機(jī)載氣象雷達(dá)姿態(tài)信號(hào)模擬器及模擬測(cè)試方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種機(jī)載氣象雷達(dá)姿態(tài)信號(hào)模擬器及模擬測(cè)試方法，包括：中央控制單元，用于給定姿態(tài)角度值，數(shù)字信號(hào)處理器，用于讀取姿態(tài)角度值，將姿態(tài)角度值進(jìn)行數(shù)字計(jì)算處理轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)，以及生成控制信號(hào)，可編程邏輯器件，將控制信號(hào)轉(zhuǎn)換成為用于控制數(shù)模轉(zhuǎn)換器工作的控制指令，數(shù)模轉(zhuǎn)換器，接受控制指令的控制，將數(shù)字信號(hào)處理器輸出的數(shù)字信號(hào)進(jìn)行數(shù)模轉(zhuǎn)換，生成姿態(tài)角度值的模擬信號(hào)，信號(hào)放大變換電路，用于對(duì)姿態(tài)角度值的模擬信號(hào)進(jìn)行功率放大和負(fù)載隔離、變換，分別生成模擬航向信號(hào)、模擬俯仰信號(hào)、以及模擬橫滾信號(hào)并輸出。本發(fā)明的機(jī)載氣象雷達(dá)姿態(tài)信號(hào)模擬器及模擬測(cè)試方法，實(shí)現(xiàn)信號(hào)的幅度和相位的精確控制，可消除通道誤差。
【專(zhuān)利說(shuō)明】機(jī)載氣象雷達(dá)姿態(tài)信號(hào)模擬器及模擬測(cè)試方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于雷達(dá)姿態(tài)信號(hào)模擬器【技術(shù)領(lǐng)域】，具體地說(shuō)，是涉及一種機(jī)載氣象雷達(dá)姿態(tài)信號(hào)模擬器及模擬方法。
【背景技術(shù)】
[0002]雷達(dá)天線安裝在飛機(jī)上，當(dāng)工作時(shí)它的掃描平面與水平面必須保持平行，但由于飛機(jī)飛行過(guò)程中的俯仰或橫滾運(yùn)動(dòng)，使得雷達(dá)天線的掃描平面與水平面成了某一的角度，這樣將影響對(duì)目標(biāo)的探測(cè)。為使天線掃描平面在飛機(jī)運(yùn)動(dòng)過(guò)程中始終平行于水平面，就必須對(duì)雷達(dá)天線在俯仰和橫滾方向進(jìn)行修正，這就是要保證天線空域穩(wěn)定性。雷達(dá)天線空域穩(wěn)定性的測(cè)試在地面中進(jìn)行，通過(guò)仿真飛機(jī)姿態(tài)(俯仰和橫滾)信號(hào)的變化來(lái)測(cè)試?yán)走_(dá)天線角度變化的情況。
[0003]傳統(tǒng)的雷達(dá)姿態(tài)信號(hào)模擬器多為模擬姿態(tài)信號(hào)模擬器，大多采用硬件乘法器的方式來(lái)仿真飛機(jī)的姿態(tài)信號(hào)，姿態(tài)信號(hào)的輸出變換大都通過(guò)自整角機(jī)、旋轉(zhuǎn)變壓器來(lái)完成，模擬機(jī)上姿態(tài)同步發(fā)生器產(chǎn)生的交變信號(hào)。主要存在的缺點(diǎn)有:(I)精度低。模擬姿態(tài)信號(hào)模擬器中常采用的精度控制方式是硬件電路控制，因而調(diào)節(jié)范圍小且控制精度低。(2)通用性差。主要表現(xiàn)在姿態(tài)信號(hào)模擬器中的一套乘法器電路通常只能仿真一種對(duì)象的信號(hào)輸出。(3)不易于與自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)ATE平臺(tái)接口。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明為了解決現(xiàn)有模擬姿態(tài)信號(hào)模擬器精度低、通用性差的問(wèn)題，提供了一種機(jī)載氣象雷達(dá)姿態(tài)信號(hào)模擬器及模擬測(cè)試方法，提高了精度以及通用性能。
