feat: QO-100 beacon lock — stabilise LNB drift to NB transponder beacon

Click the beacon on the spectrum; the controller tracks it and continuously
trims the transverter LO so the whole downlink stays put as the LNB drifts.

- BeaconLock.pas: TBeaconTracker scaffold (narrowband NCO/FLL) — kept but no
  longer in the control path (FLL diverged on the suppressed-carrier BPSK
  beacon + Pluto DC offset). Measurement now uses the proven display-FFT path.
- RadioController: FBeaconLockHz folded into XvtrTranslate (on top of LOError).
  MeasureBeaconFFT finds the beacon by POWER-WEIGHTED CENTROID of the lobe
  (BPSK has a suppressed carrier → broad symmetric ~2.4 kHz lobe, not a line;
  a peak-finder jitters, the centroid sits on the carrier). Track position in
  ABSOLUTE display Hz (FBeaconTrackHz) so scrolling the waterfall/centre never
  moves the search window off the beacon. Closed loop: e = tracked - ref,
  d(e)/d(LockHz) = -1 -> LockHz += gain*e; settle cooldown after each correction
  (display-FFT lags the LO retune -> avoids overshoot); deadband 75 Hz +
  centroid/prominence smoothing + lock hysteresis for a steady lock.
  Correction applied only after the user clicks (manual seed), so a crowded
  band can't pull a neighbour to the reference.
- WDSPEngine: SetBeaconTracker + RX-IQ tap (tracker idle now, ~1 check/sample).
- SpectrumView + GL: beacon markers — green = reference (10489.750), orange =
  tracked centroid.
- MainForm: BEACON button (RX block, XVTR-only). Flow: BEACON -> "CLICK BCN"
  -> click beacon -> "L<corr> /<prom>". ServiceBeaconLock driven by MeterTimer.

Reference defaults to the middle BPSK beacon 10489.750. Tested on-air against
Es'hail-2: locks and holds, survives waterfall drag.

Co-Authored-By: Claude Opus 4.8 <noreply@anthropic.com>
This commit is contained in:
2026-06-18 11:04:14 +03:00
co-authored by Claude Opus 4.8
parent 40dca01c40
commit 42610b304e
6 changed files with 764 additions and 5 deletions
+339
View File
@@ -0,0 +1,339 @@
unit BeaconLock;
{$IFDEF FPC}
{$MODE Delphi}
{$ENDIF}
{
QO-100 Beacon Lock — выделенный узкополосный трекер несущей опорного маяка.
Задача: LNB-гетеродин (≈9750 МГц) дрейфует с температурой на единицы–десятки
кГц → весь downlink плывёт. Маяк (нижний CW 10489.500 МГц) имеет ИЗВЕСТНУЮ
частоту. Меряя, где он реально стоит, получаем ошибку LO и компенсируем её.
Двухступенчатая схема:
1. ГРУБЫЙ захват — снаружи (по display-FFT) даёт начальную оценку смещения
маяка в пределах ~±300 Гц; передаётся через Seed.
2. ТОЧНЫЙ лок (этот модуль) — комплексный NCO сносит ожидаемую частоту маяка
к DC, boxcar-дециматор сужает полосу до ~2 кГц (большой processing gain),
затем FLL по фазовому дискриминатору доводит NCO ровно на несущую.
Лок-метрика — SNR через carrier-EMA / noise-EMA на децимированном потоке.
Точность: единицы Гц при достаточном SNR (узкая полоса + длинное усреднение
фазы), что и есть «железный» лок (в духе SDR Console).
Потоки: Feed() зовётся из DSP-потока (дёшево, на сэмпл). Результаты читаются
из управляющего потока через снапшот под критической секцией.
}
interface
uses
SysUtils, Math, SyncObjs;
type
TBeaconState = (bsIdle, // выключен / нет данных
bsSearch, // идёт захват (SNR ниже порога)
bsLock); // несущая захвачена и стабильна
TBeaconTracker = class
private
FLock: TCriticalSection;
// --- конфигурация ---
FSampleRate: Double; // вход (Hz)
FDecim: Integer; // коэффициент децимации (Fs/FDecim ≈ FDecimRate)
FDecimRate: Double; // частота децимированного потока (Hz)
FLoopGain: Double; // гейн FLL (0..1, малый)
FLockSNRdB: Double; // порог объявления лока
FTargetHz: Double; // ожидаемое смещение маяка от центра (Hz)
// --- состояние NCO/децимации (DSP-поток) ---
FNcoFreq: Double; // текущая частота NCO (быстрая, дёрганая)
FNcoSmooth: Double; // сглаженная оценка смещения маяка (для коррекции/маркера)
FSeedHz: Double; // якорь clamp: NCO не уходит дальше ±CLAMP от сида
FPhCos, FPhSin: Double; // текущий фазор NCO (для сноса к DC)
FStepCos, FStepSin: Double; // инкремент фазора за сэмпл (Δ = −2π·FNcoFreq/Fs)
FNcoNorm: Integer; // счётчик до ренормализации фазора
FAccI, FAccQ: Double; // аккумулятор boxcar-дециматора
FAccN: Integer;
FPrevI, FPrevQ: Double; // предыдущий децимированный сэмпл (для дискриминатора)
FHasPrev: Boolean;
FMeanI, FMeanQ: Double; // EMA комплексного децим. потока → амплитуда несущей
FNoisePow: Double; // EMA мощности шума |z-mean|^2
FResAvg: Double; // EMA остаточной частоты (для контроля стабильности)
FActive: Boolean; // трекинг включён
// --- снапшот результата (под FLock) ---
FResMeasHz: Double; // измеренное смещение маяка = FNcoFreq на момент снапшота
FResSNRdB: Double;
FResState: TBeaconState;
procedure RecomputeStep; // пересчёт шага фазора по FNcoFreq (фазу НЕ трогает)
procedure ResetPhasor; // сброс фазора в 0 + пересчёт шага
procedure ProcessDecimated(const zi, zq: Double);
procedure Snapshot;
public
constructor Create;
destructor Destroy; override;
// Настройка под текущий sample rate. DecimRateHz — целевая полоса
// децимированного потока (по умолчанию ~2 кГц: ±1 кГц захват FLL).
