前端系统（精选十篇）
前端系统 篇1
关键词：直播星,户户通,前端系统,编码
1项目背景
直播卫星“户户通”[1]工程是党中央、国务院于2011年启动的一项民生工程,主要是利用直播卫星技术,在边远农村地区开展广播电视公共服务,实现城乡广播电视公共服务均等化、全覆盖。
贵州省“户户通”[1]工程的总体目标是,在贵州全省建立和完善“覆盖城乡、结构合理、功能齐全、运行高效、服务优质”的“四位一体”农村广播影视公共服务新体系,基本实现广播电视信号和广播电视公共服务在省有线电视网络未通达农村地区和服务对象全覆盖、户户通。
为满足贵州边远农村收听、收看到丰富的广播电视节目,贵州广播电视台整合自身的节目优势,经广电总局批准同意,此次新增贵州广播电视台公共频道、经济频道两套电视节目和音乐广播、交通广播两套广播节目通过直播星定向覆盖贵州省内农村用户。
2总体方案
贵州广播电视节目包括公共频道(GZTV2)、经济频道(GZTV7)两套省级电视节目和音乐广播、交通广播两套省级广播节目,上述节目通过直播卫星[2]户户通用户管理系统和村村通用户管理系统进行收视管理。该节目包在本地区进行编码复用传输后,经中国有线干线网回传到北京,在卫星直播中心进行解码、编码、复用并加密后,通过北京地区地面光缆传输网络传送至地球站调制上行传输,实现相关节目在贵州省村村通和户户通用户范围内的覆盖。卫星传输技术参数如表1所示。
贵州广播电视节目通过直播卫星传输覆盖系统链路如图1所示。
3节目源前端集成
3.1系统方案设计
该直播星定向覆盖前端系统项目由播控传送中心负责设计和建设。技术人员接到任务的同时,考虑到该项目必须在计划的时间内完成,于是基于系统的完备性、可控可管性设计了一个初期方案,在该方案的基础上进行优化和完善。这样能提高该项目的建设效率且能保障项目的安全稳定性。初期方案如图2所示。
从图2方案可以看出,该系统选择设计为编码、复用、适配这样传统的传输架构,播控中心将主备电视信号分别编码后与广播中心的广播信号进行主备复用、经过主备ASI切换后进入主备适配器,适配后的DS3信号经过现有SDH传输系统传送至省网络公司前端机房。该方案具有较好的冗余备份方式,更为推崇的是在每一级设备节点上均能监看,做到层层监控,且配置功能完备的网管系统能更好的支撑整个系统的运行。
3.2系统方案优化及设备选型
设计一个系统首要考虑的因素是性能稳定、可靠,这是安全播出最基本的要求。但更为重要的是要结合自身的实际情况,能更好的充分利用现有资源,不仅考虑性能也要注重效益和未来的扩展。对于初期设计的方案,我们主要优化和完善的是,在保障系统性能稳定安全的基础上,主要考虑系统架构清晰、维护管理便捷、充分利用现有资源和价格成本控制。
方案在最终确立过程中,技术人员同设备商工作人员做了大量的沟通和交流,在经过几家设备商提供设备选型比较,结合自身情况和综合各种因素后,最终确立了该项目系统方案。如图3所示。
这一方案架构清晰、简洁明了,有利于技术人员维护管理,不仅能满足目前的性能需求也能支持以后功能升级。所采用设备为业界认可度较好、较成熟的THOMSON品牌,这更好的保障系统的高效安全。
目前信号源为两路广播AES音频信号、两路电视标清带音频嵌入SDI信号,未来会升级为高清SDI信号和增加节目,这就要求编码器功能上能同时支持对高清电视节目信号、广播节目AES音频信号的编码,在不改变系统架构的情况下,如果增加节目后,还能预留有升级的空间。而为了更好的利用现有传输通道则要求复用器支持DS3输出,这也节约了适配器成本。
3.3前端编码压缩特点
贵州广播电视台播控传送中心目前将贵州省级2套电视节目(贵州2和贵州7)和2套广播节目(音乐广播和交通广播)主备信号送至本地压缩编码系统中的主备编码器,本地压缩编码系统中编码器按视频平均码率4.5Mbps、音频平均码率256kbps进行编码,在编码设置项需注意的是,广播节目音频和电视节目音频是不同的,广播节目音频独立占用一项服务,这样接收端才能正确解码,声音不会错误。对于视频信号源丢失设置需选择TS流[4]没有Bit率,这样当视频信号源丢失的时候TS流切换器才能正确切换,从而保障信号不中断。编码配置如图4所示。
从编码配置可以看出,该设备支持4通道编码,这确实方便以后升级。编码后进入一套主备切换器。主备切换输出的ASI[4]信号分别经复用器主、备和其他节目复用后,通过现有的SDH传输系统将两路信号送至贵州省网络公司前端机房。TS流切换设置如图5所示。
该编码压缩传输系统具有以下特点:
1.具有较高的编码压缩效率和性能,能同时支持4通道信号编码压缩。系统基于Amethyst强大的切换能力,通道和设备间的冗余备份机制,系统的安全级别比友商相同的架构的安全性高,且设备稳定性高安全可靠。
2.具有高兼容性和先进性,兼容高标清,图像质量业界最优,编码方式:MPEG-2和H.264兼容,传输流:IP和ASI端口都兼容。
3.高可用性,管理方便,无需过多的人工介入,冗余备份机制合理,切换时间短,无缝切换,系统架构简洁清晰,且故障切换明了。
4.可替换性高,系统内设备编码器可以替换其他品牌。切换器也能做出合理及时切换。
5.通用性高,行业成熟方案,业界认可度较高,产品为业内3年成熟产品,停产风险低。
6.较高的性价比,MPEG-2/H.264兼容,不需要复用器和专业网管服务器,成本降低。
7.架构成熟,切换配置灵活强大,自动切换,不需要紧急备机,业内高端设备,需要厂家介入售后服务的频率少。
3.4信号监测
系统监测作为系统完整性的一个重要环节是必不可少的,因为系统的可管可控立足于设备节点信号监测。完备的监测方式能提升系统的安全性。
贵州广播电视台主控机房具备节目监听监看、网管监控、TS流监控等条件,满足安全播出管理要求。按照总局对安全播出的要求,对传输信号的各主要节点进行播出信号监测,该项目实时监测节点包括:
1.主备信源信号监控(SDI信号);
2.编码器输出监测(ASI信号);
3.TS流切换开关输出监测(ASI信号);
4.复用器输出监测(ASI信号);
5.作为用户接收端监看,由于定向覆盖的特殊性,技术人员特意在距离市区较远的同行单位建立了回收监看设备,这能及时反馈接收端信号是否正常,结合前端系统的监测,就能及时了解整个传输链路的安全可靠。
目前系统投入正式运行,对系统各节点的监测,TR 101290监测无一二级关键错误和对接收端频谱分析及解码监看,信号均正常,证明整个传输链路安全可靠。
4定向覆盖技术及目的
户户通直播星采用卫星直播NDS加密技术,户户通机顶盒内装有GSM/GPRS模块,具有双向通讯、位置定位功能。广电总局直播星户户通管理中心应用GPRS业务和服务器通信,传送基站信息,进而锁定位置。位置锁定系统如图6所示。
户户通的定位方式是利用移动通信的基站进行定位,机器在指定地方安装后,存储器里存储有当地所扫描到的基站号,以后每次开机后,主机芯上电,GPRS位置锁定模块扫描附近的基站号并发送给主芯片,主芯片将其与存储器智能卡里所存储的基站号进行比对,若一致,则说明机顶盒在指定的合法区域使用,主芯片自动向GPRS位置锁定模块写入一数据,这样主芯片与GPRS位置锁定模块进行绑定,并且通过GPRS位置锁定模块将定位信息通过GPRS通信上传到位置锁定服务器,且在位置锁定服务器处理之后通过卫星信号下发授权管理信息,给智能卡授权,并将GPRS位置锁定模块的IMEI (定位模块识别号)与基站信息写到存储器里,机顶盒正常使用;若不一致,则机顶盒不能正常使用收看卫星电视节目,保证了只有在指定区域才能正常使用机顶盒。真正做到精准定向覆盖,与有线电视的协调发展。
5小结
该项目的建设完成,更好地支持直播卫星平台扩容提升公共服务支撑能力,贵州广播电视节目通过直播卫星传输,定向覆盖本省,更好满足群众收听收看贴近性强的广播电视节目的需求,也扩大贵州省级广播电视节目对贵州省山区农村地区的覆盖。
系统的稳定运行保障节目信号传输的安全,为满足人民群众广播电视基本公共服务需求提供充分保障,为满足个性化多样性文化服务需求创造良好环境。
参考文献
[1]来永胜,王剑波,金鼎国.直播卫星“户户通”双模接收整体解决方案设计[J].广播与电视技术,2011,(38)S1:209-214.