[0005]為了解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案予以實(shí)現(xiàn):
[0006]—種機(jī)載氣象雷達(dá)姿態(tài)信號(hào)模擬器，包括:
[0007]中央控制單元，用于給定姿態(tài)角度值，所述姿態(tài)角度值包括航向角α、橫滾角β、和俯仰角Y，
[0008]數(shù)字信號(hào)處理器，用于讀取姿態(tài)角度值，將姿態(tài)角度值進(jìn)行數(shù)字計(jì)算處理轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)，以及生成控制信號(hào)，
[0009]可編程邏輯器件，將控制信號(hào)轉(zhuǎn)換成為用于控制數(shù)模轉(zhuǎn)換器工作的控制指令，
[0010]數(shù)模轉(zhuǎn)換器，接受控制指令的控制，將數(shù)字信號(hào)處理器輸出的數(shù)字信號(hào)進(jìn)行數(shù)模轉(zhuǎn)換，生成姿態(tài)角度值的模擬信號(hào)，
[0011]信號(hào)放大變換電路,用于對(duì)姿態(tài)角度值的模擬信號(hào)進(jìn)行功率放大和負(fù)載隔離、變換，分別生成模擬航向信號(hào)、模擬俯仰信號(hào)、以及模擬橫滾信號(hào)并輸出。
[0012]進(jìn)一步的，還包括同步觸發(fā)電路，用于產(chǎn)生參考信號(hào)并輸出至數(shù)字信號(hào)處理器。
[0013]進(jìn)一步的，所述的同步觸發(fā)電路包括參考信號(hào)發(fā)生器以及過(guò)零檢測(cè)電路，參考信號(hào)發(fā)生器通過(guò)過(guò)零檢測(cè)電路與數(shù)字信號(hào)處理器的中斷請(qǐng)求端子連接。
[0014]進(jìn)一步的，所述的數(shù)模轉(zhuǎn)換器為3個(gè)，分別用于轉(zhuǎn)換航向角α、橫滾角β、和俯仰角Y，所述3個(gè)數(shù)模轉(zhuǎn)換器的地址線、輸出寄存器引腳分別與可編程邏輯器件的選址端、輸出寄存器信號(hào)端一一對(duì)應(yīng)連接，3個(gè)數(shù)模轉(zhuǎn)換器的輸入寄存器引腳分別連接可編程邏輯器件的3個(gè)不同的輸入寄存器信號(hào)端。
[0015]進(jìn)一步的，還包括上電復(fù)位電路，所述的電復(fù)位電路分別與數(shù)字信號(hào)處理器、3個(gè)數(shù)模轉(zhuǎn)換器的復(fù)位端子連接。
[0016]進(jìn)一步的，每個(gè)數(shù)模轉(zhuǎn)換器分別連接一個(gè)信號(hào)放大變換電路。
[0017]優(yōu)選的，所述的信號(hào)放大變換電路包括放大器和隔離變壓器。
[0018]又進(jìn)一步的，還包括天線分機(jī)，用于接收信號(hào)放大變換電路輸出的模擬航向信號(hào)、模擬俯仰信號(hào)、以及模擬橫滾信號(hào)，并對(duì)上述信號(hào)響應(yīng)。
[0019]又進(jìn)一步的，所述天線分機(jī)內(nèi)設(shè)置有俯仰控制信號(hào)形成電路，用于計(jì)算天線陣的俯仰修正量，還包括傾角傳感器和比較單元，傾角傳感器用于檢測(cè)天線分機(jī)當(dāng)前的姿態(tài)角度值，比較單元將天線分機(jī)當(dāng)前的姿態(tài)角度值與參考值比較，判斷天線分機(jī)對(duì)俯仰方向的修正是否正確。