procedure Configure(ASampleRate: Double; ADecimRateHz: Double = 4000.0);
// Ожидаемое смещение маяка от DDC-центра (Hz). Меняется при перестройке.
procedure SetTarget(AOffsetHz: Double);
// Грубая оценка от FFT — переинициализирует NCO (захват/переакквизиция).
procedure Seed(AOffsetHz: Double);
procedure Start;
procedure Stop;
procedure Reset;
// DSP-поток: один комплексный сэмпл @ FSampleRate.
procedure Feed(const I, Q: Double); inline;
// Управляющий поток: снапшот результата.
function MeasuredOffsetHz: Double; // измеренное смещение маяка от центра
function ErrorHz: Double; // MeasuredOffset Target (ошибка LO)
function SNRdB: Double;
function State: TBeaconState;
function Locked: Boolean;
property Active: Boolean read FActive;
end;
implementation
const
NCO_RENORM = 2048; // ренормализация фазора каждые N сэмплов
EMA_MEAN = 0.002; // постоянная EMA несущей (медленная — узкая полоса)
EMA_NOISE = 0.002;
EMA_RES = 0.01;
EMA_NCO = 0.001; // сглаживание оценки частоты (TC ~0.25 с @4кГц)
CLAMP_HZ = 1500.0; // NCO держим в ±CLAMP от сида (без runaway на край)
NOISE_FLOOR = 1e-30; // ТОЛЬКО защита от деления на ноль (не маскировать сигнал!)
SNR_MAX = 40.0;
constructor TBeaconTracker.Create;
begin
inherited Create;
FLock := TCriticalSection.Create;
FSampleRate := 1536000.0;
FDecimRate := 4000.0; // квадрат-домен → захват ±FDecimRate/4 = ±1 кГц
FLoopGain := 0.02;
FLockSNRdB := 3.0;
Reset;
Configure(FSampleRate, FDecimRate);
end;
destructor TBeaconTracker.Destroy;
begin
FLock.Free;
inherited Destroy;
end;
procedure TBeaconTracker.Configure(ASampleRate, ADecimRateHz: Double);
begin
FLock.Enter;
try
if ASampleRate < 1.0 then ASampleRate := 1536000.0;
if ADecimRateHz < 100.0 then ADecimRateHz := 4000.0;
FSampleRate := ASampleRate;
FDecim := Max(1, Round(ASampleRate / ADecimRateHz));
FDecimRate := ASampleRate / FDecim;
// сброс рабочих аккумуляторов (NCO частоту сохраняем — это оценка маяка)
FAccI := 0; FAccQ := 0; FAccN := 0;
FHasPrev := False;
FMeanI := 0; FMeanQ := 0; FNoisePow := 0; FResAvg := 0;
ResetPhasor;
finally
FLock.Leave;
end;
end;
procedure TBeaconTracker.RecomputeStep;
// Пересчёт шага фазора под текущую FNcoFreq (снос на FNcoFreq, маяк → DC).
// Фазу НЕ трогаем — смена частоты непрерывна по фазе.
var w: Double;
begin
w := -2.0 * Pi * FNcoFreq / FSampleRate;
FStepCos := Cos(w);
FStepSin := Sin(w);
end;
procedure TBeaconTracker.ResetPhasor;
begin
FPhCos := 1.0;
FPhSin := 0.0;
FNcoNorm := 0;
RecomputeStep;
end;
procedure TBeaconTracker.SetTarget(AOffsetHz: Double);
begin
FLock.Enter;
try
FTargetHz := AOffsetHz;
finally
FLock.Leave;
end;
end;
procedure TBeaconTracker.Seed(AOffsetHz: Double);
begin
FLock.Enter;
try
FNcoFreq := AOffsetHz;
FNcoSmooth := AOffsetHz;
FSeedHz := AOffsetHz; // якорь clamp
ResetPhasor;
FHasPrev := False;
FMeanI := 0; FMeanQ := 0; FNoisePow := 0; FResAvg := 0;
finally
FLock.Leave;
end;
end;
procedure TBeaconTracker.Start;
begin
FActive := True;
end;
procedure TBeaconTracker.Stop;
begin
FActive := False;
end;
procedure TBeaconTracker.Reset;
begin
FLock.Enter;
try
FNcoFreq := 0; FNcoSmooth := 0; FSeedHz := 0; FTargetHz := 0;
FAccI := 0; FAccQ := 0; FAccN := 0;
FHasPrev := False;
FMeanI := 0; FMeanQ := 0; FNoisePow := 0; FResAvg := 0;
FResMeasHz := 0; FResSNRdB := -99.0; FResState := bsIdle;
FActive := False;
ResetPhasor;
finally
FLock.Leave;
end;
end;
procedure TBeaconTracker.Feed(const I, Q: Double);
var
mi, mq, nc, ns: Double;
begin
if not FActive then Exit;
// снос к DC: z * conj(nco) (nco = exp(+jωt), шаг отрицательной частоты)
mi := I * FPhCos - Q * FPhSin;
mq := I * FPhSin + Q * FPhCos;
// продвинуть фазор: phase *= step
nc := FPhCos * FStepCos - FPhSin * FStepSin;
ns := FPhCos * FStepSin + FPhSin * FStepCos;
FPhCos := nc; FPhSin := ns;
Inc(FNcoNorm);
if FNcoNorm >= NCO_RENORM then
begin
// ренормализация (борьба с накоплением ошибки округления)
nc := 1.5 - 0.5 * (FPhCos * FPhCos + FPhSin * FPhSin);
FPhCos := FPhCos * nc;
FPhSin := FPhSin * nc;
FNcoNorm := 0;
end;
// boxcar-дециматор
FAccI := FAccI + mi;
FAccQ := FAccQ + mq;
Inc(FAccN);
if FAccN >= FDecim then
begin
ProcessDecimated(FAccI / FDecim, FAccQ / FDecim);
FAccI := 0; FAccQ := 0; FAccN := 0;
end;
end;
procedure TBeaconTracker.ProcessDecimated(const zi, zq: Double);
// Работаем в КВАДРАТЕ сигнала w = z²: для BPSK (средний маяк) это снимает
// модуляцию ±180° (b²=1), оставляя чистую несущую на 2× частоте; для чистого
// CW (нижний/верхний) — тоже корректно. Дискриминатор по w даёт 2·остаток,
// делим на 2. Захват ±FDecimRate/4. carrier/noise-EMA считаем в w-домене —
// для BPSK среднее по z = 0, а по w = z² несущая когерентна.