[2]丁爱国.直播星卫星下变频器技术研究和探讨[J].广播与电视技术,2011,(38)S1:215-220.
[3]袁明珠,肖大明.广播电视户户通设备功能实现及故障处理[J].广播与电视技术,2014,(41)04:105-110
数字电视前端系统分析论文 篇2
摘要：随着社会经济的发展以及科学技术的不断进步，基于IP技术的数字电视在当下得到了较为广泛的应用。数字化电视能够给人们带来更多的电视节目，满足人们的实际需要。数字电视在应用过程中，需要利用IP技术，文章在对该问题分析过程中，分析了IP技术在系统设计中的重要作用，并就前端系统优势进行了相关阐述和探究。
关键词：IP技术；数字电视；前端系统
IP技术在数字电视前端系统中应用，通过系统化的设计，能够更好地发挥IP技术优势，对系统容量进行扩大，从而提升电视节目的质量，更好地满足人们的观看需求。本文在对IP技术下的数字电视前端系统分析过程中，主要探讨了ASI架构模式的数字电视前端系统，对IP技术的应用情况进行了较为详细的分析，从而对前端系统进行较好的优化。在研究过程中，本文主要涉及了ASI前端系统情况、IP技术实现路径、基IP技术的数字电视前端系统的优势3个方面内容。
1ASI前端系统概述
ASI前端系统是当下数字化电视应用的一种重要系统结构，其主要由一个总前端和多个分前端构成，能够满足人们观看电视节目的需要。ASI前端系统在应用过程中，信号由总前端进入，并借助于各个分前端实现信号的传输。在信号传输时，借助了ASI码流切换模式，更好地对ASI信号进行输出。ASI前端系统在设计过程中，要保证总前端具有信号检测功能，在对信号检测完成后，总前端才能够进行信息传输。这样一来，ASI前端系统在应用过程中，“总前端+分前端”的传输模式，在很大程度上导致系统整体较为复杂，并且在信号传输过程中，受到传输码率影响较大，这样一来，将影响到电视节目的拓展。随着人们生活水平的不断提升，人们对电视节目的质量和数量要求不断增加，传统的ASI前端系统已经无法满足人们的实际需要，这就需要对ASI前端系统进行变革，使之更好地满足人们观看电视节目的需求。
2基于IP技术的数字电视前端系统优势
IP技术在数字电视前端系统的应用，具有较大的优势，能够更好地促进数字化电视的发展和应用。利用IP技术对数字电视前端系统进行改进，可以使数字电视前端系统具备以下几点优势：
2.1具有较强的灵活性
利用IP技术对数字电视前端系统进行改造，可以使系统在运行过程中，具有较强的灵活性。实现这一目标，主要依靠了IP技术在信号传输过程中，能够对传输信号进行有效的控制，通过重新配置编码器和调制器，实现了对数字化信息的集中处理，从而解决了信息容量不足、信息处理速度较慢的问题，能够在很大程度上缩减信息处理时间，更好地提升信息处理效率。
2.2统拓展性较强
IP技术在数字电视前端系统的应用，能够改变原有ASI前端系统拓展性较差的问题，使得系统拓展性增强，更好地拓展数字电视业务。IP技术在ASI前端系统的应用，能够利用IP技术的分流处理技术，使数据信息进行较好的传输，使系统拓展性得到了提升，从而使ASI前端系统能够解决系统空间不足问题，更好地提升系统运行质量，进而满足数字化电视发展需求。
2.3提升系统安全性
数字电视在节目播放过程中，安全性问题较为突出，这主要是因为在进行信息传输过程中，ASI系统性能较差，不能对数据信息进行较好的保护，导致信息传输过程中，可能受到信号干扰，从而降低节目质量。IP技术在应用过程中，能够对前端系统进行有效的安全设计，利用交换机设备实现1：1备份机制的构建，能够在很大程度上保证信息传输的安全性和可靠性。同时，在对交换机应用过程中，由于技术手段并未成熟，虽然在安全性方面得到了保障，但是对节目质量会产生一定的影响。这样一来，就需要利用IP技术对其进行解决，保证数字电视节目更加清晰。数字电视前端系统在对IP技术应用时，通过对前端系统的有效设计，以双绞线的发展模式替代原来的同轴线，能够对线路进行简化，降低线路设计复杂性，保证系统在应用过程中，具有较好的安全性。由此可见，在对IP技术应用时，要注重立足于现阶段ASI前端系统存在的问题，通过有效的系统设计，更好地提升数字电视节目质量。
3IP技术在数字电视前端系统实现路径探究
通过上述分析，我们可以看出，IP技术在数字电视前端系统中的应用，在很大程度上提升了数字电视质量，满足了数字电视前端系统发展需要。如何将IP技术更好地应用于数字电视前端系统建设，成为当下数字电视发展必须考虑的一个重要议题。
3.1系统设计总体思路
在进行系统设计过程中，需要考虑到数字电视前端系统的实际情况，并能够结合ASI前端系统在应用过程中存在的弊端，通过利用IP技术对这一问题进行较好的解决，这样一来，才能够保证系统设计更好地满足人们的实际需要。同时，在进行设计过程中，还需要考虑到IP技术的安全性和经济性，这对于IP技术的推广来说，具有十分重要的意义。IP技术在应用时，需要对其应用步骤进行明确划分，并能够对前端系统加以改造，确保系统在运行过程中，具有较高的稳定性。再者，ASI前端系统在应用过程中，码流切换问题影响到了系统效率，并且对系统拓展性产生了较为不利的影响。在应用IP技术过程中，就需要对码流切换以及码流分配问题进行较好地处理，保证在总体设计时，能够对相关问题进行较好的考虑。同时，系统设计过程中，要注重采取分步实施的方法，对IP技术应用过程中可能存在的问题进行逐一解决，进而满足整体设计需要。
3.2总前端信号IP化
结合ASI前端系统结构情况来看，在利用IP技术对其进行改造过程中，首先需要从总前端信号IP化问题入手。总前端信号的处理，关系到了各个分前端的信号处理，影响到了系统整体性能。这一过程中，在对总前端信号IP化时，要着重从以下几点对问题进行考虑：首先，在进行信号源设备安装过程中，要确保电视信号能够以ASI格式进行IP打包，并利用打包器对信号进行相应的处理操作。这一方式，能够保证信号进行有效传输，避免信号在传输过程中出现缺失现象，更好地提升电视节目质量；其次，在对信号进行封装处理过程中，需要借助于总前端节目信号打包器进行，在进行信号输出时，采取IGMPV3的形式进行输出，这样一来，能够确保IP对应的`组播地址更好地进行信号接收，提升信号传输效率；再次，IP技术在数字电视前端系统中的应用，需要考虑到对高清转码器的有效应用，实现对电视节目的转码处理。这一过程中，IP技术能够更好地提升前端系统的拓展性，并能够利用UDP端口号，保证电视节目具有较高的清晰度。高清转码器和UDP端口号的结合应用，能够对原有ASI前端系统存在的信息传输质量问题进行较好的解决，可以在很大程度上提升电视信号拓展性，并保证电视节目的质量；最后，IP技术在应用过程中，需要对PSI/SI信号的有效应用。PSI/SI信号的应用，能够实现广播电视信号的有效传播，并且保证信号由总前端系统更好地分配到分前端系统中，保证信号传输具有较大的覆盖面积。
3.3分前端IP信号的接收
在对总前端信号进行IP化处理后，保证电视信号能够进行较好的接收，接下来就需要考虑总前端信号与分前端信号的传输问题。总前端信号接收，是对广播电视信号的有效接收，而分前端IP信号的接收，则是对总前端传输信号的有效处理，从而更好地满足人们观看电视节目的需要。分前端IP信号的接收处理问题，我们可以从以下几点进行分析：
3.4系统层面问题
分前端IP信号的接受处理，为了更好地提升信号传输的清晰性，需要从系统层面对该问题进行较好地考虑。一般来说，在利用IP技术处理这一问题时，需要相关技术人员构建IP处理系统，并能够根据信号传输的实际情况，设置相应的IP打包器和交换机，对总前端传输的信号进行有效处理，使之转化为高清晰度的电视节目。系统层面处理过程中，主要考虑到了总前端以及分前端信号传输问题，并能够从这一角度出发，对电视节目信息质量进行较好地处理。
3.5信号处理的高效率问题
在进行信号处理过程中，信号处理的效率性问题，直接影响到了电视节目的质量以及电视节目的信息传输质量。这样一来，信号处理时，要注重在省干网接收前提下对本地信号进行快速转发，使之对信号处理具有快速性和高效性。
3.6提升信号处理水平
分前端IP信号接收信息过程中，要注重对IP信号传输的ASI格式信号进行较好地处理，这就需要配备IP打包器和处理器，能够保证信号处理具有较高的水平，从而满足分前端对信号接收的实际需要。总之，在进行数字电视前端系统设计过程中，通过对IP技术的有效应用，需要保证IP信号接收环节设计是否合理，是否能够保证对信号的有效接收和高效处理，满足前端系统信号接收需求，更好地提升数字电视节目质量。结合本文的研究和分析，可以看出，原有的ASI前端系统模式在进行信号接收以及处理过程中，由于其系统设计存在较大的复杂性，并且相关功能存在一定的局限性，导致数字电视在信息处理过程中，存在较大的问题，不能很好地满足人们观看电视节目的需要。针对这一问题，需要利用IP技术对前端系统存在的问题进行改进，从而提升数字电视节目质量，为人们带来更多的服务。
[参考文献]
[1]周冲.数字电视IP前端系统的构建[J].有线电视技术，（20）：18-22.