[0020]基于上述的一種機(jī)載氣象雷達(dá)姿態(tài)信號(hào)模擬器，本發(fā)明同時(shí)提供了 一種機(jī)載氣象雷達(dá)姿態(tài)信號(hào)模擬測(cè)試方法，包括以下步驟:
[0021]( I )、中央控制單元給定姿態(tài)角度值，并發(fā)送至數(shù)字信號(hào)處理器，所述姿態(tài)角度值包括航向角α、橫滾角β、和俯仰角Y ；
[0022](2)、數(shù)字信號(hào)處理器讀取姿態(tài)角度值，將姿態(tài)角度值進(jìn)行數(shù)字計(jì)算處理轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)，以及生成控制信號(hào)，并發(fā)送至可編程邏輯器件；
[0023](3)、可編程邏輯器件將控制信號(hào)轉(zhuǎn)換成為用于控制數(shù)模轉(zhuǎn)換器工作的控制指令，并發(fā)送至數(shù)模轉(zhuǎn)換器；
[0024](4)、數(shù)模轉(zhuǎn)換器接受控制指令的控制，將數(shù)字信號(hào)處理器輸出的數(shù)字信號(hào)進(jìn)行數(shù)模轉(zhuǎn)換，生成姿態(tài)角度值的模擬信號(hào)并發(fā)送至信號(hào)放大變換電路；
[0025](5)、信號(hào)放大變換電路對(duì)姿態(tài)角度值的模擬信號(hào)進(jìn)行功率放大和負(fù)載隔離、變換，分別生成模擬航向信號(hào)、模擬俯仰信號(hào)、以及模擬橫滾信號(hào)并輸出。
[0026]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)和積極效果是:本發(fā)明的機(jī)載氣象雷達(dá)姿態(tài)信號(hào)模擬器及模擬測(cè)試方法，(I)基于ATE平臺(tái)，輸出信號(hào)與參考信號(hào)的同步；實(shí)現(xiàn)信號(hào)的幅度和相位的精確控制，可在一定程度上消除了通道誤差，并且當(dāng)模擬器被用于雷達(dá)ATE時(shí)，該方法可以使ATE的系統(tǒng)計(jì)量校準(zhǔn)工作更為簡(jiǎn)便。這一實(shí)現(xiàn)方法比傳統(tǒng)的姿態(tài)信號(hào)模擬器單純通過(guò)硬件方法來(lái)實(shí)現(xiàn)精度控制的方式，更簡(jiǎn)單、精確并且精度調(diào)節(jié)的范圍更廣。(2)該系統(tǒng)能適應(yīng)需要不同電壓幅度的各種對(duì)象，能針對(duì)航向、橫滾、俯仰這三種不同對(duì)象，模擬其信號(hào)的輸出且幅度能根據(jù)需要進(jìn)行自動(dòng)快速調(diào)節(jié)。(3)同時(shí)便于與計(jì)算機(jī)接口，比傳統(tǒng)模擬器采用硬件平臺(tái)方法更簡(jiǎn)單、精確，而且該系統(tǒng)能適應(yīng)需要不同電壓幅度的各種對(duì)象。
[0027]結(jié)合附圖閱讀本發(fā)明實(shí)施方式的詳細(xì)描述后，本發(fā)明的其他特點(diǎn)和優(yōu)點(diǎn)將變得更加清楚。
【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0028]圖1是本發(fā)明所提出的機(jī)載氣象雷達(dá)姿態(tài)信號(hào)模擬器的一種實(shí)施例結(jié)構(gòu)方框圖?！揪唧w實(shí)施方式】
[0029]下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】作進(jìn)一步詳細(xì)地說(shuō)明。
