（电工理论与新技术专业论文）基于dsp和fpga的频谱监测系统研究与设计.pdf

西北工业大学硕士论文:基于d s p和f p g a劣狮著盟 礴不统动 乡 之 与 纷汁 ab s t r a c t t h i s d i s s e r t a t i o n p r e s e n t s t h e p r i n c i p i u m a n d s t r u c t u r e o f a n r e m o t e b r o a d c a s t m o n i t o r , o n t h e b a s i s o f u t i l i z e h i g h - s p e e d b r o a d b a n d a m p l i f i e r t o a m p l i f y t h e r f s i g n a l u s e s h i g h s p e e d a d a n d s e n d s t h e s a m p l e d a t a i n t o f p g a a n d d s p t o c a l c u l a t e t h e r e l e v a n t i n d e x d a t a , t h e n s e n d t h e i n d e x d a t a t h r o u g h r s 2 3 2 . t h e d e v i c e m a i n l y r e a l i z e s f u n c t i o n s a s f o l l o w in g s : m o n i t o r in g , r e c o r d i n g , d a t a s t o r a g e a n d a l a r m e t c . o f b r o a d c a s t i n g s i g n a l s . i f t h e m o n i t o r i n g c e n t e r t a s k s r e m o t e l y , t h e r e l e v a n t r e m o t e b r o a d c a s t m o n i t o r w i l l a r r a n g e d i ff e r e n t a u t o m a t i c ta s k s c h e m e a c c o r d in g t o d i ff e r e n t t a s k t y p e t o r e a l i z e t h e r e a l - t i m e m o n i t o r , re c o r d a n d i n d e x d a t a s t o r a g e o f b r o a d c a s t i n g s i g n a l s . t h e r e m o t e b r o a d c a s t m o n i t o r w i l l h a v e d a i l y l o g t o r e c o r d t h e s t a t u s a n d g o i n g . i f t h e mo n i t o r i n g c e n t e r t as k s t o r e t u rn t h e i n d e x d a t a , t h e r e m o t e b r o a d c a s t m o n i t o r w i l l r e t u rn t h e l o c a l b r o a d c a s t i n g s i g n a l d a t a ( t h e m o d u l a t e d e g r e e , l e v e l , f r e q u e n c y o ff s e t e t c .) . i f t h e r e i s a n y a b n o r m a l it y , t h e re m o t e b r o a d c as t m o n i t o r w i l l s t a r t u p s t h e e x c e p t i o n h a n d l e s t o a l a rm. t h e mo n i t o r i n g c e n t e r m o n i t o r s t h e l o c a l b r o a d c as t i n g s i g n a l s w h e re a r e m o t e b r o a d c a s t m o n i t o r i s s e t t i n g i n r e a l t i m e . t h e p r e s e n t e d d e s i g n i s o b v i o u s l y s u p e r i o r t o t h e t r a d i t i o n a l s c h e m e t