基于虚拟仪器RailSAR测控系统的实现Ac插座

2022-07-21

基于虚拟仪器RailSAR测控系统的实现

基于虚拟仪器RailSAR测控系统的实现 2011年12月10日来源：　　轨道合成孔径雷达（ＲａｉｌＳＡＲ）是一个非常复杂的成像雷达系统，由功能不同的几个子系统组成，包括雷达平台的运动控制，雷达回波的采集、传输和存储，雷达位置的跟踪测量以及雷达数据的成像处理等。ＲａｉｌＳＡＲ的系统结构如图１所示，其中步进电机实现雷达平台的步进运动，数字存储示波器完成雷达回波的数据录取，经纬仪跟踪测量雷达天线的３维坐标。ＲａｉｌＳＡＲ是一个自动化程度很高的测量系统，其通过计算机软件，实现对各种不同仪器设备和雷达数据的灵活控制和处理。　　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ＩＥＥＥ４８８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，脉冲的宽度决定一个步长的大小，即一步所转动的

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