[0030]本發(fā)明提供了一種機(jī)載氣象雷達(dá)姿態(tài)信號(hào)模擬器，包括:中央控制單元，用于給定姿態(tài)角度值，所述姿態(tài)角度值包括航向角α、橫滾角β、和俯仰角Y，數(shù)字信號(hào)處理器，用于讀取姿態(tài)角度值，將姿態(tài)角度值進(jìn)行數(shù)字計(jì)算處理轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)，以及生成控制信號(hào)，可編程邏輯器件，將控制信號(hào)轉(zhuǎn)換成為用于控制數(shù)模轉(zhuǎn)換器工作的控制指令，數(shù)模轉(zhuǎn)換器，接受控制指令的控制，將數(shù)字信號(hào)處理器輸出的數(shù)字信號(hào)進(jìn)行數(shù)模轉(zhuǎn)換，生成姿態(tài)角度值的模擬信號(hào)，信號(hào)放大變換電路，用于對(duì)姿態(tài)角度值的模擬信號(hào)進(jìn)行功率放大和負(fù)載隔離、變換，分別生成模擬航向信號(hào)、模擬俯仰信號(hào)、以及模擬橫滾信號(hào)并輸出。本發(fā)明的機(jī)載氣象雷達(dá)姿態(tài)信號(hào)模擬器基于雷達(dá)ATE平臺(tái)，以數(shù)字信號(hào)處理器為核心，利用ATE平臺(tái)計(jì)算機(jī)直接給定姿態(tài)角，然后在參考信號(hào)的同步下，通過(guò)多路數(shù)模轉(zhuǎn)換器(DAC)產(chǎn)生與自整角機(jī)或旋轉(zhuǎn)變壓器相同的信號(hào)，該信號(hào)經(jīng)過(guò)放大、隔離后，作為模擬姿態(tài)信號(hào)輸出，相對(duì)于模擬式姿態(tài)信號(hào)模擬器，數(shù)字姿態(tài)信號(hào)模擬器使用靈活，控制精度高，同時(shí)便于與計(jì)算機(jī)接口，在ATE系統(tǒng)中應(yīng)用廣泛。
[0031]為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面將以一種機(jī)載氣象雷達(dá)姿態(tài)信號(hào)模擬器為例，結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明實(shí)施方式作進(jìn)一步地詳細(xì)描述。
[0032]實(shí)施例一,參見(jiàn)圖1所不，本實(shí)施例的一種機(jī)載氣象雷達(dá)姿態(tài)信號(hào)模擬器，包括:中央控制單元，用于給定姿態(tài)角度值，所述姿態(tài)角度值包括航向角α、橫滾角β、和俯仰角Y，數(shù)字信號(hào)處理器，用于讀取姿態(tài)角度值，將姿態(tài)角度值進(jìn)行數(shù)字計(jì)算處理轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)，以及生成控制信號(hào)，可編程邏輯器件，將控制信號(hào)轉(zhuǎn)換成為用于控制數(shù)模轉(zhuǎn)換器工作的控制指令，數(shù)模轉(zhuǎn)換器，接受控制指令的控制，將數(shù)字信號(hào)處理器輸出的數(shù)字信號(hào)進(jìn)行數(shù)模轉(zhuǎn)換，生成姿態(tài)角度值的模擬信號(hào)，信號(hào)放大變換電路，用于對(duì)姿態(tài)角度值的模擬信號(hào)進(jìn)行功率放大和負(fù)載隔離、變換，分別生成模擬航向信號(hào)、模擬俯仰信號(hào)、以及模擬橫滾信號(hào)并輸出。其中，數(shù)字信號(hào)處理器、可編程邏輯器件、數(shù)模轉(zhuǎn)換器、以及信號(hào)放大變換電路共同組成氣象雷達(dá)姿態(tài)適配器，可以適配雷達(dá)ATE (自動(dòng)測(cè)試)接口，通用性強(qiáng)。