var
wi, wq, pr, pi, phase, res2, resHz, di, dq, np: Double;
begin
wi := zi * zi - zq * zq; // Re(z²)
wq := 2.0 * zi * zq; // Im(z²)
if FHasPrev then
begin
// фазовый дискриминатор по квадрату: arg(w[n] * conj(w[n-1]))
pr := wi * FPrevI + wq * FPrevQ;
pi := wq * FPrevI - wi * FPrevQ;
phase := ArcTan2(pi, pr);
res2 := phase * FDecimRate / (2.0 * Pi); // = 2 · остаточная частота
resHz := 0.5 * res2;
// FLL: подтянуть NCO на остаточную частоту, но удержать в окне ±CLAMP_HZ
// вокруг сида — иначе на BPSK/шуме петля убегает на край спектра.
FNcoFreq := FNcoFreq + FLoopGain * resHz;
if FNcoFreq > FSeedHz + CLAMP_HZ then FNcoFreq := FSeedHz + CLAMP_HZ;
if FNcoFreq < FSeedHz - CLAMP_HZ then FNcoFreq := FSeedHz - CLAMP_HZ;
FResAvg := FResAvg + EMA_RES * (Abs(resHz) - FResAvg);
FNcoSmooth := FNcoSmooth + EMA_NCO * (FNcoFreq - FNcoSmooth); // стаб. оценка
RecomputeStep; // обновить шаг фазора под новую FNcoFreq (фаза непрерывна)
end;
FPrevI := wi; FPrevQ := wq; FHasPrev := True; // FPrev* = предыдущий w
// carrier-EMA в w-домене (несущая² у DC) и шум как отклонение от среднего
FMeanI := FMeanI + EMA_MEAN * (wi - FMeanI);
FMeanQ := FMeanQ + EMA_MEAN * (wq - FMeanQ);
di := wi - FMeanI; dq := wq - FMeanQ;
np := di * di + dq * dq;
FNoisePow := FNoisePow + EMA_NOISE * (np - FNoisePow);
Snapshot;
end;
procedure TBeaconTracker.Snapshot;
var
sigPow, snr: Double;
st: TBeaconState;
begin
sigPow := FMeanI * FMeanI + FMeanQ * FMeanQ;
snr := 10.0 * Log10((sigPow + 1e-30) / (FNoisePow + NOISE_FLOOR));
if snr > SNR_MAX then snr := SNR_MAX;
// Лок по когерентности несущей (SNR в квадрат-домене). Гейт по остаточной
// частоте убран — на BPSK он давал ложный «не-лок».
if snr >= FLockSNRdB then
st := bsLock
else
st := bsSearch;
FLock.Enter;
try
FResMeasHz := FNcoSmooth; // сглаженная оценка → стабильная коррекция/маркер
FResSNRdB := snr;
FResState := st;
finally
FLock.Leave;
end;
end;
function TBeaconTracker.MeasuredOffsetHz: Double;
begin
FLock.Enter; try Result := FResMeasHz; finally FLock.Leave; end;
end;
function TBeaconTracker.ErrorHz: Double;
begin
FLock.Enter; try Result := FResMeasHz - FTargetHz; finally FLock.Leave; end;
end;
function TBeaconTracker.SNRdB: Double;
begin
FLock.Enter; try Result := FResSNRdB; finally FLock.Leave; end;
end;
function TBeaconTracker.State: TBeaconState;
begin
if not FActive then Exit(bsIdle);
FLock.Enter; try Result := FResState; finally FLock.Leave; end;
end;
function TBeaconTracker.Locked: Boolean;
begin
Result := State = bsLock;
end;
end.
+86 -1
View File
@@ -43,7 +43,7 @@ uses
PowerInhibit,
DeviceStore,
RadioBackend, PlutoBackend,
RadioController, ChannelController;
RadioController, ChannelController, BeaconLock;
const
CLR_BG = TColor($00101010);
@@ -134,6 +134,7 @@ type
FSpecDrag: Boolean;
FSpecDragX0: Integer; // X при нажатии
FSpecDragFreq: Double; // FCenterFreq при нажатии
FBeaconArming: Boolean; // ждём клик по маяку (после включения BEACON)
FSpectrumDirty: Boolean; // таймер должен перерисовать спектр/водопад
// TX DUC-очередь (FDUCPending*) переехала в TRadioController (OnTXIQ).
FSMeterPeak: Double; // верхняя граница светлой зоны
@@ -237,6 +238,7 @@ type
PanelFilter: TPanel;
BtnFilter: array[0..FILT_COUNT-1] of TFlatButton;
BtnCTun: TFlatButton;
BtnBeacon: TFlatButton; // QO-100 beacon lock (видим только в XVTR-режиме)
BtnDUP: TFlatButton;
PanelFMSQ: TPanel;
BtnFMSQ: TFlatButton;
@@ -377,6 +379,8 @@ type
procedure BtnModeClick(Sender: TObject);
procedure BtnFilterClick(Sender: TObject);
procedure BtnCTunClick(Sender: TObject);
procedure BtnBeaconClick(Sender: TObject);
procedure UpdateBeaconButton;
procedure BtnDUPClick(Sender: TObject);
procedure ApplyDUP(Active: Boolean);
procedure BtnTUNClick(Sender: TObject);
@@ -1190,6 +1194,12 @@ begin
if BtnXvtrBand[i] <> nil then
StyleButton(BtnXvtrBand[i], i = FController.FCurrentXvtr);
UpdateFreqDisplayMax; // трансвертер может быть >6 ГГц (QO-100)
// BEACON-кнопка актуальна только в трансвертер-режиме (QO-100 lock).
if BtnBeacon <> nil then
begin
BtnBeacon.Visible := FController.FCurrentXvtr >= 0;
UpdateBeaconButton;
end;
// Wideband-вид + web-зеркало xvtr (ранее в обёртках Activate/Deactivate).