[2]赵静，杨苏卫.基于IP技术的数字电视前端系统研究[J].西部广播电视，（2）：223-229.
[3]杨吉超，徐玉辉.基于IP架构的安徽地面数字电视前端系统解决方案[J].声屏世界，2015（S1）：10-11.
[4]王伟，徐军.基于IP技术的新型数字电视前端的研究与构建[J].广播与电视技术，（12）：67-70.
解放前端程序员 篇3
“为什么页面要有这么多的元素？”在于游的PPT上，显示了一排明显被改动过很多次的页面代码。于游现任中演票务通文化发展有限责任公司技术总监。中演票务通曾经成功地为北京奥运会测试赛、奥运北京文体活动等提供过票务服务，获得过奥组委的特别表彰。目前，中演票务通也已成为2014年南京青年奥运会票务主运营商。
“来自老板和竞争对手的后期商务需求往往与前期开发出来的产品相差巨大；文件量太大而导致不好复用拆分；CSS、JS请求都要通过CDN，每次改文件名都会十分痛苦；整合开发难度大等，这些都是程序员们共同的悲剧。”于游说，针对这些问题他改进了一种将CSS+JS压缩合并的做法。这种做法可以有效减少浏览器请求数量，最大限度地利用浏览器性能。前端工程师可以任意地组合JS和CSS，使代码量显著减少，从而在更大程度上解放前端程序员。此外，合并后操作方式得到简化，人为操作失误也可以得到有效避免。
“前端优化是后端优化的一个基础。我们要尽力地对前端进行处理和优化，并结合后端缓存技术和架构做出改进，才能达到事半功倍的效果。”于游告诉记者。
于游的经历十分丰富，他早年曾就职于网易，开发过网易的发布系统、论坛系统；在久游网任北京研发负责人，负责久游网架构设计和部分游戏服务器端的设计；后来自主创业，建立Caca.cn，开发出移动互联网上第一个自主研发的漫画阅读软件；上份工作则是负责团宝网的研发、运维工作。
有线数字电视前端系统设计探讨 篇4
前端主系统由信号接收、信号处理、信号输出、系统管理四部分组成。信号接收系统主要完成对来自不同网络的各个信号的接收, 然后把它们变换成符合MPEG—2标准的TS流。信号处理是把输入的TS流经过复用器变成多节目的TS流, 然后经过CA加密的处理, 送到输出部分。信号输出则是把含有多套节目的TS系统调制成RF信号输出给整个HFC网络。
1.1 信号输入部分
由于信号源众多的原因, 信号输入部分是前端中设备型号最多、最复杂的部分。信号输入部分涉及的设备有光收机、卫星接收机、编码器等应将它们转换为统一的格式送入信号处理部分。
为提高数字电视信号的质量和可靠性, 数字有线电视前端设备造型非常重要。卫星天线一定要满足卫星天线电视接收技术文件中关于天线的要求, 要有良好的机械性能。高频头选择本振频率稳定、噪声温度指标低的产品, 如K u波段噪声温度指标要在0.7db以下。数字卫星接收机应选用带ASI标准的基带数字信号传输的综合IRD (符合MPEG—2/DVB标准) 数字卫星接收机。这就保证了与各种设备之间、以及不同公司的设备之间的相互连接性。
1.2 信号处理部分
信号处理部分包括:传输码流 (T S) 的监视、解扰、复用与业务信息 (SI) 处理等。它是数字前端的核心。在这部分主要完成的是对所有节目进行解扰、截取、复用等处理。在模拟前端中, 若要增加一套节目, 只需简单将一台接收机与一个调制器相连接就可以了。在数字前端中, 增加一套节目是以虚拟方式进行的, 该节目是被加到某个复用器中, 至于在整个通路中的什么地方加入并不重要, 机顶盒会自动地用每个传输流的SI信息找到它。另外, 信号部分的管理必须采用集成的管理系统, 在所有的前端处理部分, 均以ASI (异步串行接口) 作为标准接口, 确保与其它设备具有良好的兼容性。
1.3 信号输出部分
信号输出部分主要设备是64Q A M调制器, 其使用带宽为38MB/S, 它把各个复用皿输出的加密TS流调制到RF, 经过混合皿混合后传送到HFC网络。
根据计算和实践的经验, 通常数字调制器的输出电平比模拟调制器输出电平低10db。另外, 前端模拟与模拟相邻频道、数字与数字相邻频道之间电平差不要超过+0.5db。
由于模拟信号和数字信号调制方式不同, 因此它们的输出频率设置也有所不同。模拟频道载频是图像载波频率, 数字频道载频在8MHz频道的中央位置。
1.4 系统管理部分
各种管理服务器主要完成一些用户信息和计费工作, 以及影视材料的管理工作和安全保密等。控制网络部分主要完成各种服务器中的各种信息传递工作及后台的影视材料和数据的交换。
系统管理必须能实时地了解前端输入和输出的工作状态, 能够监视输入信号和输出信号及所需节目的有无和质量。所有的设备之间都是用DVB—ASI作为基带数字信号传输的连接, 并可使用任何基于SNMP的管理系统。对于CA的有关功能, 应采用公共界面和DVB同密标准。
2、有线数字电视前端设计应注意几个问题
有线电视中数字前端与模拟前端的设计有很大的不同。在模拟电视前端中, 8M H z带宽只能传送一套电视节目, 只需将一台卫星接收机与一个调制器相连接就可以了。在数字电视前端中, 8MHz带宽可以传送4～8套数字电视节目, 传送节目的套数与哪些条件、设备有关, 是设计中必须考虑的因素。
2.1 与信道编码和QAM调制器有关
Q A M是用数字信号去调制载波的幅度和相位, 使载波的幅度和相位受控于数字信号, 常用的有16Q A M、32Q A M、64Q A M等。目前普遍采用64Q A M调制器, 即对应于一个8M H z模拟电视频道, 调制器的输入码率为38.1Mbps。
2.2 与节目信号的传送方式和有效传输码率有关
在卫星信道传输中, 我国上星的D V B—S节目多数为S C P C方式, 符号率4.42M b p s, 采用R S (204, 188) 编码、3/4卷积码、Q P S K调制方式, 1套节目的有效传输码率为4.42×2×3/4×188/204=6.11Mbps, 复用器可传送6套节目, 即6.11×6=36.66 Mbps, 距最多传输码率38.1Mbps还有裕量, 复用器会自动以填空包加以补足。如传输码率超过38.1Mbps, 设有7套节目, 第7套将不予传送。因此, 一个频点只能传送一套模拟电视节目, 但能传送6套4.42Mbps数字电视信号。由此可见, 传送全国30几套省市区的数字电视节目, 也只占用6个8MHz的模拟电视频道。
SCPC方式接收1套节目需要1台数字卫星接收机, 而MCPC方式1台数字卫星接收机就可接收多套数字电视节目。因此在设计时要根据接收电视节目的套数确定所需要的接收机台数。
3、结语
有线电视中对数字电视前端的设计除了设备 (硬件) 之外, 管理 (软件) 也很重要。在大型网络中, 网络管理是数字电视前端的一个重要功能, 主要对前端数字设备进行监控, 对保证信号质量、降低维护成本等有十分重要的意义。
与传统的模拟电视相比, 数字电视技术中软件技术占有更为重要的位置, 电视内容的重现及EPG、SMS和CA系统的建立都要由软件来实现。因此数字电视前端设计远不能满足硬件设备的完成, 建立一个数字化的安全高效管理体系, 才是我们要追求的目标。
摘要：近几年来, 在广电总局的大力推动和各地有线台的不懈努力下, 数字电视得到很大发展, 用户规模不断壮大。各地有线台在数字电视建设上各有千秋, 一些率先发展的城市, 不仅为我们数字电视起步较晚的城市提供了宝贵经验, 而且使我们少走弯路。数字电视系统是一个庞大的工程, 其设计也非常复杂。本文就前端硬件系统、网络管理系统的设计做一探讨。
前端系统 篇5
林挺逵 浙江省台州市路桥区乡镇广电站退休职工
有线电视放大器设置输出斜率1dB，其CTB会提高1dB，载噪比指标会降低1dB。所以，放大器设置的输出斜率要通过设计计算来确定，防止设置过大的斜率而造成载噪比指标过度的损伤。一般情况下，干线放大器的输出斜率可以设定在5dB左右，末级干线放大器可以设定输出斜率8dB上下。
倾斜信号输入光发射机，会产生类似的结果，虽然CTB指标会得到提高，但载噪比指标会受到损伤，由于光链路的载噪比指标通常只有50dB，和全系统的C/N指标设计值44dB，仅仅只有6dB的差距，如果输入光发射机的信号采用大的斜率，那么仅仅一级光链路的（低端）载噪比C/N指标就可能低于全系统的设计值！因此，输入光发射机的射频信号必须是平坦的或接近平坦的！这是有线电视界公认的常识！