h a t i s m e a s u r i n g t h e a g c a f t e r a w h o l e b a n d r a d i o h a r m o n i z e s t o t h e f re q u e n c y p o i n t , t h e n g e t t h e i n d e x d a t a a f t e r l in e a r r e v i s i o n . c o m p a r i n g w i t h t h e s c h e m e t h a t t h e s p e c t r u m d e v i c e w i t h d i g it a l i n t e r f a c e m o n i t o r s t h e r a d i o s i g n a l d i r e c t l y , t h e d e s i g n h a s b e t t e r p e r f o r m a n c e o n c a s t s i m u l t a n e o u s l y . e s p e c i a l l y t h e g r e a t s i m p l i f i c a t i o n o f c a l c u l a t i n g u n i t c i r c u i t f u l ly e m b o d i e s t h e d e v e l o p m e n t t e n d e n c y o f d i g i t i z a t io n a n d m o d u l a r i z a t i o n . t h e d e s i g n e d r e m o t e b r o a d c as t m o n it o r s y s t e m i s h i g h a c c u r a t e , s t a b l e , e f f i c i e n c y , c r e d i b l e , i n t e l l i g e n t a n d w i t h b r o a d d y n a m i c s c o p e . t h e d e s i g n , w h i c h h a s h i g h p r a c t i c a l v a l u e a n d d i r e c t i v e s i g n i f i c a n c e , i s a l r e a d y a p p l i e d t o t h e l o n g - r a n g e m o n i t o r i n g p r o j e c t o f s t a t e b u r e a u o f r a d i o , f i l m a n d t e l e v i s i o n k e y wo r d s . r e m o t e b r o a d c a s t m o n i t o r , f p g a , b r o a d c a s t i n g s i g n a l , d s p 西北工业大学硕士论文: 萝于d s p君f p g a劣蜘著思 椒弄 龚研穷与没详 第一章 绪论 互 1 . 1 研究背景 随着软件无线电，超大规模集成电路 ( v l s i ) 技术和计算机技术的飞速发展， 数字信号处理 ( d s p ) 技术日 益广泛地应用于现代通信的各个领域，d s p技术在各 种信号处理设备中的应用必将发挥日 益广泛的深刻的作用。 目 前h f c接收机大多在 中频以 下部分采用d s p技术，随着d s p 芯片处理速度的迅速提高，从射频开始采 用d s p 技术处理信号成为可能。 采用d s p 技术后， 模拟数字接口由高速a d c组成， 核心部分主要是一块高 速d s p 。 但是由 于a d c的 采样频率f s 根据n y q u i s t 采样定 理应该至少为输入信号频谱最高点 值扣的2 倍， d s p芯片的处理速度与高速a d c 之间的差异成为人们提高频谱分析性能首先要考虑的因素。 f p g a是2 0 世纪9 0 年 代发展起来的大规模可编程逻辑器件， 随着e d a( 电子设计自 动化) 技术和微电子 技术的进步， f p g a的时钟延迟可达到n s 级， 结合其并行工作方式， 在超高速、实 时测控方面有非常广阔的应用前景。并且f p g a具有高集成度、高可靠性等特点， 在电子产品设计中将得到广泛的应用。f p g a器件的另一特点是可用硬件描述语言 h d l 对其进行灵活编程。 利用f p g a厂商提供的软件可仿真硬件的功能。 使硬件设 计如同软件设计一样灵活方便。缩短了系统研发周期。利用j t a g接口 可对其进行 i s p ( i n s y s t e m p r o g r a m m a b l e ) 提高了 系 统的 灵 活 性。 