// rfXvtr эмитят ТОЛЬКО ActivateXvtr/DeactivateXvtr — состояние финальное.
UpdateWidebandFrequencyView;
@@ -1252,6 +1262,8 @@ begin
FSpecView.DrawSpectrum;
PbSpectrum.Invalidate;
end;
rfBeaconLock:
UpdateBeaconButton; // статус/коррекция QO-100 beacon lock
rfCTun:
begin
StyleButton(BtnCTun, FController.FCTun);
@@ -1694,6 +1706,15 @@ begin
FChannelsDropDown.OnSelect := OnChannelsDropDownSelect;
RefreshChannelsDropDown;
// QO-100 beacon lock — 3-я колонка ряда. Видима только в XVTR-режиме
// (см. рендер rfXvtr ниже). Подпись/подсветка обновляются по rfBeaconLock.
BtnBeacon := MakeBtn(PanelRXBlock, 'BEACON',
LeftPanelButtonLeft(LEFT_W, 3, 2), 16,
LeftPanelButtonWidth(LEFT_W, 3, 2),
BTN_H, BtnBeaconClick);
BtnBeacon.Visible := False;
StyleButton(BtnBeacon, False);
MakeLbl(PanelRXBlock, 'VOL', 4, 50);
TrkVolume := TFlatSlider.Create(Self);
TrkVolume.Parent := PanelRXBlock; TrkVolume.Left := 34; TrkVolume.Top := 46;
@@ -2946,6 +2967,8 @@ begin
Exit;
end;
// QO-100 beacon lock: одна итерация контура (no-op если лок выключен).
FController.ServiceBeaconLock;
// Сглаженное среднее (EMA)
FSMeterAvg := FSMeterAvg * (1.0 - AVG_ALPHA) + FController.FLastSMeter * AVG_ALPHA;
@@ -3864,6 +3887,59 @@ begin
FController.SetCTun(not FController.FCTun);
end;
procedure TMainForm.BtnBeaconClick(Sender: TObject);
begin
FController.SetBeaconLock(not FController.BeaconLockEnabled);
// При включении — «вооружаем» клик: следующий ЛКМ по спектру укажет маяк
// (надёжнее автопоиска в забитой полосе). Авто-сид работает до клика.
FBeaconArming := FController.BeaconLockEnabled;
UpdateBeaconButton;
end;
procedure TMainForm.UpdateBeaconButton;
// Подпись + подсветка кнопки BEACON по состоянию лока. Зовётся из BtnBeaconClick
// и из рендера rfBeaconLock (контур обновляет статус каждый тик).
var
cap: string;
corr: Double;
begin
if BtnBeacon = nil then Exit;
// Маркеры на спектре: опорная частота (зелёная) + позиция трекера (оранж).
if FSpecView <> nil then
FSpecView.SetBeaconMarkers(FController.BeaconLockEnabled,
FController.BeaconRefHz,
FController.BeaconTrackedFreqHz);
if not FController.BeaconLockEnabled then
begin
BtnBeacon.Caption := 'BEACON';
StyleButton(BtnBeacon, False);
end
else if FBeaconArming then
begin
BtnBeacon.Caption := 'CLICK BCN'; // ждём клик пользователя по маяку
StyleButton(BtnBeacon, True);
end
else
begin
case FController.BeaconState of
bsLock:
begin
corr := FController.BeaconCorrectionHz;
// LOCK + коррекция LO (Гц) + SNR — видно запас.
cap := Format('L%.0f /%.0f', [corr, FController.BeaconSNRdB]);
StyleButton(BtnBeacon, True);
end;
bsSearch:
// Показываем SNR при поиске — диагностика: растёт → маяк ловится.
begin cap := Format('BCN ?%.0f', [FController.BeaconSNRdB]); StyleButton(BtnBeacon, True); end;
else
begin cap := 'BCN --'; StyleButton(BtnBeacon, False); end;
end;
BtnBeacon.Caption := cap;
end;
BtnBeacon.Repaint;
end;
// ---------------------------------------------------------------------------
// DUP toggle (Thetis-style local display mode — без аппаратной команды)
// ---------------------------------------------------------------------------
@@ -4057,6 +4133,15 @@ begin
if Button = mbLeft then
begin
// Наведение beacon-lock: ЛКМ указывает на маяк (вместо перестройки VFO).
if FBeaconArming and (PbSpectrum.Width > 0) then
begin
FController.BeaconSeedAtHz(
PixelToFreq(X, PbSpectrum.Width, FController.FCenterFreq, FController.FSpanHz));
FBeaconArming := False;
UpdateBeaconButton;
Exit;
end;
// Левая кнопка: сбрасываем маркер если активен
if FSpecView.MarkerActive then
begin
+269 -3
View File
@@ -50,7 +50,7 @@ uses
Classes, SysUtils, Math,
HPSDRProtocol, HPSDRNetwork, RadioBackend, PlutoBackend, IIOBindings,
WDSPEngine, AudioOutput, AudioInput,
Settings, ChannelStore, FMRepeater, BoardUtils, DeviceStore;
Settings, ChannelStore, FMRepeater, BoardUtils, DeviceStore, BeaconLock;
type
// Поле, которое изменилось — для гранулярных уведомлений наружу.
