機(jī)載信號(hào)采集系統(tǒng)是基于USRP-LW E320軟件無(wú)線(xiàn)電設(shè)備的機(jī)載數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，專(zhuān)為無(wú)人機(jī)等飛行平臺(tái)設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)了70MHz-6GHz頻段全覆蓋的射頻信號(hào)采集、處理與存儲(chǔ)。系統(tǒng)具備高帶寬、低延遲、高可靠性等特點(diǎn)，滿(mǎn)足數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)采集需求。

本系統(tǒng)采用高性能機(jī)載數(shù)據(jù)采集與傳輸架構(gòu)，構(gòu)建低延遲、高帶寬、高可靠的機(jī)載數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。硬件核心采用工業(yè)級(jí)加固工控機(jī)，配備萬(wàn)兆網(wǎng)口（10Gbps），與USRP-LW E320軟件無(wú)線(xiàn)電數(shù)據(jù)采集模塊通過(guò)光纖萬(wàn)兆以太網(wǎng)直連，確保50MB/s+級(jí)別的持續(xù)數(shù)據(jù)流盤(pán)能力，滿(mǎn)足高采樣率傳感器的實(shí)時(shí)存儲(chǔ)需求。

射頻前端采用高精度信號(hào)調(diào)理設(shè)計(jì)，結(jié)合可編程低通濾波器（LPF）和超低噪聲寬帶放大器（LNA），有效抑制帶外干擾并提升信號(hào)信噪比，保障數(shù)據(jù)采集的精準(zhǔn)性。

供電系統(tǒng)采用多電壓域（19V/12V/5V）DC直出架構(gòu)，由0.5度電（500Wh）高能量密度UPS電池組直接供電，確保在整機(jī)峰值功耗下仍可維持30min以上的不間斷運(yùn)行。

（1）采樣帶寬：≥50MHz。

（2）軟硬件支持采樣時(shí)長(zhǎng)：≥30min；

（3）電池可支持工作時(shí)長(zhǎng)：≥30min。

（4）記錄信號(hào)頻率范圍：USRP-LW E320：70MHz-6GHz。

（5）數(shù)據(jù)流盤(pán)：USRP-LW E320：?jiǎn)瓮ǖ阑螂p通道同步采集時(shí)，最大信號(hào)帶寬56MHz持續(xù)數(shù)據(jù)流盤(pán)且不丟點(diǎn)；

（6）可視化分析：實(shí)時(shí)頻譜圖，瀑布圖等。

（7）純二進(jìn)制IQ數(shù)據(jù)文件, 方便 MATLAB或者其他軟件進(jìn)行分析。

（8）可長(zhǎng)時(shí)錄制, 選擇回放所關(guān)注的一小段時(shí)間的信號(hào)。

（1）一臺(tái)工控機(jī)

采用工業(yè)級(jí)加固設(shè)計(jì)的主控工控機(jī)，配備 Intel i7-9700K處理器，支持萬(wàn)兆網(wǎng)卡，確保端口 10Gbps  全雙工傳輸能力。通過(guò)多隊(duì)列DMA優(yōu)化降低CPU負(fù)載，結(jié)合SSD陣列，實(shí)現(xiàn) 50MB/s+ 持續(xù)流盤(pán)，滿(mǎn)足高采樣率傳感器（如1MHz振動(dòng)信號(hào)）的長(zhǎng)時(shí)記錄需求。

（2）一臺(tái)可編程SDR（USRP-LW E320）

為達(dá)成寬頻率覆蓋、大帶寬數(shù)據(jù)采集、低噪聲與高動(dòng)態(tài)范圍、硬件加速與實(shí)時(shí)處理能力以及開(kāi)放的軟件框架等要求，選擇USRP-LW E320軟件定義無(wú)線(xiàn)電設(shè)備作為測(cè)試驗(yàn)證平臺(tái)的硬件方案。

（3）兩臺(tái)低噪聲放大器

選用前置微波接收，高線(xiàn)性增益 30dB，頻率范圍0.05-4GHz的低噪聲放大器（LNA），提升故障信號(hào)的檢出率與信噪比，提升系統(tǒng)性能。外殼采用鋁合金噴砂工藝，具有較高的機(jī)械可靠性、耐磨性。