因此，要防止出现用户分配以后到达用户信号的高低端电平差过大的问题，可以在用户放大器设置较大的输出斜率来解决，即使要求用户放大器的输出斜率达到10dB，也可以用它内置的均衡器调出来，无需前级放大器或光端机采用大的输出斜率来帮忙。另外，仅仅一级用户放大器设置大的斜率，对整个系统的载噪比C/N指标影响是容许的。
试算一例采用BGY588放大模块（G=34dB、NF=6dB）的用户放大器，输出电平102dB，输出斜率分别为5dB和10dB时的载噪比C/N指标。
当输出斜率为5dB时：
C/N=So-G-NF-2.4-f=102-34-6-2,4-5=54.6dB，KC/N=0.087，即占用全系统8.7%的C/N指标份额。
当输出斜率为10dB时：
C/N=So-G-NF-2.4-f=102-34-6-2,4-10=49.6dB，KC/N=0.275，即占用全系统27.5%的C/N指标份额。
干线 放大器输出斜率分别为5dB和10dB时，它们占用载噪比C/N指标和指标占用系数也和用户放大器大致相当。可见，在整个有线电视系统里，仅仅用户放大器这一级设置10dB斜率是容许的，全部放大器都采用10dB斜率显然是不许可的（因为电缆网络通常只能占用40%左右的C/N指标）；光发射机输入10dB斜率的信号更加不允许。
显然，为了解决用户信号高低端电平差过大的问题，在前端机房里对信号进行提前（10dB）均衡的措施是不行的，因为这种做法会严重损伤放大器和光链路的载噪比指标，在多级光缆联网的情况下尤为严重。因此前端信号混合器输出的信号必须是平坦的，前端放大器输出信号和光发射机输入信号也必须是平坦或接近平坦的。
走在水治理产业最前端 篇6
人类的进化、繁衍一刻也不能离开自然的慷慨馈赠。然而就在人类的工业文明发生和发展的100多年的历史进程里，我们发现了那些严肃的“不得不说的真相”。文明的脚步正在不知不觉地摧毁着大自然的馈赠，空气环境和水环境的污染，人类在享受文明成果的同时，正在付出昂贵的代价。
许多世界级大公司把做“水”的生意当作是未来发展的重大契机。GE 、西门子等跨国公司都在全世界范围里推广可循环水资源利用技术，在技术开发的同时，争先进行市场的战略布局。
在全世界最大的新兴市场中国，我们可以看见这些大型公司忙碌的身影。然而，可能这些巨型公司、“百年老店”里的掌门人物，压根也不会想到，在众多被他们看成是规模很小的竞争对手里，半路杀出了一个“程咬金”，凭借最先进的水处理技术和一身过硬的本领，硬是把这个新兴市场里的70%的市场份额揽入怀中，连续几年的业务增长率几乎都是100%。
这家令国人骄傲的中国公司就是北京碧水源科技股份有限公司，拥有1亿元注册资本，由海归学子创办的民营公司。据资料表明，目前世界上最大的污水处理工程的日污水处理量在4.5吨左右，而碧水源科技为奥运配套的水处理新工程已经达到了日处理污水10万吨的超级处理能力，在全世界力拔头筹。经过该公司的水处理技术处理后的水，达到了地表三类水的标准，百分之百可以回灌地下以及循环再利用。
自然的馈赠循环往复，水资源的能量守恒不再是一个焦虑的梦。
站上制高点战略上才能领先一步
如果说，绿色和平组织的作用是通过他们的行动让人类警醒，用思想和观念的改变来阻止环境的进一步恶化，强调的是一种时代的理念和责任。那么，发展一个事关人类前途命运的战略产业，把关于“水”的生意做大做强，则需要一个熟悉经济运作模式，了解发展“瓶颈”和产业需求，能够理性思考和观察的“制高点”。
作为拥有上百年历史的巨型跨国公司GE和西门子，也是在经历了无数次思考和论证以后，在最近的5年，才把水资源的循环利用列入了公司未来的发展方向。作为一个中国公司，要想拥有这种超前的战略思维，是一件十分不容易的事情；即便是那些有幸可以进行某些超前思考的学者和企业家，想要把这个产业按照最先进的技术和工程模式做成一个富有超级竞争力的大型企业，也需要一个非常合适的机遇和坚定的信念。
碧水源科技董事长文剑平是敢为人先的人。一个个子不高，操着浓重的家乡口音相当执著的湖南人，却把握住了21世纪中国最大的新兴产业的机遇，短短几年时间，把公司做成了一个大型企业，每年的利润达到了7000多万，成了这个新兴产业里的公认的“老大”。
机遇只会垂青有准备的人。
对文剑平来说，具备了三个先决条件。首先，他做过国家机关的政府官员，作为80年代初毕业于林业和生态环境专业的硕士生，他在国家科委工作多年，担任了中国国际科学中心副主任。在这个位置上他得以纵观全局，深刻理解了水资源的循环再利用对于循环经济和可持续发展的重大意义，比别人早一步确认了这个巨大的产业先机；其次，他勇于自我挑战，在从政道路顺风顺水的时刻辞职下海，斷了自己的“后路”，抱定了必胜的信念，献身“水”产业；第三，远赴重洋，学习先进的技术和管理经验，为今天的成功打下坚实基础。在澳大利亚新南威尔士大学攻读博士学位时，他再度选择市政工程水资源管理专业，悉心关注国外最新相关科技成果发展和转化的情况，为今天的企业奠定了国际一流的技术起点和创新的起点。
如今已经变得从容淡定的文剑平说，办企业不能只追求规模大，只追求赚钱而不考虑做什么产业。办实事，解决实际问题，解决那些关乎经济发展国计民生重大问题，是他创办碧水源科技的初衷。
2000年的奥运会，澳大利亚政府采用膜技术处理污水的实践，给文剑平极大的启发，因为早在科技部任职的时候，他就了解到采用膜生物反应器处理污水的技术代表了水处理技术的发展方向，是真正能够实现水资源“能量守恒”的解决之道。经过先进的膜技术处理后的污水，可以还原成为自然状态的清水，把水资源的消耗降到了最低。也就是从那个时候开始，文剑平拟定了回国创业的计划。
2001年7月，文剑平在中关村创办了北京碧水源科技发展有限公司，加入了和国际顶级大牌公司竞争的行列。6年多的发展，碧水源可以说创造了一个奇迹，技术一流、工程能力一流、售后服务一流；聚集了一大批顶尖人才，自主创新能力不断提高，关键设备膜组器的开发和生产拥有了完全的自主知识产权；国内工程成本不断降低，实现了做“中国人用得起的水处理设备”的承诺，业绩开始井喷式快速上升。
有准备、高起点让碧水源科技成为可以和国际一流公司比肩的中国公司，随着中国经济建设越来越重视可持续发展的大趋势的到来，碧水源科技乘上了高速发展的列车。2007年，碧水源成为中关村新兴产业领军企业的代表。凭借强大的技术研发、设备生产和工程施工能力，碧水源科技在近年来相继获得“中国2006年度优秀环境工程公司”、“2007年中关村科技园区百家创新型企业试点企业”、“北京2008奥运会水处理技术推荐企业”和“中国优秀骨干环保企业”等荣誉称号。
携尖端科技打造核心竞争能力
一个好的公司是服务于社会、贡献于社会的公司。靠自己的产品和服务来改变和美化人们的生活，是当今所有著名跨国公司和著名品牌必备的发展动能，然而，要获得这种能力，必须拥有最好的技术。
在上个世纪最后几年才成熟起来的把膜生物反应器(MBR)应用于污水处理的尖端技术，如今在碧水源科技已经成为了拥有自主知识产权的核心能力。
MBR的主要功能部件是生物反应器和膜组件，生物反应器的功能是生化降解污水中的污染物，膜组件的作用是截留水中的固形物（主要是微生物），过滤净化水质。经过一般污水处理程序只是对污水进行无害化处理后直接排放，水质难以达标，浪费了大量的水资源。而引入了微生物反应进行污染物降解后，再通过膜过滤技术的超滤和微滤作用，就能使污水还原成为可以用于工业和景观水系的清水，并且可以直接补充地下水源的消耗，实现了水资源的循环。污水处理厂就此变身为再生水厂，污水处理业也有望就此变身为一个新的产业。
潮白河是北京重要水源地和东部生态屏障，由于持续干旱，断流多年，直接影响了北京奥林匹克水上公园周边生态环境。而温榆河是北京北部地区的主要排水河道，常年有水，每年出境水量约4亿立方米。“引温入潮”即通过修建引水工程，将温榆河的水经净化处理后引入潮白河，以改善奥林匹克水上公园周边及顺义新城的水环境。
工程进水水源为温榆河的劣Ⅴ类水体，出水水质要求达到地表水Ⅲ类标准，为了确保本项目安全稳定的高标准水质，碧水源科技承担的污水净化厂工程采用了国际上最先进的污水处理工艺——膜生物反应器(MBR)技术。本项目采用的膜系统，是由200个大规模的膜组器组成，每个膜组器一天可以处理出水500吨。每个膜组器有36根柱状膜，每根膜由3200根长2.5米的膜丝组成，本项目共计用膜2304万根，膜丝总长度5.67万公里。膜的展开面积20万平方米。膜丝的孔径只有0.1微米，是头发丝的1/700。如此细小的膜丝孔径可以保证出水的品质与安全性。