@@ -71,6 +71,7 @@ type
rfChannel,
rfSMeter, rfPower, rfSWR, rfSupply, rfPLL, // телеметрия
rfADCOverload, // ADC overload (рендер индикатора)
rfBeaconLock, // QO-100 beacon lock: статус/коррекция
rfDevice, // подключённое устройство сменилось
rfDeviceList // список discovered устройств обновился
);
@@ -176,6 +177,20 @@ type
FCurrentBand: Integer;
FCurrentXvtr: Integer;
// ---- QO-100 beacon lock ----
FBeaconTracker: TBeaconTracker; // владеем (Free в FreeEngines)
FBeaconLockOn: Boolean; // лок включён пользователем
FBeaconLockHz: Double; // текущая динамич. коррекция LO (Hz), поверх LOError
FBeaconRefHz: Double; // опорная частота маяка (Hz, downlink), деф. 10489.500e6
FBeaconSearchTicks: Integer; // тиков без лока (троттлинг переакквизиции)
FBeaconManualSeed: Boolean; // пользователь указал маяк кликом → не автопоиск
// FFT-трекинг маяка (робастный, по display-FFT — без NCO/FLL):
FBeaconTrackHz: Double; // отслеживаемая АБСОЛЮТНАЯ display-частота маяка
// (не baseband-offset — иначе сдвиг центра/водопада ломает окно)
FBeaconPromDB: Double; // «высота» пика над шумом окна (лок-метрика)
FBeaconLocked: Boolean; // пик уверенно виден
FBeaconCorrCooldown: Integer; // тиков паузы после коррекции (осадка пайплайна)
// ---- Аудио / TX ----
FVolume: Integer;
FMuted: Boolean;
@@ -321,6 +336,12 @@ type
// ActiveTXFreqHz — текущая TX-частота (split/active VFO + FM-репитер сдвиг).
function XvtrTranslate(VisibleHz: Double): Double;
function ActiveTXFreqHz: Double;
// Грубый поиск пика маяка в display-FFT около ожидаемой позиции → baseband
// offset (Hz). False если маяк вне span / слишком слаб. Сид для трекера.
function CoarseBeaconOffset(ExpectOff: Double; out OffHz: Double): Boolean;
// Измерение пика маяка по display-FFT в окне вокруг ExpectOff: возвращает
// уточнённое смещение (parabolic) и «высоту» пика над средним окна (для лока).
function MeasureBeaconFFT(ExpectOff: Double; out PeakOff, PromDB: Double): Boolean;
// Применяет текущие FMode/FFilterBW/FM-параметры к DSP (RX/TX фильтр,
// FM-девиация, squelch). Вызывается командами и UI-путями смены режима.
@@ -425,6 +446,18 @@ type
procedure SetSpan(Hz: Integer);
procedure SetSampleRate(Hz: Integer);
// QO-100 beacon lock — стабилизация дрейфа LNB по опорному маяку.
procedure SetBeaconLock(On_: Boolean);
procedure ServiceBeaconLock; // одна итерация контура (зовётся UI-таймером ~4 Гц)
procedure SetBeaconRefHz(Hz: Double); // опорная частота маяка (downlink)
procedure BeaconSeedAtHz(DisplayHz: Double); // пользователь указал маяк кликом
function BeaconState: TBeaconState;
function BeaconCorrectionHz: Double; // текущая коррекция LO (FBeaconLockHz)
function BeaconSNRdB: Double;
function BeaconLockEnabled: Boolean;
function BeaconRefHz: Double; // опорная частота маяка (для маркера)
function BeaconTrackedFreqHz: Double;// где сидит трекер: центр + measured offset
// Отображение / приём
procedure SetCTun(On_: Boolean);
procedure SetDuplex(On_: Boolean);
@@ -520,6 +553,13 @@ begin
// буфер вдвое сокращает построение downsampler в OpenChannel RXA.
FDSPEngine := TWDSPEngine.Create(ASampleRate, 48000, 512);
// QO-100 beacon lock: трекер кормится RX-IQ из движка (тап в PushIQItemToDSP).
FBeaconTracker := TBeaconTracker.Create;
FBeaconRefHz := 10489750000.0; // средний BPSK-маяк NB-транспондера (downlink)
FBeaconLockHz := 0.0;
FBeaconLockOn := False;
FDSPEngine.SetBeaconTracker(FBeaconTracker);
// Audio out/in — объекты создаём сейчас, Open вызывается позже (после показа
// формы / при подключении устройства).
FAudioOut := TAudioOutput.Create(48000);
@@ -537,6 +577,9 @@ begin
if Assigned(FAudioOut) then begin FAudioOut.Close; FreeAndNil(FAudioOut); end;
if Assigned(FAudioIn) then begin FAudioIn.Close; FreeAndNil(FAudioIn); end;
if Assigned(FDSPEngine) then begin FDSPEngine.Close; FreeAndNil(FDSPEngine); end;
// Трекер освобождаем ПОСЛЕ движка — движок (Close остановил DSP-поток) больше
// не вызовет Feed. Указатель в движке уже мёртв вместе с движком.
if Assigned(FBeaconTracker) then FreeAndNil(FBeaconTracker);
end;
destructor TRadioController.Destroy;
@@ -899,10 +942,13 @@ begin
Result := VisibleHz;
if (FCurrentXvtr < 0) or (FCurrentXvtr >= CFG_XVTR_COUNT) then Exit;
if not FXvtrSettings.Entries[FCurrentXvtr].Enabled then Exit;
// f_IF = f_visible - LOOffset + LOError
// f_IF = f_visible - LOOffset + LOError + BeaconLock
// FBeaconLockHz — динамическая коррекция дрейфа LNB (QO-100 beacon lock),
// поверх статичной ручной LOError. 0 когда лок выключен.
Result := VisibleHz
- FXvtrSettings.Entries[FCurrentXvtr].LOOffset
+ FXvtrSettings.Entries[FCurrentXvtr].LOError;
+ FXvtrSettings.Entries[FCurrentXvtr].LOError
+ FBeaconLockHz;
end;
function TRadioController.ActiveTXFreqHz: Double;
@@ -919,6 +965,226 @@ begin
end;
end;
// ---------------------------------------------------------------------------
// QO-100 beacon lock
// ---------------------------------------------------------------------------
const
BEACON_GAIN = 0.4; // гейн контроллера (доля ошибки за коррекцию)
BEACON_DEADBAND_HZ = 75.0; // внутри — коррекции стоп (без вечного подкручивания)
BEACON_SETTLE_TICKS = 8; // пауза (~0.8 с @10Гц) после коррекции — осадка FFT-пайплайна
BEACON_UNLOCK_PROM_DB = 3.0; // гистерезис: лок снимается ниже этого (lock при LOCK_PROM)
BEACON_SEARCH_HZ = 6000.0; // окно поиска пика вокруг клика/ожидаемой позиции
BEACON_REACQ_TICKS = 30; // тиков (≈3 с @10Гц) до переакквизиции по FFT
BEACON_LOCK_PROM_DB = 6.0; // пик над средним окна (dB) для статуса LOCK
BEACON_LOBE_DB = 10.0; // ширина лепестка для центроида (dB ниже пика)
function TRadioController.CoarseBeaconOffset(ExpectOff: Double; out OffHz: Double): Boolean;
// Ищет максимум display-FFT в окне ±BEACON_SEARCH_HZ вокруг ExpectOff (baseband
// offset). Пиксели покрывают анализаторную полосу = FSampleRate, центр (пиксель
// n/2) = baseband 0, рост вправо — та же конвенция, что и маркеры (проверено:
// зелёная садится на маяк). Возвращает уточнённый baseband offset пика.