随 着芯片 集 成度的 提高， 单 片f p g a内 拥有大量的 逻辑单元并集成了r a m, r o m及1 / 0 等， 从而使s o c ( s y s t e m o n a c h i p ) 成为现实。 h d l 是硬件设计者和电 子设 计自 动化之间的 界面， 用于数字 电 路描述、模拟和自 动设计。在大规模数字系统的设计中，它逐步取代逻辑状态表 和逻辑电路图成为主要的硬件描述工具。 基于f p g a实 现与高 速a d c的高精度接口 并与d s p 结合实现广播频段频谱分 析和监测，将是一个很好的解决办法。进行广播频段的频谱分析，目 前国内的传统 方法有两种。 第一种为: 采用全波段收音机， 调谐到指定频点后测量a g c ， 再作线 性修正得到单点的场强。 这种方法实现起来技术简单， 价格低廉， 但是精度比 较低; 第二种为: 采用带数字 接口 的频谱仪， 直接监测接入的 广播信号。 这种方法精度高， 操作简单，界面友好，但价格昂贵。本设计方案的思想是:利用高速宽带放大器对 射频信号( 5 0 0 k h z -1 7 0 0 k h z ) 进行放大， 滤波， 通过高速a d采样， 结果送到f p g a , 然后送到 d s p中进行计算，完成相关的指标计算，将结果通过 r s 2 3 2接口 送出， 是目 前性价比最高的。 西北工业大学硕士论文:基子d s p 和 f p g a必狮著 ffrv 与黄扩 互 1 . 2遥控监测系统任务及工作方式 1 . 2 . 1遥控监测站主要任务 接收中波、短波、调频广播的信号;测量中波、短波、调频广播的信号电平和 频率，中波调幅度，调频调制度，记录播出时间;对中波、短波、调频广播段的频 率进行扫描:采集中波、短波、调频广播的音频信号。 圣 1 .2 . 2系统工作方式 1 .工作流程: 一个典型的监测任务的工作流程为: 数据处理中心向 遥控监测站下发监测任务; 遥控监测站根据任务类型安排自 动收测任务计划;遥控监测站将工作情况记录到工 作日 志中;遥控监测站设备故障及越限报警;遥控监测站在线监听;数据处理中心 向 遥控监测站下发回收数据文件任务; 遥控监测站回传监测数据。 2 .工作类型: 实时监测任务;频谱收测任务。 3 .工作模式 日常任务:临时任务:在线监听任务。 录音方式:根据任务要求设置录音时间，一般设置3 0 秒。 本地存储的文件类型: 监测数据 ( 时间、频率、电平、调制度等)文件，其中每个收测周期内存放电 平中值。 频谱收测 ( 包括时间、频率、电平瞬时值等)文件，存储电平的瞬时值，每秒 5 个数据。 音频文件。将接收到的音频信号压缩，以文件的方式存储。 异态报警文件:外电故障 ( 电压小于a或大于b时， 频率小于c或大于d时， a , b , c , d为可设定值)持续时间达5 分钟 ( 可设定)时报警:设备故障 ( 音频 压缩卡、调幅度卡等) 故障持续时间达5 分钟 可设定) 时报警; 越限报警: 调幅 西北工业大学硕士论文:基子d s p 和 f p g a必狮著 ffrv 与黄扩 互 1 . 2遥控监测系统任务及工作方式 1 . 2 . 1遥控监测站主要任务 接收中波、短波、调频广播的信号;测量中波、短波、调频广播的信号电平和 频率，中波调幅度，调频调制度，记录播出时间;对中波、短波、调频广播段的频 率进行扫描:采集中波、短波、调频广播的音频信号。 圣 1 .2 . 2系统工作方式 1 .工作流程: 一个典型的监测任务的工作流程为: 数据处理中心向 遥控监测站下发监测任务; 遥控监测站根据任务类型安排自 动收测任务计划;遥控监测站将工作情况记录到工 作日 志中;遥控监测站设备故障及越限报警;遥控监测站在线监听;数据处理中心 向 遥控监测站下发回收数据文件任务; 遥控监测站回传监测数据。 2 .工作类型: 实时监测任务;频谱收测任务。 3 .工作模式 日常任务:临时任务:在线监听任务。 录音方式:根据任务要求设置录音时间，一般设置3 0 秒。 本地存储的文件类型: 监测数据 ( 时间、频率、电平、调制度等)文件，其中每个收测周期内存放电 平中值。 频谱收测 ( 包括时间、频率、电平瞬时值等)文件，存储电平的瞬时值，每秒 5 个数据。 音频文件。将接收到的音频信号压缩，以文件的方式存储。 异态报警文件:外电故障 ( 电压小于a或大于b时， 频率小于c或大于d时， a , b , c , d为可设定值)持续时间达5 分钟 ( 可设定)时报警:设备故障 ( 音频 压缩卡、调幅度卡等) 故障持续时间达5 分钟 可设定) 时报警; 越限报警: 调幅 西北工业大学硕士论文: 萝子d s p和f p g a功亥 噜嗯君w 电 平:在一个收测周期内，电平中值连续小于设定值 ( 可 调)时，为电 平报警;频偏:频率偏移大于设定值 ( 可调)时，为频偏报警; u p s 故障报警。 异态解除文件:外电恢复持续时间达5 分钟 ( 可由异地设定)时，报警解除 ; 设备故障 ( 音频压缩卡、 调幅度卡等) 恢复持续时间达5 分钟 ( 可由异地设定) 时， 报警解除:越限恢复:调幅度: 在单位收测时间内 ( 如 1 分钟) ，超过 1 0 %的时间 调幅度大于7 0 % 且并不连续大于9 0 %时， 为调幅度解除;电平:电平中 值大于设定 值 ( 可调) 时，为电 平解除; 频偏: 频率偏移小于设定值 ( 可调) 时，为频偏报警; u p s 故障解除。 