作为北京2008奥运最大的水景观改善工程，“引温济潮”污水净化工程达到了10万吨，是目前世界上最大的膜生物反应器MBR技术工程，同时也是我国最大的净化水质达到地表水Ⅲ类的污水资源化工程。它的成功运行，标志着我国污水处理与废水资源化技术达到了世界前列。据了解，今后每年将有3800万方的优质再生水流入潮白河，在潮白河7公里和顺义城区北减河4公里河段形成300万平方米、约1.5个昆明湖般大的水面景观。
碧水源科技还承担了密云再生水回用工程（4.5万吨/天，是目前世界上最大的MBR工艺工程）、国家大剧院、国家一级水源保护区、中关村西区中水道工程（中国第一个中水道工程）、亚洲开发银行水处理设备国际招标项目等近千项污水资源化应用工程。
MBR膜组器的研究开发和生产具有极高的难度，涉及一系列国际公认的技术难题。碧水源科技在吸收引进最先进的MBR技术的基础上，进行了持续的科技攻关和产品技术改良，形成了自主创新能力，极大地降低了成本，提高了产品性能和可靠性，已经迈进到MBR产品技术开发和生产世界产业排名第三，仅次于GE和西门子。碧水源科技的最新产品3AMBRTM强化脱氮除磷膜生物反应器工艺也居于世界领先地位，对于工业废水的处理达到了理想的效果。公司拥有独特的技术和知识产权，现已入选国家“863”计划。
科技领先，求真务实，文剑平提出的“前沿理念 因地制宜”，“求实理念 性价优良”，“精品理念 精益求精”，“经典理念 精雕细琢”，“服务理念 一丝不苟”五大理念，正在引导碧水源科技在技术、产品、设计、工程和售后服务等方面全面走向成熟。
“水”中淘金術全方位的服务态势
黄金是靠金沙累积出来的。
碧水源科技在水治理产业的拓展过程中，以环保的终极目标来审视自己的企业行为。就像始终坚持最尖端的科技理念是为了把污水处理和过滤得更加纯净，人们从来没有想像到的向污水要黄金，也就成就了碧水源科技的创业传奇。
紧密结合中国的国情，大项目有大项目的办法，小项目有小项目的招术，碧水源科技推出了一系列让人感叹的、实用性非常强的技术和成套设备。
碧水源科技推出的膜法污水处理和资源化设备包括：MBRU膜生物反应器组、MBR成套设备、CWT智能小型污水处理设备等；不仅拥有除磷脱氮污水处理技术设备，而且还拥有循环水、景观水处理设备以及湿地河道生态治理技术和设备，甚至还可以提供供水净水设备。碧水源科技的工程能力涉及污水资源化工程的设计、安装施工、调试、运行等一条龙服务；饮用水供水处理工程的设计、安装施工、调试、运行等一条龙服务，特别是地表水水源的工程；景观水循环处理净化工程的设计、安装施工、调试、运行等一条龙服务；湿地处理系统和水体生态修改工程的设计、建设；垃圾及固体废弃物处理与再生回用工程等众多项目和领域，向客户提供了优质的售后服务，设备免费保修期长达一年。他们甚至还能够以丰富的经验向客户提供BOTTOT等污水资源化项目的综合解决方案。
在北京市的密云、怀柔等地，记者亲眼目睹了采用碧水源科技的技术和设备改造后的大型污水处理厂以及乡镇以及采用成套设备中小型污水处理厂。经过处理后的污水还原成为一池碧水，莲花掩映，硕大鲤鱼成群结队，水质清澈见底。从区域性的污水处理，到社区、新农村建设所需要的生活污水处理，以及特殊的工业污水处理和大型建设项目的污水处理配套，碧水源科技都提供了一套完美的解决方案。
文剑平的理想是，通过碧水源科技自主创新的步伐和严肃认真的产业实践，把价格昂贵的MBR再生水设备变成中国人信得过、用得起的设备。
探寻当今世界发展最快的公司的经营秘诀，首先要看这个公司的核心技术能在多大程度上给人类带来福音。
碧水源科技，一个特立独行，瞄准了当今世界最大的产业需求的有志气的中国公司，因此可以做到“水”中淘金。
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浅析有线电视前端系统及其维护 篇7
DVB—C (Digital Video Broadcasting—Cable) 即有线数字视频广播, 它是由前端部分、传输部分、分配部分三个大模块构成的。这三个部分中, 前端部分这个模块是有线数字电视系统的重中之重, 传输部分是系统能正常运转的技术支持, 分配系统则直接联系着千家万户。
(一) 前端系统
前端系统是有线电视网络的信息库、处理中心。数字电视的前端部分通常由数字卫星接收机、解扰器、适配器、混合器、QAM调制器、准视频点播服务器等设备构成。数字电视DVB-C前端基本上有四个功能部分, 即信源、信号的输入、信号的处理、信道传输和用户管理系统, 每个部分能够各司其职, 最终使数字电视前端发挥其应有的作用。
(二) 传输系统
有线电视HFC (通常就是我们所说的光纤到户) 光纤同轴网是在以前电视网的基础之上进行重建的。这种模拟的CSTV信号接入技术, 它的拓扑结构主要有分支树状行、单星型、网孔型、环形等, 其中应用最为广泛的是星形拓扑结构。
(三) 用户终端系统
数字机顶盒 (STB) 是数字有线电视信号的终端接收装置, 它实际上是一种变换设备, 变换的双方是数字电视信号和模拟电视信号。数字机顶盒通过解码还原, 将经过数字化压缩的图像以及声音信号还原成模拟电视机可以接收的信号, 使普通的非数字电视用户能兼容的收看数字电视、收听广播。
二、前端系统维护
(一) 卫星接收设备的维护
目前, 柳河县城67套节目均由光缆提供做备用信号源, 所以, 卫星信号直接影响着电视节目的安全播出, 对卫星接收设备的维护就是技术工作的重头戏。
1. 经常性维护。
卫星接收设备的日常维护非常重要, 只有平时对设备的运行足够了解, 才能在设备发生故障的时候做到主次分明, 分清轻重缓急。日常对卫星电视接收系统的维护主要是以下几个工作: (1) 注意接收天线的方位以及仰角的调整。由于大风等恶劣天气会造成天线对星不准, 出现接收信号变弱的情况。 (2) 注意天线馈源的焦距问题。馈源的螺丝松动或机械老化可能造成偏焦导致信号变弱。 (3) 注意馈源内部的异物清理工作。如有积雪、积水或者灰尘进入馈源内部也有可能会出现信号变弱的情况。 (4) 在设备投入使用半年后, 要注意天线支架各部分支撑点的受力问题, 受力不均也会使天线的方位或仰角偏离正常位置, 使整个抛物面晃动的程度不同, 因而使得抛物面正常位置发
责任编辑:杨柳
生改变。
2. 雷雨季节定期检查接地情况是否良好。
天线底座用铜皮与接地焊牢, 测量接地电阻应小于4Ω。大风过后应及时查看天线, 校准角度, 以保证天线定位不变。冬天下雪时, 要及时清除积雪以保证信号质量。对天线的防腐是决定其使用期限的关键工作, 室外天线投入使用后, 应在裸露在外的螺丝、适配器等部位涂上黄油防腐。
(二) 前端系统供电设备的日常维护
供电设备是所有维护工作中最为基础也是最为重要的一项工作, 一旦设备发生断电的情况, 就会造成播出事故。
1. 机房务必要保持充分的市电照明, 此外还应该备有多个备用的紧急照明设备。
2. 配电室至机房应为双回路供电。配置UPS不间断电源和自备发电机组作为备用电源。
3. 配备净化稳压电源, 防止因市电波动大而对设备造成的不良影响。
4. 当前端增添设备时, 要注意电源线的承载能力, 必要时, 更换容量更大的电源线, 以免烧毁线路, 引发火灾。
(三) 前端系统的定期保养和检测
整个前端系统应该配备专职人员, 定期检查调试, 每次调试都要写好工作日志;对前端的输出信号应形成每日一检的制度, 记录数据变化, 并对比参考的最大最小限定值;对前端系统中的有源部件, 应形成每周一检的制度, 并连带检查多种无源器件, 如衰减器、均衡器和混合器可否工作正常。
(四) 其他方面的维护
要保证前端机房环境清洁, 注意定期除尘。定期清理空调过滤网上的灰尘, 保证通风良好。定期检查视音频连接线插头连接是否松动。定期检查机房地线, 地线不好就会影响设备的运行和传输效果, 调制器、放大器测试口, 混合器剩余口、功分器插口等全部用75Ω终端负载封口, 以防止干扰出现。
参考文献
[1]黄宪伟.有线电视系统设计维护与故障检修.人民邮电出版社.
