根据要求从码流数据中分解并获取气象水文数据，并根据 相关的标准、协议和模型参数的要求，判别信号、设备与环境是否满足指定的要求;综合处 理层根据气象水文数据的编码特征和规范，结合气象水文数据处理和存储要求，进行数据 重新组织与存储，对于参数与状态数据，进行综合分析，做出相应的提醒、报警等操作;交互 层主要完成用户的系统配置、I/O操作以及应用服务的执行与响应等。
[0081] 系统的软件组成主要包括以下几个方面：
[0082] 1)操作系统及驱动
[0083]软件设计基于开放的LINUX操作系统进行开发，主要包括Bootloader、内核、文件 系统以及驱动等部分。
[0084] BootLoader是在操作系统内核运行之前运行的一段小程序。系统设计采用的内核 是经过优化和裁剪，只包含必需的功能内核。文件系统的主要功能是对数据的物理存储进 行管理，并向用户提供对数据的访问接口。设备中用到的各种外部设备，都需要有驱动支 持。
[0085] 2)支撑软件
[0086]支撑软件是指为完成数据接收、处理、存储、转发等功能而移植的第三方软件。这 些软件在性能、效率、安全等方面均经过严格挑选，所有软件均是经过分析的源码软件，最 大限度的保证了安全。主要有:％1似、？冊、1^叫1、55!1、图片处理库（如(：正、办叫、？如等图片 的解压缩库）。
[0087] 3)接收解码子系统
[0088]接收解码子系统负责卫星数据广播接收，依照终端站点资料属性配置和本地权限 确定是否接收到达资料，由数据文件接收、卫星信号处理模块、气象水文专用传输应用协议 解析模块和喷泉编码解析模块四个模块组成。
[0089]数据接收模炔基于卫星接收天线、低噪放单元实现卫星电视信号的接收。卫星信 号处理模块实现卫星电视信号的变频、解调、解码。气象水文专用传输应用协议解析模块利 用气象水文专用传输应用协议对气象水文数据业务编码包进行解析，并将解析出的文件存 至硬盘临时存储目录。喷泉编码解析模块负责将气象水文专用传输应用协议解析模块解析 出的临时文件进行喷泉编码解码，解析成气象水文数据原始文件，存储至临时目录。
[0090] 4)数据属性管理子系统
[0091]数据属性管理子系统负责资料类型的识别、资料存储目录和资料信息的操作和管 理。
[0092] 5)数据存储子系统
[0093] 数据存储子系统负责将数据资料存储在与资料类型对应的目录中。
[0094] 6)系统状态显示子系统
[0095]系统状态显示子系统负责数据接收、嵌入式平台状态的运况显示。
[0096] 7)站点配置子系统
[0097]站点配置子系统负责分系统站点注册、站点属性设置、本地过期资料清除、存储空 间可用空间检查等。
[0098] 8)数据共享子系统
[0099]数据共享子系统负责将分系统接收到的资料，通过Samba的方式传输到本地或者 远程计算机的目录中。
[0100] 9)管理维护子系统
[0101] 管理维护子系统负责分系统完整性测试、升级、分系统备份与恢复操作。
[0102] 10)系统状态信息传输子系统
[0103] 系统状态信息传输子系统负责将本机的状态参数通过相关网络实时上传，实现总 部或区域中心对各单位广播系统接收终端运行状况的监测。
[0104] ll)Web系统配置及状态显示子系统
[0105] Web系统配置及状态显示子系统负责通过Web的方式形象直观的展示嵌入式终端、 接收卡、数据文件接收以及分系统版本的状态，并且实现对站点信息、本地资料过期时间和 数据共享任务的设置。该子系统使得用户可以在远程终端设置嵌入式接收终端并观察其运 行、接收状态。
[0106] 3关键技术研究
[0107] 1)系统硬件的选择与驱动设计
[0108]嵌入式数据接收处理终端主要完成嵌入式核心处理部件及相关周边器件的设计， 包括CPU、FLASH、DRAM、专用FPGA高速数据接口设计、温湿度检测、OLED及旋转编码器交互界 面、EEPROM配置参数存储、网络接口、大容量存储接口等。构建一个完整的能处理高速卫星 广播数据的嵌入式系统，与接口板配合，并定制相关嵌入式软件后就可以完成气象水文数 据的接收处理及参数与状态的检测。
[0109] DVB接收板设计则主要包括卫星信号的接收、调谐、解调、解密、数据接口等的设 计。硬件设计按照相关国家标准执行，核心器件均选用自主可控和自主产权的产品，便于升 级维护和确保安全。
[0110] 2)基于优先级调度的气象水文数据文件接收处理算法设计
[0111] 随着广播系统的升级改造，气象水文数据文件急剧增加，限于嵌入式平台的处理 性能相对有限，可能导致部分重要的文件丢失，必须改进信息的收发机制，按优先级调度线 程的方式进行气象水文数据文件处理。
[0112] 基本的算法流程如图3-1所示。