6 . 工作日志: 记录遥控监测站的工作情况， 主要包括: 开机时间、 通讯状态记录、自 检结果、 接收报警门限设置、异态和故障数据记录、 在线监听控制记录、接收任务记录、软 件升级记录、开始收测工作计划记录以及关机时间等。 7故障自 动处理机制: 外电断时，用 u p s 供电，当 u p s电池电压下降到门限 ( 可由远端遥控设置) 以下时，系统自 动关机。当外电来后，系统自 动恢复工作。 8 . 其他参数设置: 播音时间:定义为测量任务的开始时间和结束时间。可以跨天。 任务开始日期、时间:定义为任务开始的日 期、时间。 任务结束日 期、时间:定义为任务结束的日 期、时间。 9 . 频谱收测任务参数设置 开始测量时间;结束测量时间;频段设置;步长设置。 1 0参数回传 根据要求，回 传站名、日 期时间、接收机实时参数值、频率、电 平、调制度、 u p s 参数( 输入电 压、 输入频率、输出电 压、电 池电 压、 状态) 、 软件工作状态等。 西北工业大学硕士论文:寡子 d s p柳 f p g a hv 劫首 滥翻弄劳 研岁 含 与毋扩 1 .2 .3系统框图 up s 图1 . 1 广播监测系统框图 1 .2 .4系统功能 通讯功能:采用d d n数据专线的方式联网; 接收功能:根据任务指令，自 动接收当地中、短波和调频广播，并采集主要技 术参数。 测量功能: 载波信号电平 ( 中波、短波、调频)， 频率调制度 ( 调频) 和调幅 度 ( 中 波) ， 中短波广播信号频偏; 音频处理功能:采用硬件压缩技术，保证声音不产生明显失真，传输时，不出 现断续现象; 音频信号存储: 按照运行图在本地同时记录多路音频数据， 并存储为语音文件， 自 动存储1 0 天，自 动或根据要求回传。 任务管理功能:自 动接受直属监测台 或数据处理中心的 监测任务指令， 优先响 应数据处理中心的 指令， 并自 动安排收测任务。 数据回传功能:自 动回传收测数据、音频文件、工作日志等。 实时监听功能: 控制远程接收设备， 实时完成信号的接收， 相关数据实时回传， 声音信号进行压缩 ( 压缩比可调) ，实时上传。 数据存储功能:根据任务指令，自 动存储 1 0 天的测量数据和语音文件。 西北工业大学硕士论文:寡子 d s p柳 f p g a hv 劫首 滥翻弄劳 研岁 含 与毋扩 1 .2 .3系统框图 up s 图1 . 1 广播监测系统框图 1 .2 .4系统功能 通讯功能:采用d d n数据专线的方式联网; 接收功能:根据任务指令，自 动接收当地中、短波和调频广播，并采集主要技 术参数。 测量功能: 载波信号电平 ( 中波、短波、调频)， 频率调制度 ( 调频) 和调幅 度 ( 中 波) ， 中短波广播信号频偏; 音频处理功能:采用硬件压缩技术，保证声音不产生明显失真，传输时，不出 现断续现象; 音频信号存储: 按照运行图在本地同时记录多路音频数据， 并存储为语音文件， 自 动存储1 0 天，自 动或根据要求回传。 任务管理功能:自 动接受直属监测台 或数据处理中心的 监测任务指令， 优先响 应数据处理中心的 指令， 并自 动安排收测任务。 数据回传功能:自 动回传收测数据、音频文件、工作日志等。 实时监听功能: 控制远程接收设备， 实时完成信号的接收， 相关数据实时回传， 声音信号进行压缩 ( 压缩比可调) ，实时上传。 数据存储功能:根据任务指令，自 动存储 1 0 天的测量数据和语音文件。 西北工业大学硕士论文:寡子d s p和 h p g a时衡遭监 君页 瑰研穷与纷汗 频谱占 用自 动测量功能:可设置包括频段、时间、周期、步长等参数，收测文 件自 动或根据要求回传。 安全功能:系统有登陆安全设置和身份验证，可自 动接收异地对安全密码的遥 控更改。 报警功能:新频报警功能: 根据任务指令， 可对调频广播的频谱进行自 动测量， 发现新频自 动报警; 越限报警功能: 当测量的信号电平、 调制度达不到规定的参数或 中 短波广播频率偏移超过规定的 参数并确认后，立即向 上级报警， 同时自 动回传有关 异态参数( 台名、 频率、 机号、异态数据和开始报警的时间 ) ; 系统异常报警:当 系 统软件、 硬件 ( 如接收设备、电 源等) ， 系统向 上级报警并上传相关的信息， 详情记 录到工作日 志中。异态解除: 异态结束后， 发报警解除，并上传相关的信息， 详情 记录到工作日志中。 系统异常处理功能:系统具有自 启动功能。 电源保护功能:当u p s系统无输入电压时，系统能根据u p s的电池容量适时 关闭系统。 软件远程升级功能:接收异地发送的升级程序，自 动完成升级功能。 1 . 3遥控监测系统设计要求 系统采用遥控遥测的工作方式，无人值守，可全天2 4 小时工作; 定期接收本系统g p s 授时，自 动校准系统时钟， 误差不能超过1 秒: 测量方式为循环，自 动测量。