[2]易培林.有线电视技术.机械工业出版社.
[3]刘修文.有线电视技术与基本技能.中国电力出版社.
一种PET前端符合系统的设计 篇8
符合事件的探测是整个PET装置技术的核心。随着PET技术的发展,目前符合探测比较流行的方法就是将接收到的每个伽马事件的时间都要做数字化标记,也就是打时间戳,通过比较PET可视区域内的既定符合线的时间戳关系来进行符合甄别,满足条件的符合事件被检出并用于成像。这种符合甄别方式的优点是可靠性高,可以获得较好的信噪比。但同时,由于时间戳标记时钟一般来自系统的主时钟,频率不太高,所以时间分辨率较低,如果想获得较高的时间分辨率,技术难度和成本开销会大大增加。另外,由于需要更多位的并行数据传输,所以大大增加了前端电子电路和电路板连接器的复杂性。在本设计中,采用简单的脉冲与电路和时间戳判别相结合的思想来实现符合甄别,依托于FPGA和DSP可编程技术的总线插板式符合电路结构,简化了系统复杂性,节省了成本开销。该符合系统可以被应用在各种前端电子架构和各种应用的PET装置上,而无须对硬件电路进行重新设计。
1 系统设计
符合系统的原理如图1所示,系统在符合事件的判别上采用了延迟时间窗法,即:
真符合=总符合-随机符合
系统分别对总符合和随机符合进项独立判别,然后汇总到符合数据FIFO进行数据上传,用于后续成像处理。对于随机符合时间的判别,理论上只要延迟时间大于两倍的符合电路时间窗宽度就能保证获得有效的随机符合事件。
本符合系统是一个可扩展、可重复编程的系统,拥有可以支持2-14个探测模块或模块组(每个模块组可以包含多个探测模块)的总线插板式结构,这样很容易就可以构造出不同结构的PET系统。对于插满14个模块的情况,在符合逻辑电路底板上有8个插槽,7个槽插模块数据缓存板,1个槽插DSP主控板。每个模块数据缓存板处理2个探测器模块的数据,如图2所示。
2 符合逻辑电路底板
每个模块数据缓存板处理2个探测器模块的数据。从前端电子探测模块来的14路脉冲信号通过同轴电缆进入符合逻辑电路底板。脉冲信号的上升沿代表到达的伽马事件的时间信息。根据PET系统的成像原理,在成像视野内,从14个探测模块引出的每个信号都要和与之相对(不相邻)的9个模块信号进行符合甄别,一共有undefined种可能存在的情况。单一探测模块的符合情况如图3所示。
从常规电路里采集到的符合事件为总符合事件,它包含真符合事件和随机符合事件。同时,如图4所示,每一个脉冲比照其他脉冲都有一个30 ns的延时。从延时电路里采集到的符合事件被称为随机符合事件。所有的延迟移位工作由3 片Altera公司的FPGA来完成。作为结果,总符合事件电路和随机符合电路都是相对独立的,但其电路结构基本相同,这样便于设计和实现。另外,在符合系统内部进行数据延迟和整形,可以大大节省连接模块和符合电路的电缆数量,比如同轴电缆和扁平电缆等,使前端电子电路的设计输出更简单,电缆数量更少。这样明显简化了机架的安装,特别是对于PET/CT一体的旋转式机架。
用于符合甄别的触发信号是一个具有时间信息的正脉冲信号,系统根据各路脉冲信号上升沿的到达时间来进行符合甄别,这就要求伽马事件从各个信号通路到达符合底板进行符合时,要保持相对的同步性,也就是要求各数据通路的信号延时要一致。但是由于各路信号在传输过程中势必存在延时偏差,为信号的符合甄别带来误差。要消除这种由于信号延时不同对符合甄别带来的消极影响,就要补偿各信号通道的相对延时,使所有信号通道的延时保持一致。符合底板上的FPGA会根据各路信号的相对延时情况,向模块数据缓存板的FPGA发出指令,通过缓存板上的FPGA控制板上的延时芯片,对各路信号进行相应的延时补偿。
由于目前LYSO等短衰减时间晶体的普遍应用,前端模块系统的探测效率大幅提高,为了充分发挥它的作用,减小事件的堆积效应,就要求符合系统的死时间要尽量低。为了尽可能的减小符合死时间,符合系统被设计成一个两级符合探测和甄别电路。如图4所示,第一级在CPLD器件中来实现,以进行快速符合探测。这一级基本上是一个与逻辑来对63种可能的符合情况进行探测并对探测结果进行粗略编码,然后将结果写入一个粗略符合事件缓冲区(FIFO)做进一步的选择和编码。
通过FPGA内部倍频的系统时钟驱动方式,第二级符合甄别电路从粗略符合事件FIFO中读取符合事件数据,通过时间戳提供的时间信息,利用在线可调的符合时间窗精确判断系统的有效符合。判断后的有效符合事件包括与之相对应的伽马事件组合成64位的数据单元,写入DSP控制板上的符合数据缓存区(FIFO)。使用基于FPGA或其他技术的数字定义延迟线,便于符合时间窗的实时调整,以便在不同的实际应用环境下,得到更好的信噪比。系统最高可以保持10M符合事件的吞吐量。
由于多块模块数据缓存板在同时工作,也就是有多个FIFO被用作缓冲准备用于粗略符合判断的伽玛事件数据,任何一个FIFO输出数据时间顺序的混乱将导致整个系统不可恢复的符合错误。为了避免这种错误,系统设计了一个数据顺序检查机制,具体是通过设计在所有FIFO里的一个数据顺序标志位来实现。DSP主控板上有专门电路随时监测各个FIFO的这个数据顺序标志位。如果有一个标志位错误被检测到,则监控电路将产生一个中断请求给DSP,DSP将复位并重新初始化整个符合系统来停止收集错误数据。
同一符合时间窗内出现2个或2个以上的符合事件叫作多重符合事件。由于多重符合事件会降低系统的信噪比,对图像质量影响很大,所以将会被从总符合和随机符合中剔除掉,尽管这样做会使系统计数率有所下降。
3 模块数据缓存板
模块数据缓存板主要是缓存来自前端模块的采集数据以便后级电路进行符合甄别使用。因为符合系统采用的是两级符合甄别结构,后级快速的符合数据FIFO缓冲区需要去适应匹配第一级低死时间的符合鉴别逻辑。伽玛事件数据FIFO缓冲区的结构如图6所示,系统从前端电子电路收集伽马事件的发生位置和能量信息并整合成32位数据信息。所有探测模块的数据通过扁平电缆被传送到各模块数据缓存板的数据缓冲区,每个缓存板从两个探测模块接收数据。如上所述,一旦第一级符合电路检测到一个粗略符合事件,所有实时的伽马事件信息将被同步写入FIFO. 在第二级符合甄别逻辑做出最终选择后,从所选择的模块对的缓冲区中提取数据发送到符合底板上的符合结果总线,这些数据将被存入DSP控制板上的符合结果数据FIFO缓冲区。因为随机符合甄别建立在一种数字时间延迟方法的基础上,伽玛事件数据必须被延迟以和原始脉冲信号匹配并进行判断,数据延迟通过在初略符合数据缓冲区前加一级额外的延时FIFO来实现。随机符合数据FIFO的工作原理类似于总符合数据FIFO。
4 DSP主控板
DSP主控板插在符合底板上8个SLOT总线插槽的最中间一个。它拥有自己特殊接口以区别于其他模块数据缓存板。DSP主控板的结构如图7所示,它主要有2大功能如下:
·缓存符合甄别数据结果,系统后级可以接一个BINNER板或一个数据成像处理计算机。
·控制整个符合系统,通过功能扩展可以控制整个前端电子系统。
DSP主控板还具有以下特征:通过LAN接口和主控计算机通讯,实时统计和显示每个探测器的符合计数率和单事件计数率,监控心脏门控的ECG信号,跟踪呼吸门控的肺部运动信号。在DSP芯片中载入一个定制的实时监控程序来完成所有的控制任务。同时支持程序的在线下载和实时更新。为系统未来的升级提供方便。
5 测试结果
5.1 符合时间不确定性测试
符合时间不确定性即指用于符合的脉冲信号在时间轴上的波动给系统带来的影响,对于符合系统是非常重要的。通过在一个固定符合时间窗内计算一个脉冲和它的延迟脉冲间的符合情况,我们可以得到该符合系统的符合计数率。进而得到符合计数率的波动情况。经测量,在6 ns符合时间窗情况下,系统符合计数率的波动最大不超过0.5 ns。
5.2 符合电路死时间测试
系统在编码成一个符合事件数据之前,符合系统的第一级探测和编码必须提供一个屏蔽时间段以使正确的模块信息可以被探测和记录。这一过程导致了一个很短的符合死时间。