var
pix: array[0..SPECTRUM_PIXELS - 1] of Single;
n, i, best: Integer;
hzPerPix, lo, hi, off, denom, delta: Double;
bestv: Single;
begin
Result := False; OffHz := 0;
if not FWDSPReady or not Assigned(FDSPEngine) then Exit;
n := 0;
FDSPEngine.GetSpectrumData(pix, n);
if n < 8 then Exit;
hzPerPix := FSpanHz / n;
lo := ExpectOff - BEACON_SEARCH_HZ;
hi := ExpectOff + BEACON_SEARCH_HZ;
best := -1; bestv := -1e30;
for i := 0 to n - 1 do
begin
off := (i - n / 2) * hzPerPix; // baseband offset пикселя i
if (off < lo) or (off > hi) then Continue;
if pix[i] > bestv then begin bestv := pix[i]; best := i; end;
end;
if best < 0 then Exit; // окно вне span
delta := 0.0;
// Параболическая интерполяция пика (пиксели в dB ≈ гауссов пик) — субдискретная
// точность, чтобы сид попал в ±1 кГц окно захвата FLL даже при крупном бине.
if (best > 0) and (best < n - 1) then
begin
denom := pix[best - 1] - 2.0 * pix[best] + pix[best + 1];
if Abs(denom) > 1e-12 then
delta := 0.5 * (pix[best - 1] - pix[best + 1]) / denom;
if delta > 0.5 then delta := 0.5;
if delta < -0.5 then delta := -0.5;
end;
OffHz := (best + delta - n / 2) * hzPerPix;
Result := True;
end;
function TRadioController.MeasureBeaconFFT(ExpectOff: Double;
out PeakOff, PromDB: Double): Boolean;
// Маяк по display-FFT в окне ±BEACON_SEARCH_HZ вокруг ExpectOff. Средний маяк —
// BPSK с ПОДАВЛЕННОЙ несущей: в спектре не линия, а широкая симметричная «полка»
// (~2.4 кГц), peak-finder по ней скачет. Поэтому позицию берём как
// POWER-ВЗВЕШЕННЫЙ ЦЕНТРОИД лепестка (пиксели в пределах BEACON_LOBE_DB от пика):
// центр симметричной полки = несущая, стабилен. PromDB — пик над средним окна.
var
pix: array[0..SPECTRUM_PIXELS - 1] of Single;
n, i, best, cnt: Integer;
hzPerPix, lo, hi, off, sum, thr, p, wsum, fsum: Double;
bestv: Single;
begin
Result := False; PeakOff := ExpectOff; PromDB := -99.0;
if not FWDSPReady or not Assigned(FDSPEngine) then Exit;
n := 0;
FDSPEngine.GetSpectrumData(pix, n);
if n < 8 then Exit;
hzPerPix := FSpanHz / n;
lo := ExpectOff - BEACON_SEARCH_HZ;
hi := ExpectOff + BEACON_SEARCH_HZ;
best := -1; bestv := -1e30; sum := 0; cnt := 0;
for i := 0 to n - 1 do
begin
off := (i - n / 2) * hzPerPix;
if (off < lo) or (off > hi) then Continue;
sum := sum + pix[i]; Inc(cnt);
if pix[i] > bestv then begin bestv := pix[i]; best := i; end;
end;
if (best < 0) or (cnt < 4) then Exit;
// Центроид лепестка: пиксели в пределах BEACON_LOBE_DB ниже пика, вес —
// линейная мощность над порогом (шум за порогом не входит).
thr := bestv - BEACON_LOBE_DB;
wsum := 0; fsum := 0;
for i := 0 to n - 1 do
begin
off := (i - n / 2) * hzPerPix;
if (off < lo) or (off > hi) then Continue;
if pix[i] < thr then Continue;
p := Power(10.0, (pix[i] - thr) / 10.0); // линейная мощность над порогом
wsum := wsum + p;
fsum := fsum + p * off;
end;
if wsum > 0 then PeakOff := fsum / wsum
else PeakOff := (best - n / 2) * hzPerPix;
PromDB := bestv - (sum / cnt); // пик над средним окна (dB)
Result := True;
end;
procedure TRadioController.SetBeaconRefHz(Hz: Double);
begin
FBeaconRefHz := Hz;
end;
procedure TRadioController.BeaconSeedAtHz(DisplayHz: Double);
// Пользователь кликнул по маяку → задаём область отслеживания (уточняем пик по
// display-FFT рядом с кликом) и включаем ручной режим (контур ведёт ИМЕННО этот
// пик, без автопоиска, который в забитой полосе хватает соседей).
var clickOff, refined, prom: Double;
begin
FBeaconManualSeed := True;
FBeaconSearchTicks := 0;
FBeaconCorrCooldown := BEACON_SETTLE_TICKS; // дать FFT устаканиться после сида
clickOff := DisplayHz - FCenterFreq;
if MeasureBeaconFFT(clickOff, refined, prom) then
FBeaconTrackHz := FCenterFreq + refined
else
FBeaconTrackHz := DisplayHz;
if not FBeaconLockOn then SetBeaconLock(True);
end;
procedure TRadioController.SetBeaconLock(On_: Boolean);
var refined, prom: Double;
begin
if On_ = FBeaconLockOn then Exit;
FBeaconLockOn := On_;
if On_ then
begin
FBeaconSearchTicks := 0;
FBeaconCorrCooldown := 0;
FBeaconManualSeed := False; // авто до первого клика пользователя
FBeaconLocked := False;
// Начальная область — у опорной частоты (уточняем пик, если виден).
if MeasureBeaconFFT(FBeaconRefHz - FCenterFreq, refined, prom) then
FBeaconTrackHz := FCenterFreq + refined
else
FBeaconTrackHz := FBeaconRefHz;
end;
// При выключении FBeaconLockHz замораживаем (как калибровка LNB).