[0113]常规资料和非常规资料通道的优先级只有在信道发生争用的时候才能体现出来。 如果次高优先级通道中发送的文件总量超过了某个阈值，系统通过调整，降少低优先级通 道的线程数，增加高优先级通道的线程数，保证数据接收的实时性。应急通道的优先级高于 其他任何一个通道，它发送的是实时性要求非常高的资料，只有在重要的任务保障或者发 送少量的重要临时文件时应用。
[0114] 3)喷泉编码算法设计
[0115] 为了实现数据传输的可靠性，采用数据喷泉编码技术。本项目采用LT码。LT(Luby Transform)码是第一个真正意义上的喷泉码，它可以生成任意长的一个编码数据流，其每 一个编码包都按同一算法独立生成，算法如下：
[0116] a)将原始数据等分为k个数据包，在1~k范围内按某一个分布Ω(称为编码度分 布)随机选取一个整数d，其中k称为该码的码长，d称为编码包的度；
[0117] b)在数据包中均匀的随机选取d个不同包；
[0118] c)对这d个包求异或，得到一个编码包。
[0119]编码度分布- D]表示随机选到整数d的概率为Ω d，其中D为能取 到的最大度数。编码度分布还可以用编码度分布函数来表达，表达式为：Ω (X) = Ω 1+ Ω 2X+ Ω 3X2H-----h Ω DX0 1O
[0120] LT码的译码采用了迭代算法，在译码的每一步，译码器都在编码包集合中寻找度 为1的包，这些包组成的集合称为输出可译集。他们连接的数据包组成的集合称为输入可译 集。输出可译集中的元素与对应的相连的数据包取值相同，因此输入可译集中的所有数据 包都能被直接译出。在此之后，译码器将一个译出的数据包与跟它相连的所有编码包进行 异或，计算结果取代对应编码包原来的值，完成之后删除与它们之间的连接关系。重复上述 过程直到不存在度为1的包为止。如果所有数据包都被恢复则译码成功，否则译码失败。该 算法即为喷泉码的BP译码算法。
[0121 ] 4)气象水文数据专用传输应用协议设计
[0122] 气象水文数据专用传输应用协议是将进行喷泉编码后的气象水文数据文件进行 传输时所使用的协议。协议主要是将文件进行拆分成若干个包在UDP上进行传输。包的内容 包括:数据包类型、数据包头版本号、保留位、包序号、包序号总数、通道ID、资料ID、文件唯 一 ID、文件大小、文件名称、点播台站个数、点播台站ID、点播台站ID、点播台站ID等。
[0123] 包头采用面向byte的、可变格式构成，其数据结构如表1所示。
[0124] 表1包头描述表
[0126] 本文面向卫星气象水文数据广播接收的实际应用，以嵌入式架构实现装备小型化 为目标，研究了嵌入式广播接收系统终端软硬件组成和关键技术，进一步了完善气象水文 数据广播接收系统的体系，适应了现代设备发展"自主可控"和野外机动保障的需求，增强 了气象水文数据获取的便携性、稳定性和安全性，目前系统终端的功能已经实际应用，下一 步将着重针对卫星信号不均衡性以及终端的网络监控等配套设施进行深化设计，进一步完 善系统功能。
[0127] 上面所述的实施例仅仅是对本实用新型的优选实施方式进行描述，并非对本实用 新型的构思和范围进行限定，在不脱离本实用新型设计构思前提下，本领域中普通工程技 术人员对本实用新型的技术方案做出的各种变型和改进，均应落入本实用新型的保护范 围，本实用新型请求保护的技术内容已经全部记载在权利要求书中。
【主权项】
1. 一种嵌入式卫星气象水文数据广播接收系统终端，其特征是包括DVB接收板解调器 和嵌入式数据接收处理终端，DVB接收板解调器从调制产生的振荡或波中恢复原调制信号 的器件，采用90nm制造工艺的高集成度解调器，该解调器支持DVB-S和DVB-S2两种标准，利 用哈尔总线将嵌入式数据接收处理终端和DVB接收板解调器二者连接为统一整体。2. 根据权利要求1所述的一种嵌入式卫星气象水文数据广播接收系统终端，其特征是 所述嵌入式数据接收处理终端包括射频输入端（1)、调频主板(2)、调频器(3)、合并模块式 连接器(4)、物理接口收发器(5)、中央处理器主板(6)、内存芯片（7)、闪存芯片(8)、中央处 理器(9)、现场可编程门逻辑芯片（10)和总线扩展器（11)，调频器（3)设置在调频主板（2) 上，所述物理接口收发器(5)、中央处理器主板(6)、内存芯片(7)、闪存芯片(8)、中央处理器 (9)、现场可编程门逻辑芯片（10)和总线扩展器（11)设置在中央处理器主板(6)上，内存芯 片(7)、闪存芯片(8)和现场可编程门逻辑芯片（10)分别与中央处理器(9)连接，中央处理器 (9)通过物理接口收发器(5)连接合并模块式连接器(4)，现场可编程门逻辑芯片（10)通过 总线扩展器（11)连接合并模块式连接器(4)，合并模块式连接器(4)还分别连接调频器(3) 和网络接口（12)，调频器(3)的输入端与射频输入端(1)连接。
【文档编号】H04H40/90GK205490573SQ201620177697
【公开日】2016年8月17日
【申请日】2016年3月9日
【发明人】胡友彬, 白广奇, 惠新标, 李辉, 陈立德, 阮鲲
【申请人】胡友彬