[0033]中央控制單元可以采用工控機(jī)實(shí)現(xiàn)，負(fù)責(zé)整個(gè)測(cè)試系統(tǒng)的配置、控制、監(jiān)視、數(shù)據(jù)處理、人機(jī)對(duì)話和測(cè)試數(shù)據(jù)的讀取、處理、存儲(chǔ)與顯示。整個(gè)系統(tǒng)中，以氣象雷達(dá)姿態(tài)適配器為核心，其中數(shù)字信號(hào)處理器可以采用DSP:TMS320F2812實(shí)現(xiàn)、可編程邏輯器件采用CPLD95144實(shí)現(xiàn)、信號(hào)放大變換電路由運(yùn)算放大器和隔離變壓器組成，氣象雷達(dá)姿態(tài)適配器的主要功能是按要求產(chǎn)生所需姿態(tài)信號(hào)。
[0034]模擬轉(zhuǎn)換器可以采用AD5547芯片實(shí)現(xiàn)，該轉(zhuǎn)換器采用并行輸入，16位精度，4M帶寬，每塊芯片中包含A、B兩個(gè)通道，能同步轉(zhuǎn)換和輸出，除數(shù)據(jù)線外，其主要控制引腳有WR、LDAC，RS，A0，A1等。其中WR為寫(xiě)DAC輸入寄存器引腳，低電平有效。LDAC為寫(xiě)DAC輸出寄存器引腳，高電平有效。A0、Al為地址線，用以選擇通道。RS為復(fù)位腳，上電時(shí)RS=0，DAC輸出清零。工作時(shí)，DSP首先依次將數(shù)據(jù)寫(xiě)入各通道(WR=0，LDAC=O)，等所有DAC輸入寄存器寫(xiě)完后，DSP將給出命令(WR=1，LDAC=I),同時(shí)刷新所有DAC輸出。整個(gè)姿態(tài)模擬系統(tǒng)中共采用了 4片DAC，其中一片的輸出向其余三個(gè)通道提供直流基準(zhǔn)，其余3片輸出6個(gè)信號(hào)輸出通道。其中兩個(gè)通道輸出姿態(tài)信號(hào)中的俯仰信號(hào)，又兩個(gè)通道輸出姿態(tài)信號(hào)中的橫滾信號(hào)，剩下兩個(gè)通道輸出航向信號(hào)。在應(yīng)用中，要求這三個(gè)信號(hào)同時(shí)輸出，為保證這點(diǎn)，DAC的控制引腳A0、Al必須滿(mǎn)足:A0=1、Al=O,即是每片DAC的A、B通道同時(shí)啟動(dòng)輸出信號(hào)。
[0035]參見(jiàn)圖1所示，姿態(tài)信號(hào)共有3路輸出，能同時(shí)產(chǎn)生航向、橫滾和俯仰三組信號(hào)，分別輸出至3個(gè)數(shù)模轉(zhuǎn)換器U1、U2、U3。工作時(shí)，工控機(jī)首先將給定的數(shù)字姿態(tài)角度值寫(xiě)入數(shù)字信號(hào)處理器的SARAM中，數(shù)字信號(hào)處理器讀取給定的角度值并進(jìn)行數(shù)字計(jì)算處理后觸發(fā)可編程邏輯器件，可編程邏輯器件通過(guò)數(shù)字信號(hào)處理器發(fā)來(lái)的控制命令控制各組數(shù)模轉(zhuǎn)換器接收數(shù)字信號(hào)處理器發(fā)來(lái)的姿態(tài)角數(shù)據(jù)，并按照要求產(chǎn)生姿態(tài)信號(hào)，該信號(hào)經(jīng)過(guò)功率放大器放大及隔離變壓器隔離變換后輸出。