采用2个信号发生器产生2个独立的不同频率的脉冲信号作为系统输入的符合信号,频率分别为f1和f2,经系统符合甄别后的符合结果信号输出频率为f3。可以通过以下公式计算系统的符合死时间。
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尝试给信号发生器调整不同频率,得到多组测试数据。从而得到系统的符合死时间。因为两个脉冲信号是随机频率,信号的波动覆盖了2个符合信号的所有事件关系,尽管信号提供的是周期波形,但它等同于采用随机信号的实时测量。经测量,该符合系统的死时间经测量大约是20 ns。
6 结论
这种基于FPGA的模块化、低死时间间符合系统完全能够实时、有效地实现伽玛事件的符合甄别功能。整个符合系统的结构灵活,可扩展性强,广泛适应于BGO、LYSO等不同晶体的PET系统,应用范围覆盖小动物PET到人体全身PET。
参考文献
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[2]豪托贾维P.正电子湮灭技术[M].科学出版社,北京,1983.
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[4]席德明,许廷宝,郭瑞琪.常用核电子技术[M].科学出版社,北京,1982.
前端系统 篇9
欧盟70/156/EC技术指令规定了在2005年10月1日起实施第一阶段要求, 更为严格的第二阶段已从2010年9月1日生效[1]。无论是汽车制造商还是行人都提高了对车辆行人保护性能的认识, 而且汽车制造商也采取相应的技术改进措施使其性能得到改善。行人腿部碰撞保险杠容易造成膝关节、韧带损伤及多种骨折发生, 因此在开发车型时尤其需要重视前保险杠的设计。本文通过研究小腿碰撞机理, 得出相应的造型设计理念和总布置设计条件。
2 小腿碰撞机理
欧盟最新行人保护EC法规78/2009规定了行人保护小腿质量, 分别包括大腿质量8.6±0.1kg, 小腿质量4.8±0.1kg, 整体腿部质量为13.4±0.2kg[2]。
汽车碰撞行人的过程涉及到相应零部件的接触、变形以及能量吸收过程。真实的碰撞过程等同于运用相应的物体或人以相应的能量去撞击车辆。碰撞前的能量表现为动能, 即Ekin=0.5mv2 (1) 式中, m为腿部质量, v为初始碰撞速度, 为了吸收腿部碰撞能量, 所做的功可以用式 (2) 表示:
其中x为侵入量, F为变形抗力, 可以用牛顿第二定律表示:F軑=ma軆 (3)
其中碰撞过程能量的转换可以用下式来表示:
从式 (1) ~式 (4) 可以评价出零部件的最小变形量, 前提是给出碰撞力或碰撞加速度。
另外, 碰撞过程主要涉及变形过程, 从而可以用式 (5) 表示做功:WEA=△ε乙σ·dε (5) 式中, 应变为σ, 应力为ε, 反映了汽车前端系统的碰撞变形过程。
行人或物体碰撞汽车的过程是一个非线性的过程, 包括了材料的非线性、接触的非线性等。通过以下简化, 即变形为单向变形, 接触为单向接触, 从而把复杂问题简单化为一个线性问题。因此, 可以通过下式来阐述:
从式 (6) 可以导出理想的变形侵入量, 其中d为运动位移量, A0为接触区域, l0为理想能量吸收器的初始厚度。
法规限定相应的伤害值指标, 如腿部碰撞包括膝部弯曲角、剪切位移以及弯曲角度。从式 (7) 可以评价出相应的理想最小变形量, 即
其中13.4和170分别为EC法规78/2009规定的腿部质量和胫骨加速度限值。
理想最小变形量考虑的是加速度恒定的情况, 亦即受力恒定, 理想的应力应变可参考图1;但是腿部碰撞汽车前端系统时, 车辆的应力应变过程如图2所示。其中第Ⅰ阶段应力迅速上升, 然后下降到第Ⅱ阶段, 这个阶段区域平缓的部分则是理想的塑料阶段, 在第Ⅲ阶段, 由于变形量骤然减少, 应力急剧上升。
可以通过增大第一阶段的应变量和第二阶段的应力值来尽可能地降低前横梁到前保险杠蒙皮的间隙值。
具体影响到汽车前端系统设计, 包括如何保证在腿部碰撞保险杠时增加其与汽车前端系统的接触面积, 前提是让应力值尽可能高, 以及如何提高保险杠缓冲块的应力强度。
若采用EPS材料, 则由于ε小, 难以提高吸能效率。若采用EPP材料, 其密度相对较高, 则第三阶段产生的应力值也相对较高, 若该值经换算后超过法规限定力值, 那么最终也不能达标。因此, 在设计汽车前端系统时, 若选用相对较低密度的EPP材料, 则尽可能去增强前保险杠蒙皮的刚度, 才能降低前横梁到前保险杠蒙皮的X向间隙;若选用相对较高密度的EPP材料, 由于泡沫的压缩率降低, 吸能性并无很大提高, 若在第一阶段不能吸收充分的能量, 则在第三阶段会导致加速度值超标, 因此同时必须尽可能增加前保险杠蒙皮的刚度, 而且还需要增加腿部与保险杠的接触面积, 亦即汽车前脸部分侧面造型需要相对平直。
此外, 如果能够让行人腿部碰撞汽车前端系统的过程变成如图3所示的两个阶段, 那么则能有效地降低前横梁到前保的间隙量。
在设计汽车前端系统时, 提高第Ⅱ阶段应力值并消除第Ⅲ阶段的应力应变行为, 可以采用薄壁钢结构来取代EPP材料。
3 前端系统具体设计参考
3.1 薄壁钢结构压溃特性设计
薄壁管状结构压溃的压溃力特性相对稳定, 主要利用金属塑性变形达到吸收碰撞能量, 且通过对结构以及材料的优化选取可以获得基本趋于平直的应力应变曲线。
本文通过对一种金属薄壁结构 (具体见图4所示) 进行压溃分析, 得出了相应的应力应变曲线, 如图5所示。
简单结构的应力应变曲线如图5所示, 通过结构优化设计, 其应力应变曲线可以达到相对比较平稳的结构, 且整体应力状态较缓冲泡沫强, 能够起到较好的吸能效果, 从而为总布置设计人员增加了布置设计空间。
3.2 上支撑塑料件
为了使得整体造型保持较为平直的状态, 同时能够增加小腿碰撞前端系统时保持较多的接触面积, 从而提高吸能特性, 为此, 在车辆前端系统设计时, 一方面要保持前端系统的平直程度, 另一方面则需要提高前端系统上部的接触刚度。
单一地缩短前防撞横梁到前保险杠的间隙而不增加前端系统上部的刚度, 则不能吸收腿部碰撞能量, 会导致伤害值超标。
运用式 (7) 计算得出, 达到E-NCAP行人腿部碰撞所需要的理论极限为42mm。在进行安全设计时, 考虑安全裕度, 可以将这个布置值定义为50mm, 且已经应用在吉利车型开发上。
4 结论
通过理论分析可知, 现在汽车行人保护设计时, 主要是针对汽车前端系统设计, 需要考虑以下设计: (1) 考虑增加前保险杠下支撑板或横梁的前提下, 还需要保证下支撑板强度; (2) 前端系统中部设计件可以考虑采用EPP材料, 为了能够节约布置空间, 可以采用更为有效的薄壁钢结构; (3) 采用薄壁钢结构作为汽车行人保护的重要吸能结构可以极大程度地降低布置空间, 并且能够实现50mm间隙要求, 能解决行人保护布置空间问题。
摘要：随着对汽车安全性能的重视程度越来越高, 汽车制造商也在不断改进车辆本身的行人保护性能, 尤其是行人腿部碰撞保护。如何从概念设计到总布置设计全面考虑汽车前端系统的设计就显得尤为重要。文中通过研究小腿碰撞机理, 得出相应的造型和总布置设计条件, 并且指出EPP材料的应用能够显著提高小腿碰撞性能, 更为有效的方法是采用薄壁钢结构, 从而为汽车前端系统提供了设计参考。
关键词：行人保护,前端系统,安全
参考文献
[1]Official Journal of the European Union.Commission Decision of23 December 2003 on the Technical Prescriptions for theImplementation of Article 3 of Directive 2003/102/EC of theEuropean Parliament and of the Counci[lR].