测量误差:_ 5 % ; 无外电 输入时u p s 能保持1 0 分钟的工作时间，在无外电时正常关机; 具有可靠的防雷措施，系统接地电阻:5 4 5 2 ; 电磁兼容:系统设备应屏蔽良 好; 工作环境:温度一 1 0 - 5 5 0 c ,湿度邵5 %、海拔高度必0 0 0 m ; 系统支持远程升级和自 动重启; 系统t - 作电 压: 2 2 0 v 士1 0 % ， 频率5 0 1 2 h z ; 系统误报率( 5 % 。 西北工业大学硕士论文:寡子d s p和 h p g a时衡遭监 君页 瑰研穷与纷汗 频谱占 用自 动测量功能:可设置包括频段、时间、周期、步长等参数，收测文 件自 动或根据要求回传。 安全功能:系统有登陆安全设置和身份验证，可自 动接收异地对安全密码的遥 控更改。 报警功能:新频报警功能: 根据任务指令， 可对调频广播的频谱进行自 动测量， 发现新频自 动报警; 越限报警功能: 当测量的信号电平、 调制度达不到规定的参数或 中 短波广播频率偏移超过规定的 参数并确认后，立即向 上级报警， 同时自 动回传有关 异态参数( 台名、 频率、 机号、异态数据和开始报警的时间 ) ; 系统异常报警:当 系 统软件、 硬件 ( 如接收设备、电 源等) ， 系统向 上级报警并上传相关的信息， 详情记 录到工作日 志中。异态解除: 异态结束后， 发报警解除，并上传相关的信息， 详情 记录到工作日志中。 系统异常处理功能:系统具有自 启动功能。 电源保护功能:当u p s系统无输入电压时，系统能根据u p s的电池容量适时 关闭系统。 软件远程升级功能:接收异地发送的升级程序，自 动完成升级功能。 1 . 3遥控监测系统设计要求 系统采用遥控遥测的工作方式，无人值守，可全天2 4 小时工作; 定期接收本系统g p s 授时，自 动校准系统时钟， 误差不能超过1 秒: 测量方式为循环，自 动测量。测量误差:_ 5 % ; 无外电 输入时u p s 能保持1 0 分钟的工作时间，在无外电时正常关机; 具有可靠的防雷措施，系统接地电阻:5 4 5 2 ; 电磁兼容:系统设备应屏蔽良 好; 工作环境:温度一 1 0 - 5 5 0 c ,湿度邵5 %、海拔高度必0 0 0 m ; 系统支持远程升级和自 动重启; 系统t - 作电 压: 2 2 0 v 士1 0 % ， 频率5 0 1 2 h z ; 系统误报率( 5 % 。 西北工业大学硕十论文: 萝子 d s p 匆 f p g a劣狮谱密翻质 a w -z与 完成部分上位机程序的软件编程并进行测试; 参与了基于d s p 和f p g a 的广播监测系统的设计和实现，建立了基于以 太网的 监测平台。 1 . 5本章小结 本章主要对遥控监测系统的 研究背景，设计任务和设计要求进行了简单介绍。 遥控监测站的主要任务是: 接收中波、 调频广播信号; 测量广播信号的电平和频率， 中波调幅度，调频调制度，记录播出时间;对中波、调频广播段的频率进行扫描; 采集音频信号。根据遥控监测站主要任务，给出了系统框图 和设计任务。并从系统 工作方式、系统功能两方面进行分析，对广播监测系统的主要设计任务和工作方向 进行了预测。 西北工业大学硕士论文:基子d s p柳f p g a必劫著一 寒与价i t 第二章 频谱监测系统的结构及方案设计 2 . 1广播数据接口协议 频谱监测系统所采用的协议接口层次如图2 . 1 所示: 广播监测设备监测网主机 口 ， . .h tt p协议早 ， 月 ， 月 ，t c p i i p协i v早 . ， ， 日 几 ， 月 .蜘拥体排协i q 早 . ， ， 图2 . 1协议接口层次图 2 . 1 . 1物理连接协议层规定 “ 监测网主机” 和“ 广播监测设备” 必须连接在同一个i p 网络上。 连接方式使 用 l o m -l o o m 的r j - 4 5 接口。 图2 .2物理连接方式图 2 . 1 .2 t c p / i p 协议层规定 在连接监测网主机和广播监测设备的i p 网络中，监测网主机的i p 地址和广播 监测设备的i p 地址由国家主管部门统一分配。该i p 网络必须能够保证监测网主机 和广播监测设备的连接通畅。监测网主机和广播监测设备必须实现t c p i i p 协议， 以保证被接入此i p网络的其它主机正常访问。 西北工业大学硕士论文:塞子d s p 和f p g a的赛 嗯 阴芝 翻衷纷班泞与纷扩 2 . 1 .3 h t t p 协议层规定 监测网主机和广播监测设备之间的数据传输通信采用非持续连接类型，通信模 式采用 “ 请求一回应” 方式。 其中， 根据通讯的具体情况， 监测网主机和广播监测 设备都可以充当 “ 发起方”和 “ 回应方”。 基于h t t p 协议的 “ 请求一 回应”流程如下: 图2 .3 “ 请求一 回应”流程图 回应方对某个p o r t 进行监听，收到请求后返回接收结果。 数据包采用标准的 h t t p 协议进行封包。 包分为请求包和回应包两种类型。 包分为包头和包体两部分。 包头和包体之间有一空行。具体h t t p 协议参加参考标准。 发起方在发送数据时采用p o s t方法，发送方的h t t p头中要包含p o s t方法 和内容长度字段。