[0036]為了使姿態(tài)信號(hào)與參考信號(hào)同步，數(shù)字信號(hào)處理器在生成姿態(tài)信號(hào)時(shí)，需要跟蹤參考信號(hào)周期的變化。對(duì)于該功能的實(shí)現(xiàn)，在模擬器采用了同步觸發(fā)電路來(lái)完成，用于產(chǎn)生參考信號(hào)并輸出至數(shù)字信號(hào)處理器。過(guò)零檢測(cè)電路是同步觸發(fā)電路的核心部分，它的主要功能是:使400Hz正弦參考信號(hào)通過(guò)過(guò)零檢測(cè)電路，產(chǎn)生過(guò)零脈沖串，然后將脈沖串接入數(shù)字信號(hào)處理器的INTO引腳，這樣當(dāng)每個(gè)過(guò)零脈沖的下降沿到來(lái)時(shí)，即可產(chǎn)生數(shù)字信號(hào)處理器外部中斷，通過(guò)這樣的設(shè)置，每當(dāng)數(shù)字信號(hào)處理器外部中斷來(lái)到時(shí)，即可在中斷服務(wù)程序中對(duì)輸出信號(hào)的頻率進(jìn)行調(diào)整，使之與參考信號(hào)同步。
[0037]所述的同步觸發(fā)電路包括參考信號(hào)發(fā)生器以及過(guò)零檢測(cè)電路，參考信號(hào)發(fā)生器通過(guò)過(guò)零檢測(cè)電路與數(shù)字信號(hào)處理器的中斷請(qǐng)求端子連接。
[0038]優(yōu)選設(shè)置數(shù)模轉(zhuǎn)換器為3個(gè)，分別用于轉(zhuǎn)換航向角α、橫滾角β、和俯仰角Y，該3個(gè)數(shù)模轉(zhuǎn)換器U1、U2、 U3的地址線(A0-A1)、輸出寄存器引腳(LDAC)分別與可編程邏輯器件的選址端(A0-A1)、輸出寄存器信號(hào)端(LDAC) —一對(duì)應(yīng)連接，3個(gè)數(shù)模轉(zhuǎn)換器的輸入寄存器引腳(WR)分別連接可編程邏輯器件的3個(gè)不同的輸入寄存器信號(hào)端(WR)。以及該3個(gè)數(shù)模轉(zhuǎn)換器的數(shù)據(jù)輸入端子(D0-D15)與數(shù)字信號(hào)處理器的數(shù)據(jù)輸出端子(D0-D15)相連接。數(shù)模轉(zhuǎn)換器在來(lái)自可編程邏輯器件的控制指令的控制下，從數(shù)字信號(hào)處理器接收姿態(tài)信號(hào)數(shù)據(jù)。
[0039]基準(zhǔn)電源用于向DAC7、DAC8提供穩(wěn)定的直流基準(zhǔn)，而DAC7、DAC8的輸出則作為DAC1-DAC6的直流基準(zhǔn)。由于DAC7、DAC8的輸出可控，所以可以方便地調(diào)整DAC1-DAC6的滿(mǎn)度輸出值，這樣既保證了 DAC輸出信號(hào)的分辨率，又能適應(yīng)不同對(duì)象對(duì)電壓范圍的要求。此外，利用ATE平臺(tái)的交流電源輸出400Hz信號(hào)經(jīng)過(guò)限幅后輸至Rl、R2端，作為參考信號(hào)。
[0040]還包括上電復(fù)位電路，所述的電復(fù)位電路分別與數(shù)字信號(hào)處理器的復(fù)位端子nreset、3個(gè)數(shù)模轉(zhuǎn)換器的復(fù)位端子RS連接。RS為復(fù)位腳，上電時(shí)RS=O,數(shù)模轉(zhuǎn)換器輸出清零。
[0041]每個(gè)數(shù)模轉(zhuǎn)換器分別連接一個(gè)信號(hào)放大變換電路，優(yōu)選的，所述的信號(hào)放大變換電路包括放大器和隔離變壓器，用于對(duì)姿態(tài)信號(hào)進(jìn)行功率放大和負(fù)載隔離、變換，本數(shù)字姿態(tài)信號(hào)模擬器具有通過(guò)改變DAC輸出來(lái)適應(yīng)不同對(duì)象的特點(diǎn)。
[0042]下面介紹關(guān)于航向信號(hào)的輸出變換情況(第一個(gè)通道)。
[0043]當(dāng)DAC輸出為:
[0044]Vdaci=Asin Θ sinwt
R
[0045]匕,;(’=—^- Αοο^θ^ιη wt，