Changed(rfBeaconLock);
end;
procedure TRadioController.ServiceBeaconLock;
// Одна итерация контура (UI-таймер @10 Гц). Меряет пик маяка по display-FFT,
// сглаживает, и (после ручного клика) тянет FBeaconLockHz так, чтобы маяк
// оставался на опорной частоте → весь downlink стабилен. Без NCO/FLL.
var pk, prom, measDisp, e: Double;
begin
if not FBeaconLockOn then Exit;
if FCurrentXvtr < 0 then Exit; // только в трансвертер-режиме
// Окно поиска — вокруг ТЕКУЩЕЙ display-позиции маяка, пересчитанной в baseband
// через актуальный FCenterFreq. Поэтому сдвиг водопада/центра окно не ломает.
if not MeasureBeaconFFT(FBeaconTrackHz - FCenterFreq, pk, prom) then Exit;
// Сопровождаем центроид плавно (в display-частоте; стабильность важнее скорости).
FBeaconTrackHz := FBeaconTrackHz + 0.12 * ((FCenterFreq + pk) - FBeaconTrackHz);
FBeaconPromDB := FBeaconPromDB + 0.2 * (prom - FBeaconPromDB);
// Гистерезис лока: загорается при LOCK_PROM, гаснет ниже UNLOCK_PROM (без мерцания).
if FBeaconPromDB >= BEACON_LOCK_PROM_DB then FBeaconLocked := True
else if FBeaconPromDB < BEACON_UNLOCK_PROM_DB then FBeaconLocked := False;
// Коррекцию НЕ применяем каждый тик: display-FFT отстаёт от ретюна LO на
// задержку пайплайна, и спам-коррекции дают перелёт (маяк улетает из окна).
// После каждой коррекции ждём BEACON_SETTLE_TICKS, давая FFT отразить новый LO.
// Слежение за пиком (выше) идёт каждый тик — окно едет за маяком.
if FBeaconCorrCooldown > 0 then
Dec(FBeaconCorrCooldown)
else if FBeaconLocked and FBeaconManualSeed then
begin
// e = видимое_смещение_маяка − опорное. d(e)/d(FBeaconLockHz) = 1,
// поэтому FBeaconLockHz += e подтягивает маяк к опорной (см. вывод знака).
measDisp := FBeaconTrackHz;
e := measDisp - FBeaconRefHz;
if Abs(e) > BEACON_DEADBAND_HZ then
begin
FBeaconLockHz := FBeaconLockHz + BEACON_GAIN * e;
PushNetworkState; // ретюн LNB-IF: новый LO = XvtrTranslate(центр)
FBeaconCorrCooldown := BEACON_SETTLE_TICKS;
end;
end;
Changed(rfBeaconLock);
end;
function TRadioController.BeaconState: TBeaconState;
begin
if not FBeaconLockOn then Exit(bsIdle);
if FBeaconLocked then Result := bsLock else Result := bsSearch;
end;
function TRadioController.BeaconCorrectionHz: Double;
begin
Result := FBeaconLockHz;
end;
function TRadioController.BeaconSNRdB: Double;
begin
Result := FBeaconPromDB; // «высота» пика над шумом окна (dB)
end;
function TRadioController.BeaconLockEnabled: Boolean;
begin
Result := FBeaconLockOn;
end;
function TRadioController.BeaconRefHz: Double;
begin
Result := FBeaconRefHz;
end;
function TRadioController.BeaconTrackedFreqHz: Double;
begin
Result := FBeaconTrackHz;
end;
procedure TRadioController.ApplyModeFilter;
var
Lo, Hi, Half: Integer;
+36
View File
@@ -73,6 +73,10 @@ type
// ── Marker ────────────────────────────────────────────────────────────────
FMarkerActive: Boolean;
FMarkerX: Integer;
// ── QO-100 beacon markers (диагностика лока) ──────────────────────────────
FBeaconMarkActive: Boolean;
FBeaconRefFreq: Double; // опорная частота маяка (где ДОЛЖЕН быть)
FBeaconTrkFreq: Double; // где сидит трекер (NCO) сейчас
// ── Spectrum buffer ───────────────────────────────────────────────────────
FSpectrumBuf: array[0..1023] of Single;
FSpectrumBufCount: Integer;
@@ -99,6 +103,7 @@ type
procedure SetFillSpectrum(V: Boolean);
procedure DrawSpectrumGradient(const SpPts: array of TPoint; W, H: Integer);
procedure DrawMarkerLine(C: TCanvas; W, H: Integer);
procedure DrawBeaconMarkers(C: TCanvas; W, H: Integer);
procedure BlendBand(X1, X2, H: Integer; R, G, B, Alpha: Byte);
procedure CopyGridToSpectrum(W, H: Integer);
procedure DrawADCOverloadOverlay(C: TCanvas; W, H: Integer);
@@ -182,6 +187,10 @@ type
property MarkerActive: Boolean read FMarkerActive write SetMarkerActive;
property MarkerX: Integer read FMarkerX write SetMarkerX;
// QO-100 beacon-маркеры: опорная частота (зелёная) + позиция трекера (оранж).