移动数字电视接收系统的前端设计 篇10
随着电视广播的全面数字化, 传统的电视媒体将在技术、功能上逐步与信息、通信领域的其它手段相互融合, 从而形成全新的、庞大的数字电视产业。在数字电视产业化发展中, 地面移动数字电视因为其特有的优势, 有望成为最具发展潜力的领域。移动电视可以在车辆、机场及各种流动人群中的移动载体上广泛使用, 为客户群体提供精彩实时的资讯类节目。它摆脱了固定收视的缺点, 覆盖广泛, 反应迅速, 移动性强, 在高速移动的状态下保持画面的清晰, 实现了边走边看。作为一种新兴的数字技术, 移动数字电视受到国内外业界的广泛关注。
2 DVB-T数字电视接收系统的原理
(1) 模拟处理部分从天线接收到的信号通过调谐器经预选放大抑制镜象干扰、混频后得到中频信号, 经中频滤波器滤波抑制邻道干扰后送入中频放大器中得到放大的中频信号。在中频放大器中设置自动增益控制以稳定信号输出。放大了的中频信号与中频本振混频后经低通滤波送入ADC两倍采样率采样得到OFDM基带数字信号。模拟处理部分如图1所示。
(2) 符号起始同步与定时粗同步利用保护间隔的循环重复特性可获得定时粗同步和符号起始提供FFT。如图所示。基本原理是由于保护间隔中的数据是有效数据部分的重复, 而相邻符号的数据则完全不同, 这样计算通过延时器前后的差值, 并对其进行短时积分, 则可获得粗同步。
(3) COFDM解调为简化接收机方案, 采用流水结构的FFT解调。中频信号经滤波后进入ADC中进行两倍采样率采样, 每一个符号得到2 N样点, 这2 N样点直接送入2 N点FFTASIC处理器进行FFT变换。
(4) 帧同步和传输参数的提取由于接收机并不知道发射信号的调制方案、发射模式、所采用的保护时隙长度、编码率以及超帧所用帧数等对接收机来说至关重要的参数。因此, 传输参数TPS的提取是COFDM解调、信道解码的基本前提条件。由于采用频率分集技术, 在FFT输出后可采用合并技术把TPS的能量收集回来进行解调以提高正确解调的可靠性。对TPS的BCH解码有效的提高TPS的提取可靠性。
(5) 频率和定时同步由定时符号粗同步后, 接收机对连续2个符号的采样的2N样点进行FFT, 频率估计器按参考序列给出的连续导频地址找到这两符号的连续导频值。对频率偏移进行估计得到频率误差信号, 经D/A变换及环路滤波后控制中频本振完成频率同步。频率同步环路滤波器的带宽取为100Hz。定时估计器在当前符号行中找到导频之后, 对定时偏移进行估计得到定时误差信号, 经D/A变化和时钟环路滤波器滤波后完成定时的精同步。时钟精同步的环路滤波器的带宽取50 Hz。因而这一同步过程时间较长, 为若干符号期时间以达到缓慢调整和达到精同步锁定, 而粗同步的带宽则取较宽, 使这一过程在较短时间内完成。
(6) 信道校正和信道状态估计信道响应估计器通过对分布和连续导频点的响应的估计, 利用时/频内插得到信道在全频段的响应估计值, 对各数据载波进行复相均衡后可得信道校正。信道状态估计包括信号的输出电平的估计和自动增益控制以及信道在各数据载波点上的状态估计。信号的输出电平的估计可通过对FFT输出信号的能量获得。信号电平估计出后通过D/A变换以及AGC环路滤波后可对信号的输出电平进行精确控制。信道在各数据载波点上的状态估计是通过各数据载波点上的信号的信纳比的估计给出信道在各数据载波点上的状态度量, 与该载波点的数据一起送到Viterbi译码器, 对每一比特提供“可靠性信息”进行软判决译码。
3 DVB-T数字电视接收机前端设计
图3为DVB-T数字电视接收系统的组成结构方框图。
DVB-T数字电视接收机硬件系统可分为两个功能相对独立的模块:, 前端信道解码模块和后端信源解码模块。前端部分由调谐器和信道解调器组成, 主要功能是主要完成信号混频、信道解调后输出符合MPEG-2标准的TS流;后端部分由主控CPU、视频解码器、音频解码器、存储系统等部件组成, 主要功能是实现TS流的解复用, 并将视频和音频的ES/PES流分别送入相应的音视频解码器进行MPEG-2的音频解码和视频解码, 最终恢复出原始的数字电视信号。
(1) 调谐器调协器的功能是完成射频数字电视信号转变为中频数字电视信号。调谐器通过I2C总线来控制。另外, 信道解调器根据中频信号幅度, 通过AGC信号来调节调谐器输出的中频信号幅度, 使其稳定在一定的范围之内。中频信号输出幅度通常较小, 需要经过中频放大器, 然后送入信道解调器。针对调谐器模块, 飞利浦公司推出的新一代调谐器模块TD1316包含有三个高频部分:, 射频环回、P A L重调制器和射频-下行调谐器。它集成了声表面波滤波器和一个中频放大器, 从射频-下行调谐器部分输出的宽带中频信号经过声表面波滤波器的滤波成为一个限于7/8 MHz带宽的窄带中频信号, 然后通过中频放大器进行增益补偿声表面波滤波器的损耗。
(2) 信道解调器信道解调器接收到中频放大信号后, 对其进行A/D模数转换, 然后逐级进行解调, 包括信号的定时恢复、载波恢复、数据成型、自适应均衡以及解码、解交织、RS解码、去随机化, 输出符合MPEG-2标准的并行传输流。信道解调器可以直接对输入的中频信号进行A/D采样, 提供A G C信号控制中频信号的增益。正常工作状态下, 解调芯片先通过非相关AGC模式使中频信号幅度在A/D采样范围之内, 接着进行载波锁定和同步信号恢复, 实现同步后, 相关AGC模式进一步细调中频信号幅度, 然后依次进行同频干扰滤波、信号均衡、相位跟踪锁定以及前向纠错处理, 包括格状解码、去卷积交织、RS解码和去随机等步骤, 最后输出TS (Transmit Stream) 码流。实际解调的每一步都可以通过内部寄存器来跟踪。解调过程中各阶段信号的实际性能, 如锁定状态、信噪比、误码率等可以由解调芯片内部的寄存器指示。
参考文献
[1]姚冬苹, 蔡超时.数字电视接收技术北京:电子工业出版社, 2007.