* - 2[0046]經(jīng)過(guò)放大器放大和隔離器輸出，在輸出端的三個(gè)接頭Al、B1、Cl測(cè)得的電壓VC1A1、VBic1、Vmbi，代表三相自整角機(jī)信號(hào)輸出，用來(lái)模擬航向信號(hào)的產(chǎn)生。
[0047]當(dāng)要求輸出俯仰信號(hào)時(shí)，可使VDAra與VDAa相同，即
[0048]Vdac3=Asin Θ sinwt
[0049]Vdac4輸出為下式:
[0050]Vdac4=A (cos θ +0.5sin θ ) sinwt
[0051]則模擬器輸出\2C2、Vb2c2為旋轉(zhuǎn)變壓器信號(hào)，用來(lái)模擬俯仰信號(hào)。
[0052]當(dāng)要求輸出橫滾信號(hào)時(shí)，可使Vdac5與VDAa相同，即
[0053]Vdac5=Asin Θ sinwt
[0054]Vdac6輸出為下式:
[0055]Vdac6=A (cos θ +0.5sin θ ) sinwt
[0056]則模擬器輸出VA3C3、Vb3c3為旋轉(zhuǎn)變壓器信號(hào),用來(lái)模擬橫滾信號(hào)。
[0057]其中sin Θ與cos Θ的計(jì)算,在姿態(tài)角Θ給定后,可以通過(guò)查表求得。查表方式精度高、速度快且程序簡(jiǎn)單，但需要占據(jù)較多的內(nèi)存?？紤]到正弦函數(shù)的象限對(duì)稱(chēng)性，對(duì)于0° -360°區(qū)間，只需建立0° -90°的函數(shù)表即可。且余弦函數(shù)可與正弦共用一張表。這樣可以節(jié)省大量?jī)?nèi)存。本系統(tǒng)以0.1°為步進(jìn)建表，采用雙精度字，也僅有IK字左右的內(nèi)存。
[0058]接著需要考慮的是正弦載波信號(hào)sinwt的運(yùn)算，要產(chǎn)生正弦載波信號(hào)sin wt，通過(guò)DSP內(nèi)部定時(shí)器來(lái)完成。用定時(shí)中斷控制DAC逐點(diǎn)進(jìn)行輸出，隨著定時(shí)中斷周期性產(chǎn)生，從而可以得到穩(wěn)定的信號(hào)波形。具體如下:
[0059]首先對(duì)wt進(jìn)行量化,將sin wt變?yōu)閟in kA。這里Λ為角度步進(jìn)值,k為當(dāng)前輸出點(diǎn)的量化序號(hào)沽=0，1，...，^1。其中N為產(chǎn)生一周的正弦波形需要的量化點(diǎn)數(shù)。例如按每I度輸出一個(gè)點(diǎn)計(jì)算，Λ =1°，則Ν=360°。對(duì)于氣象雷達(dá)參考信號(hào)為400Hz的情況，信號(hào)周期T=l/400秒=2500微秒，則此時(shí)DAC每?jī)蓚€(gè)輸出點(diǎn)之間的時(shí)間間隔為2500/360=6.944微秒。因此,DSP2812工作時(shí)每隔時(shí)間6.944微妙便產(chǎn)生一個(gè)中斷，每當(dāng)中斷一到便進(jìn)入中斷服務(wù)程序，然后再根據(jù)當(dāng)前輸出點(diǎn)的量化序號(hào)k，從正弦函數(shù)表中提取出sin kA的值，然后控制DAC輸出，而在下一個(gè)定時(shí)器中斷到來(lái)時(shí)，k自動(dòng)加I，再重復(fù)上述過(guò)程，從而生成穩(wěn)定的正弦波形。