// Спектр перерисовывается каждый кадр, поэтому отдельный invalidate не нужен.
procedure SetBeaconMarkers(Active: Boolean; RefHz, TrkHz: Double);
// ── S-метр ────────────────────────────────────────────────────────────────
property LastSMeter: Double read GetLastSMeter write SetLastSMeter;
property SMeterPeak: Double read GetSMeterPeak write SetSMeterPeak;
@@ -485,6 +494,32 @@ begin
C.TextOut(MX - 4 - C.TextWidth(MarkerLbl), 4, MarkerLbl);
end;
procedure TSpectrumView.SetBeaconMarkers(Active: Boolean; RefHz, TrkHz: Double);
begin
FBeaconMarkActive := Active;
FBeaconRefFreq := RefHz;
FBeaconTrkFreq := TrkHz;
end;
procedure TSpectrumView.DrawBeaconMarkers(C: TCanvas; W, H: Integer);
// Две вертикали: опорная частота маяка (зелёная пунктир) и текущая позиция
// трекера (оранжевая сплошная). Расхождение видно глазом → понятно, на пик
// сел трекер или на шум.
procedure Vline(FreqHz: Double; Col: TColor; Style: TPenStyle);
var x: Integer;
begin
if FSpanHz <= 0 then Exit;
x := Round((FreqHz - (FCenterFreq - FSpanHz / 2)) / FSpanHz * W);
if (x < 0) or (x >= W) then Exit;
C.Pen.Color := Col; C.Pen.Width := 1; C.Pen.Style := Style;
C.MoveTo(x, 0); C.LineTo(x, H);
end;
begin
Vline(FBeaconRefFreq, clLime, psDot); // где маяк ДОЛЖЕН быть
Vline(FBeaconTrkFreq, TColor($000AA5FF), psSolid); // где сидит трекер (оранж)
C.Pen.Style := psSolid;
end;
procedure TSpectrumView.BlendBand(X1, X2, H: Integer; R, G, B, Alpha: Byte);
var
Y, X, InvA: Integer;
@@ -940,6 +975,7 @@ begin
end;
if FMarkerActive then DrawMarkerLine(C, W, H);
if FBeaconMarkActive then DrawBeaconMarkers(C, W, H);
DrawADCOverloadOverlay(C, W, H);
if Assigned(FSampleRateOverlay) then
FSampleRateOverlay.DrawOverlay(FSpectrumBitmap, C, W, H);
+17
View File
@@ -75,6 +75,7 @@ type
procedure DrawAGCLines(W, H: Integer; DBmax, InvRange: Double);
procedure DrawSpectrumCurve(W, H: Integer; DBmax, InvRange: Double);
procedure DrawMarker(W, H: Integer);
procedure DrawBeaconMarkersGL(W, H: Integer);
procedure DrawADCOverlay(W, H: Integer);
procedure DrawCachedOverlays(W, H: Integer);
function FormatFreqGL(Hz: Double): string;
@@ -656,6 +657,21 @@ begin
else DrawTexture(FMarkerLabelTex, MX - 4 - FMarkerLabelTex.W, 4);
end;
procedure TSpectrumViewOpenGL.DrawBeaconMarkersGL(W, H: Integer);
// QO-100 beacon-маркеры: опорная частота (зелёная) + позиция трекера (оранж).
procedure Vline(FreqHz: Double; Col: TColor);
var x: Integer;
begin
if FSpanHz <= 0 then Exit;
x := Round((FreqHz - (FCenterFreq - FSpanHz / 2)) / FSpanHz * W);
if (x < 0) or (x >= W) then Exit;
DrawLine(x, 0, x, H, Col, 1, False);
end;
begin
Vline(FBeaconRefFreq, clLime); // где маяк ДОЛЖЕН быть
Vline(FBeaconTrkFreq, TColor($000AA5FF)); // где сидит трекер (оранж)
end;
procedure TSpectrumViewOpenGL.DrawADCOverlay(W, H: Integer);
var
B: TBitmap;
@@ -781,6 +797,7 @@ begin
DrawAGCLines(W, H, DBmax, InvRange);
DrawSpectrumCurve(W, H, DBmax, InvRange);
DrawMarker(W, H);
if FBeaconMarkActive then DrawBeaconMarkersGL(W, H);
DrawADCOverlay(W, H);
DrawCachedOverlays(W, H);
+17 -1
View File
@@ -25,7 +25,7 @@ interface
uses
Classes, SysUtils, Math, SyncObjs,
WDSP;
WDSP, BeaconLock;
const
// WDSP mode integers (нет именованных констант в WDSP.pas)
@@ -292,6 +292,7 @@ type
FMuted: Boolean;
FVolume: Double;
FLastError: string;
FBeaconTracker: TBeaconTracker; // QO-100 beacon lock (НЕ владеем; см. контроллер)
function ModeToWDSP(Mode: Integer): Integer;
procedure ApplyDefaultFilter;
@@ -354,6 +355,9 @@ type
procedure UpdateAGCLines(SpectrumW: Integer); // читает hang/thresh из WDSP для линии на спектре
procedure SetSpectrumWidth(W: Integer); // обновляет FLastSpectrumW для корректных AGC линий
procedure SetShift(ShiftHz: Double); // CTUN NCO сдвиг
// QO-100 beacon lock: трекер кормится RX-IQ из DSP-потока. Владелец —
// контроллер; движок лишь подаёт сэмплы и сообщает sample rate.
procedure SetBeaconTracker(T: TBeaconTracker);
procedure SetNRMode(Mode: Integer);
procedure SetNR(Enable: Boolean);
procedure SetNBMode(Mode: Integer);
@@ -1119,6 +1123,7 @@ begin
// Обновляем параметры
FSampleRate := NewRate;
FBufSize := FAudioBufSize * NewRate div FAudioRate;
if FBeaconTracker <> nil then FBeaconTracker.Configure(FSampleRate);
// Перераспределяем буферы под новый размер
SetLength(FRXIn, FBufSize * 2);
@@ -1213,6 +1218,11 @@ begin
FeedDisplaySample(IR * SCALE, QR * SCALE);
// QO-100 beacon lock: тот же baseband-IQ @ FSampleRate (трекер сам
// мгновенно выходит, если лок не активен — стоимость ~1 проверка/сэмпл).
if FBeaconTracker <> nil then
FBeaconTracker.Feed(IR * SCALE, QR * SCALE);
FRXAccI[FRXAccPos] := IR * SCALE;
FRXAccQ[FRXAccPos] := QR * SCALE;
Inc(FRXAccPos);
@@ -1371,6 +1381,12 @@ begin
UpdateAGCLines(FLastSpectrumW);
end;
procedure TWDSPEngine.SetBeaconTracker(T: TBeaconTracker);
begin
FBeaconTracker := T;
if (T <> nil) and (FSampleRate > 0) then T.Configure(FSampleRate);
end;
procedure TWDSPEngine.SetShift(ShiftHz: Double);
begin
FShiftHz := ShiftHz;