即包含以下两个字段: 1 . p os t u r l ht t p / 1 . 1 2 . c o n t e n t - l e n g t h : m u r l 指回应方接收数据的程序位置， 发起方必须能够配置此 i r l 。 内容长度x x x 根据具体情况填入实际的值， 长度不限。 发送方的h t t p 数据包的包体中内容为需 要传递的x ml 文档， x ml的具体格式在本规范中有规定。 回应方返回的h t t p 头 要包含状态码和状态描述:h t t p / 1 . 1 y y y = y y y 是指状态码，如果所有处理 都正确，则应该为 “ 2 0 0 ;如果是h t t p s e r v e r 本身的错误，则 h t t p s e r v e r 会填 入相应的错误码; 如果是回应方模块内部判断产生错误， 则应该填入“ 5 0 0 。 y y y 西北工业大学硕士论文:寡尹n s p柳f p g a时卿谱腔关口 与纷扩 必须为整数，限制为 3 位。 x x x x为对状态码的描述，长度不限。 毛 沃 1 r 的其它限 制以h t t p / 1 . 1 协议要求为准。回应方发送的h t t p 数据包的报体内容为空。 2 . 1 .4 x ml协议内 容 1 . 下行消息头 当中心需要向广播监测设备查询信息时，会发送下行 x m l ，每个下行x m l 都具 有消息头，格式如下: = ms g v e r s i o n 5 m s g i d = 2 t y p e = r a d i o d o w n d a t e t i m e = 2 0 0 2 - 0 8 - 1 7 1 5 : 3 0 : 0 0 s r c c o d e = 1 1 0 0 0 0 x 0 1 d s t c o d e = 1 1 0 0 0 0 t 0 1 p r i o r i t y - 1 11, 其中， m s g 标记为消息头的 标记， 每个x m l 消息都必须具有此标记， m s g 标记 中 :v e r s i o n属性表示x m l 接口 的 版本号， 本文档中 描述的 接口 版本一 律为5 . m s g i d 属性标识x m l 消息的i d ，此i d 为无符号6 4 位整数类型，且需要全局唯一:对不同 的x m l 消 息，m s g i d 应该 不同。 t y p e 属性 表示x m l 消 息的 类型， 对于下 行消息， 类型为r a d io d o w n ， 表示安全下行接口。 d a t e t i m 。 表示此x m l 消息生成的时间， 时 间格式需要符合y y y y - mm- d d h h :mm:s s . s r c c o d e表示x m l 消息发送方的代码， 此s r c c o d e 为监测中心或直属台的c o d e . d s t c o d e 表示x m l 消息接收方的 代码， 此 d s t c o d e 为 广 播监 测设 备的 代码。 p r i o r i t y表示 此x m l 消 息的 优先级， p r i o r i t y 为 无 符号整数类型，值越大表示优先级越高; 优先级高的消息需要优先响应。 2 ， 上行消息头 当广播监测设备回应中 心的查询信息或主动上报报警信息时， 会发送上行x m l , 每个上行 x m l 都具有消息头，格式如下: = = r e t u m t y p e = q u l it y t as k s e t v a l u e 0 d e s c = ， 成功15 其中， m s g 标记为消 息 头的 标记， 每 个x m l 消 息 都必 须具 有此 标记， m s g 标记 中:v e r s i o n属性表示x m 1 接口 的 版本号， 本文档中描述的 接口 版本一律为5 . m s g i d 属性标识x m l 消息的i d ，此i d 为无符号整数类型，且需要本地唯一:对不同的x m l 消息，m s g i d 应该 不同。 t y p e 属性 表示x m i 消息的 类型， 对于上 行消 息， 类型为 r a d io u p ， 表示安全上行接口 。 d a t e t i m e 表示 此x m l 消息生成的时间， 时间 格式需 要符合y y y y - mm- d d h h :mm:s s . s r c c o d e表示xm 消息发送方的代码。 d s t c o d e 西北工业大学硕士论文:寡尹n s p柳f p g a时卿谱腔关口 与纷扩 必须为整数，限制为 3 位。 x x x x为对状态码的描述，长度不限。 毛 沃 1 r 的其它限 制以h t t p / 1 . 1 协议要求为准。回应方发送的h t t p 数据包的报体内容为空。 2 . 1 .4 x ml协议内 容 1 . 