基于虚拟仪器的railsar测控系统的实现

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1、基于虚拟仪器的RailSAR测控系统的实现

2、第1内容加载中...利用虚拟仪器系统的概念来构造特定的测量系统是一个发展趋势。虚拟仪器系统利用各种设备驱动程序和实用软件包，能够实现对各种设备的编程控制，完成数据的采集、传输和分析处理。本文介绍基于虚拟仪器系统概念设计的ＲａｉｌＳＡＲ测控系统的实现过程。１系统开发平台虚拟仪器系统是现代计算机技术和传统仪器技术相结合的产物，它利用计算机强大的控制功能，通过软件编程，将各种不同的仪器灵活地组合在一起，形成一个实现某种特定功能的系统。软件是虚拟仪器系统的核心，特别是设备驱动程序构成了虚拟仪器系统软件的基础。目前国内外

3、使用较为广泛的虚拟仪器开发平台是ＮＩ公司的ＬａｂＶＩＥＷ和ＬａｂＷｉｎｄｏｗｓ／ＣＶＩ，ＲａｉｌＳＡＲ系统使用的是ＬａｂＷｉｎｄｏｗｓ／ＣＶＩ。ＬａｂＷｉｎｄｏｗｓ／ＣＶＩ是一种面向对象的可视化编程环境，以ＡＮＳＩＣ为核心，以各种丰富的库函数为基础，为仪器控制、自动测试和数据采集应用提供了一个功能强大的开发平台。ＬａｂＷｉｎｄｏｗｓ／ＣＶＩ应用程序的结构主要由四部分组成：①用户接口；②程序控制；③数据采集；④数据分析。ＬａｂＷｉｎｄｏｗｓ／ＣＶＩ的强大功能主要依赖于它的各种库。对于用户接口，它提供了面板、菜单、按钮等用户接口库，使用户能够简单方便地作出程

4、序界面。对于数据采集，它提供了仪器库、ＧＰＩＢ库、ＲＳ－２３２库、ＶＩＳＡ库以及ＶＸＩ库等，利用接口函数能够实现对各种仪器的灵活控制。对于数据分析，它提供了格式化Ｉ／Ｏ库、分析库以及高级分析库，能够快速地实现各种算法，还可以用用户接口库实现数据的各种表示。２ＲａｉｌＳＡＲ测控系统的实现ＲａｉｌＳＡＲ在轨道上做等间隔的步进运动，每步进一次，就要进行一次雷达回波测量和天线位置测量，将测量数据以文件形式存入硬盘，测量结束后进行数据的成像处理。ＲａｉｌＳＡＲ系统需要主机通过各种不同的接口，实现对不同仪器的控制：通过ＧＰＩＢ接口控制示波器，通过并口控制步进电机，通

5、过串口控制经纬仪。ＬａｂＷｉｎｄｏｗｓ／ＣＶＩ提供了丰富的接口函数，能够方便地实现这些控制。ＲａｉｌＳＡＲ数据处理最主要的特性是算法复杂、数据量大。ＬａｂＷｉｎｄｏｗｓ／ＣＶＩ的分析库提供了许多用Ｃ语言编写的成熟的信号处理的函数，能够迅速地生成高效的数据处理的应用程序，达到ＲａｉｌＳＡＲ数据处理的要求。２.１雷达数据录取ＲａｉｌＳＡＲ正交解调接收机输出的Ｉ、Ｑ两路信号，由数字存储示波器进行采集。ＲａｉｌＳＡＲ的脉冲重复频率为２ｋＨｚ，每个雷达回波的数据接近１ＭＢ，总数据量高达几百ＭＢ。所以ＲａｉｌＳＡＲ的数据录取具有高速、大容量的特点，要求主机通过高速接

6、口将数据从示波器传输到主机的大容量硬盘。通过接口总线（ＧＰＩＢ）的高速数据传输能力能够满足ＲａｉｌＳＡＲ数据录取的要求。ＧＰＩＢ是控制器和可编程仪器之间通讯的一种总线协议，也称为ＩＥＥＥ４８８标准，因为其使用简单，数据传输速率高，因而受到广泛地应用。ＧＰＩＢ的数据传输速率高达１ＭＢ／ｓ，新的标准已经将传输速率提高到了８ＭＢ／ｓ。主机通过ＧＰＩＢ接口总线和示波器连接，发送指令控制示波器的采集、传输和存储。ＲａｉｌＳＡＲ系统采用的是ＮＩ公司的ＰＣＩ插槽的ＧＰＩＢ控制卡，示波器采用的是Ｔｅｋｔｒｏｎｉｃｓ公司的ＴＤＳ５８０Ｄ。ＧＰＩＢ卡及其驱动程序必须满足ＩＥ

7、ＥＥ４８８标准，最新版本的标准是ＩＥＥＥ４８８．２。ＩＥＥＥ４８８．２标准定义了ＧＰＩＢ仪器控制的通用命令及格式，例如读写命令ＩＢＲＤ和ＩＢＷＲＴ的参数个数及类型，而命令的具体内容则根据仪器的不同而不同，由仪器的生产厂家提供。ＬａｂＷｉｎｄｏｗｓ／ＣＶＩ提供了丰富的ＧＰＩＢ／ＧＰＩＢ４８８．２库，包括打开和关闭设备、读写数据等函数面板，可以很方便地调用及输入参数。２.２雷达运动控制为了获取比较好的成像结果，ＲａｉｌＳＡＲ要求天线平台做精确的等间隔直线运动。运动的直线性由轨道的平直度保证，等间隔运动由高精度的步进电机实现。步进电机的运动是由脉冲控制的，脉冲

8、的宽度决定一个步长的大小，即一步所转动的角度，脉冲的频率决定转动的速度。步进电机驱动器有三根控制线：一根脉冲线，输出适当占空比和频率的矩形脉冲，控制步进的大小和频率；一根方向线，控制运动的方向是正向还是反向；还有一根脱机线，用来保护步进电机。主机选取并口的低３位信号线控制步进电机，并口地址为０ｘ３７８。ＬａｂＷｉｎｄｏｗｓ／ＣＶＩ的Ｕｔｉｌｉｔｙ库提供了ＩＮＰ和ＯＵＴＰ两个函数，用于从端口读和向端口写一个字节。步进电机的方向线和脱机线都是通过电平控制的，通过置位和复位就能够实现方向和脱机控制。脉冲线的矩形脉冲则是通过重复置位和复位来实现的。由于脉冲频率为

9、１ｋＨｚ，每一个脉冲高低电平的持续时间很短，只有０．５ｍｓ，使用常用延迟函数难以