mirror of
https://git.vladimir.cc/vladimir/ewsdr.git
synced 2026-08-25 20:37:33 +00:00
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:
Claude Opus 4.8
+269
-3
@@ -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;
|
||||
|
||||
Reference in New Issue
Block a user