下行消息头 当中心需要向广播监测设备查询信息时，会发送下行 x m l ，每个下行x m l 都具 有消息头，格式如下: = ms g v e r s i o n 5 m s g i d = 2 t y p e = r a d i o d o w n d a t e t i m e = 2 0 0 2 - 0 8 - 1 7 1 5 : 3 0 : 0 0 s r c c o d e = 1 1 0 0 0 0 x 0 1 d s t c o d e = 1 1 0 0 0 0 t 0 1 p r i o r i t y - 1 11, 其中， m s g 标记为消息头的 标记， 每个x m l 消息都必须具有此标记， m s g 标记 中 :v e r s i o n属性表示x m l 接口 的 版本号， 本文档中 描述的 接口 版本一 律为5 . m s g i d 属性标识x m l 消息的i d ，此i d 为无符号6 4 位整数类型，且需要全局唯一:对不同 的x m l 消 息，m s g i d 应该 不同。 t y p e 属性 表示x m l 消 息的 类型， 对于下 行消息， 类型为r a d io d o w n ， 表示安全下行接口。 d a t e t i m 。 表示此x m l 消息生成的时间， 时 间格式需要符合y y y y - mm- d d h h :mm:s s . s r c c o d e表示x m l 消息发送方的代码， 此s r c c o d e 为监测中心或直属台的c o d e . d s t c o d e 表示x m l 消息接收方的 代码， 此 d s t c o d e 为 广 播监 测设 备的 代码。 p r i o r i t y表示 此x m l 消 息的 优先级， p r i o r i t y 为 无 符号整数类型，值越大表示优先级越高; 优先级高的消息需要优先响应。 2 ， 上行消息头 当广播监测设备回应中 心的查询信息或主动上报报警信息时， 会发送上行x m l , 每个上行 x m l 都具有消息头，格式如下: = = r e t u m t y p e = q u l it y t as k s e t v a l u e 0 d e s c = ， 成功15 其中， m s g 标记为消 息 头的 标记， 每 个x m l 消 息 都必 须具 有此 标记， m s g 标记 中:v e r s i o n属性表示x m 1 接口 的 版本号， 本文档中描述的 接口 版本一律为5 . m s g i d 属性标识x m l 消息的i d ，此i d 为无符号整数类型，且需要本地唯一:对不同的x m l 消息，m s g i d 应该 不同。 t y p e 属性 表示x m i 消息的 类型， 对于上 行消 息， 类型为 r a d io u p ， 表示安全上行接口 。 d a t e t i m e 表示 此x m l 消息生成的时间， 时间 格式需 要符合y y y y - mm- d d h h :mm:s s . s r c c o d e表示xm 消息发送方的代码。 d s t c o d e 西北工业大学硕士论文:萝于d s p和 f p g a内奈谙盟翻索垅 研关 与纷i f 表示x m ! 消息接收方的 代码。 r e p l y表示此x m l 消息对应的下行查询消息m s g i d . 如果是主动上报的消息，则r e p l y i d为一1 . 如果该上行x m l 消息非主动上报x m l ，则需要具有r e t u m元素，代表查询的结 果。 r e t u m元素具有如下属性: t y p e 属性表示对应查询类型，如q u l i t y t as k s e t 表 示此上行消息为频道查询的查询结果。 v a l u e 属性表示查询结果， d e s c 为说明， v a l u e 和d e s c 的取值可能为: 0 : 成功;1 :目的地址错误; 2 : 优先级低;3 : 版本错误; 4 :消息i d错误; 5 :消息类型错误;6 : 源地址错误;7 :消息格式错误; 8 :任务 已 存在:9 :其他错误 ( 错误为未定义错误，由设备进行定义返回。) 具体的q u a l i t y a l a r m h i s t o ry q u e ry , q u a l i t y a l a r m h i s t o ry r e p o rt , q u a l it y t as k s e t , q u a l i t y a l a r m p a r a m s e t , s p e c u u m h i s t o ry q u e ry , q u a l i t y h i s t o ry q u e ry , s p e c t r u c n h i s t o ryr e p o rt , q u a l i t y h i s t o ry r e p o rt , s p e c f u m t ask s e t , s t r e a m h i s t o ry q u e ry等等任务的x m l 协议格式此处不再 赘述。 2 . 2频谱监测设备结构概述 频谱监测站用于广电广播监控系统，主要功能为通过专网或公网将广播信号的 技术指标数据、声音数据、设备状态参数等以主动或被动形式送往中心的指定服务 器。 