（4）兩臺(tái)低通濾波器

選用DC-1.9GHz頻段、5W、精密SMA母頭高抑制、低損耗、射頻微波同軸低通濾波器，濾除無(wú)關(guān)頻段噪聲，精準(zhǔn)捕捉L波段振動(dòng)傳感器或遙測(cè)信號(hào)。

（5）兩臺(tái)UPS移動(dòng)電源

選用鑫品科XPK-30150超大容量移動(dòng)電源，輸出電壓0-30V可調(diào)節(jié)，支持載荷所有有源模塊的供電電壓。支持全協(xié)議快充，支持長(zhǎng)時(shí)間供電，邊充電邊放電（USP不中斷模式）。優(yōu)選三元聚合物鋰電池，相比圓柱形液態(tài)電池，同等容量下，重量更輕（僅為3kg），體積更小（200mm*126mm*75mm），鋁合金材質(zhì)，安全耐用。

（6）一個(gè)定制的加固機(jī)箱

將工控機(jī)、USRP-LW E320 軟件無(wú)線(xiàn)電設(shè)備、低噪聲放大器（LNA）、低通濾波器（LPF）及供電單元集成于一個(gè)具有防水防塵能力的機(jī)箱內(nèi)，總重量控制在15kg以?xún)?nèi)，適用于無(wú)人機(jī)、飛行器等機(jī)載平臺(tái)的射頻信號(hào)采集與實(shí)時(shí)處理。

（7）一套機(jī)載信號(hào)采集軟件

依托 Ubuntu部署的基于GNU Radio的機(jī)載信號(hào)采集軟件。

（1）射頻的連接

采用1臺(tái)USRP-LW E320模擬機(jī)載信號(hào)采集端，USRP-LW E320 2個(gè)接收通道通過(guò)射頻線(xiàn)纜連接2臺(tái)低噪放，2臺(tái)低噪放通過(guò)射頻線(xiàn)纜連接2臺(tái)低通濾波器，2臺(tái)低通濾波器通過(guò)射頻線(xiàn)纜連接天線(xiàn)。

（2）數(shù)據(jù)的連接

工控機(jī)與USRP-LW E320之間使用萬(wàn)兆光纖通過(guò)SFP+接口進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，確保50MB/s+級(jí)別的持續(xù)數(shù)據(jù)流盤(pán)能力，滿(mǎn)足高采樣率傳感器的實(shí)時(shí)存儲(chǔ)需求；軟件層面部署基于GNU Radio的機(jī)載信號(hào)采集軟件。

（3）電源的連接

通過(guò)XPK-30150超大容量移動(dòng)電源4個(gè)供電接口連接工控機(jī)、USRP-LW E320、2臺(tái)低噪放。

（一）航空科研測(cè)試

適配無(wú)人機(jī)、小型飛行器等科研平臺(tái)，采集 70MHz-6GHz 頻段內(nèi)的機(jī)載傳感器信號(hào)（如振動(dòng)、遙測(cè)信號(hào)），生成的二進(jìn)制 IQ 數(shù)據(jù)可直接用于 MATLAB 分析，助力科研人員驗(yàn)證設(shè)備性能、優(yōu)化信號(hào)算法。

（二）無(wú)人機(jī)通信監(jiān)測(cè)

在無(wú)人機(jī)執(zhí)行巡檢、測(cè)繪任務(wù)時(shí)，實(shí)時(shí)采集其通信鏈路信號(hào)，通過(guò)頻譜圖、瀑布圖可視化分析，監(jiān)測(cè)信號(hào)穩(wěn)定性，濾除帶外干擾，保障無(wú)人機(jī)與地面站的低延遲數(shù)據(jù)傳輸。

（三）應(yīng)急通信保障

應(yīng)急場(chǎng)景下（如災(zāi)害現(xiàn)場(chǎng)、臨時(shí)通信盲區(qū)），依托系統(tǒng)便攜性（15kg 內(nèi)加固機(jī)箱）與 30min + 續(xù)航能力，快速搭建臨時(shí)信號(hào)采集節(jié)點(diǎn)，捕捉關(guān)鍵通信信號(hào)，為應(yīng)急指揮提供數(shù)據(jù)支撐。