系统整体结构说明如下: 与上位机采用t c p / i p 通讯， s o c k e t 长链接， 数据流方 式通讯，数据格式采用x ml 。与接收机的通讯采用 r s 2 3 2串口的方式实现，其中 对于在线监听， 采用声卡的方式来录音。采用多线程的方式，不同的线程完成不同 的任务， 提高系统的性能和并发。 采用统一的日 志接口， 对于重要信息、 错误信息、 可疑信息、业务要求的信息等可以记录到指定的日 志文件中或者数据库表中。 2 . 2 . 1网络结构图 安放在监测地点的各个遥控站通过天线接收广播信号进行分析计算，得到中心 所需要的各项指标和数据，并通过调制解调器或者广域网网 络设备接日 通过 s d h 专用网或者 p s t h公网进行传输。 西北工业大学硕士论文:萝于d s p和 f p g a内奈谙盟翻索垅 研关 与纷i f 表示x m ! 消息接收方的 代码。 r e p l y表示此x m l 消息对应的下行查询消息m s g i d . 如果是主动上报的消息，则r e p l y i d为一1 . 如果该上行x m l 消息非主动上报x m l ，则需要具有r e t u m元素，代表查询的结 果。 r e t u m元素具有如下属性: t y p e 属性表示对应查询类型，如q u l i t y t as k s e t 表 示此上行消息为频道查询的查询结果。 v a l u e 属性表示查询结果， d e s c 为说明， v a l u e 和d e s c 的取值可能为: 0 : 成功;1 :目的地址错误; 2 : 优先级低;3 : 版本错误; 4 :消息i d错误; 5 :消息类型错误;6 : 源地址错误;7 :消息格式错误; 8 :任务 已 存在:9 :其他错误 ( 错误为未定义错误，由设备进行定义返回。) 具体的q u a l i t y a l a r m h i s t o ry q u e ry , q u a l i t y a l a r m h i s t o ry r e p o rt , q u a l it y t as k s e t , q u a l i t y a l a r m p a r a m s e t , s p e c u u m h i s t o ry q u e ry , q u a l i t y h i s t o ry q u e ry , s p e c t r u c n h i s t o ryr e p o rt , q u a l i t y h i s t o ry r e p o rt , s p e c f u m t ask s e t , s t r e a m h i s t o ry q u e ry等等任务的x m l 协议格式此处不再 赘述。 2 . 2频谱监测设备结构概述 频谱监测站用于广电广播监控系统，主要功能为通过专网或公网将广播信号的 技术指标数据、声音数据、设备状态参数等以主动或被动形式送往中心的指定服务 器。 系统整体结构说明如下: 与上位机采用t c p / i p 通讯， s o c k e t 长链接， 数据流方 式通讯，数据格式采用x ml 。与接收机的通讯采用 r s 2 3 2串口的方式实现，其中 对于在线监听， 采用声卡的方式来录音。采用多线程的方式，不同的线程完成不同 的任务， 提高系统的性能和并发。 采用统一的日 志接口， 对于重要信息、 错误信息、 可疑信息、业务要求的信息等可以记录到指定的日 志文件中或者数据库表中。 2 . 2 . 1网络结构图 安放在监测地点的各个遥控站通过天线接收广播信号进行分析计算，得到中心 所需要的各项指标和数据，并通过调制解调器或者广域网网 络设备接日 通过 s d h 专用网或者 p s t h公网进行传输。 西北工业大学硕士论文：基于d s p 孑钌f p g a 兢掰学篮鼎嚣苏醒掰与撑舻 表示x m l 消息接收方的代码。r e p l y 表示此x m l 消息对应的下行查询消息m s g l d 。 如果是主动上报的消息，则r e p l y i d 为一1 如果该上行x m l 消息非主动上报x m l ，则需要具有r e t u r n 元素，代表查询的结 果。r e t u r n 元素具有如下属性：t y p e 属性表示对应查询类型，如q u l i t y t a s k s e t 表 示此上行消息为频道查询的查询结果。v a l u e 属性表示查询结果，d e s c 为说明，v a l u e 和d e s e 的取值可能为：0 ：成功；1 ：目的地址错误；2 ：优先级低；3 ：版本错误； 4 ：消息i d 错误：5 ：消息类型错误；6 ：源地址错误：7 ：消息格式错误；8 ：任务 已存在：9 ：其他错误( 错误为未定义错误，由设备进行定义返回。) 具体的q u a l i t y a l a r m h i s t o r y q u e r y ，q u a l i t y a l a r m h i s t o r y r e p o r t ，q u a l i t