[0060]根據(jù)以上方案，DSP上電復(fù)位以及加載程序后，需要完成初始化的設(shè)置，其中包括DSP的工作時(shí)鐘設(shè)置、DSP定時(shí)中斷設(shè)置(定時(shí)器控制器TCR、定時(shí)器周期寄存器PRD)、外部中斷設(shè)置等內(nèi)容。然后，開(kāi)放定時(shí)器中斷及外部中斷。接著構(gòu)建新的輸出數(shù)值表，其操作步驟如下:查詢(xún)正弦函數(shù)表，計(jì)算最終將輸出的信號(hào)的數(shù)據(jù)值，然后將其逐點(diǎn)存入另一個(gè)輸出數(shù)值表中待用。在完成以上設(shè)置及計(jì)算后，待定時(shí)中斷到來(lái)開(kāi)始輸出數(shù)據(jù)。此后，定時(shí)中斷一直處于開(kāi)放狀態(tài)，可持續(xù)的產(chǎn)生定時(shí)中斷，在每?jī)蓚€(gè)相鄰的兩個(gè)定時(shí)中斷之間，就從輸出數(shù)值表中的輸出一點(diǎn)數(shù)據(jù)值，周而復(fù)始，這樣就輸出了穩(wěn)定的信號(hào)波形。
[0061]此外，本機(jī)載氣象雷達(dá)姿態(tài)信號(hào)模擬器還包括天線分機(jī)，用于接收信號(hào)放大變換電路輸出的模擬航向信號(hào)、模擬俯仰信號(hào)、以及模擬橫滾信號(hào)，并對(duì)上述信號(hào)響應(yīng)。
[0062]天線分機(jī)內(nèi)設(shè)置有俯仰控制信號(hào)形成電路，用于計(jì)算天線陣的俯仰修正量，還包括傾角傳感器和比較單元，傾角傳感器用于檢測(cè)天線分機(jī)當(dāng)前的姿態(tài)角度值，比較單元將天線分機(jī)當(dāng)前的姿態(tài)角度值與參考值比較，判斷天線分機(jī)對(duì)俯仰方向的修正是否正確，完成姿態(tài)模擬測(cè)試。
[0063]實(shí)施例二,基于實(shí)施例一的機(jī)載氣象雷達(dá)姿態(tài)信號(hào)模擬器，本發(fā)明同時(shí)提供了一種機(jī)載氣象雷達(dá)姿態(tài)信號(hào)模擬測(cè)試方法，包括以下步驟:
[0064]S1、中央控制單元給定姿態(tài)角度值，并發(fā)送至數(shù)字信號(hào)處理器，所述姿態(tài)角度值包括航向角α、橫滾角β、和俯仰角Y ;
[0065]S2、數(shù)字信號(hào)處理器讀取姿態(tài)角度值，將姿態(tài)角度值進(jìn)行數(shù)字計(jì)算處理轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)，以及生成控制信號(hào)，并發(fā)送至可編程邏輯器件；
[0066]S3、可編程邏輯器件將控制信號(hào)轉(zhuǎn)換成為用于控制數(shù)模轉(zhuǎn)換器工作的控制指令，并發(fā)送至數(shù)模轉(zhuǎn)換器；
[0067]S4、數(shù)模轉(zhuǎn)換器接受控制指令的控制，將數(shù)字信號(hào)處理器輸出的數(shù)字信號(hào)進(jìn)行數(shù)模轉(zhuǎn)換，生成姿態(tài)角度值的模擬信號(hào)并發(fā)送至信號(hào)放大變換電路；
[0068]S5、信號(hào)放大變換電路對(duì)姿態(tài)角度值的模擬信號(hào)進(jìn)行功率放大和負(fù)載隔離、變換，分別生成模擬航向信號(hào)、模擬俯仰信號(hào)、以及模擬橫滾信號(hào)并輸出。
[0069]當(dāng)然，上述說(shuō)明并非是對(duì)本發(fā)明的限制，本發(fā)明也并不僅限于上述舉例，本【技術(shù)領(lǐng)域】的普通技術(shù)人員在本發(fā)明的實(shí)質(zhì)范圍內(nèi)所做出的變化、改型、添加或替換，也應(yīng)屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種機(jī)載氣象雷達(dá)姿態(tài)信號(hào)模擬器，其特征在于，包括: 中央控制單元，用于給定姿態(tài)角度值，所述姿態(tài)角度值包括航向角α、橫滾角β、和俯仰角Y， 數(shù)字信號(hào)處理器，用于讀取姿態(tài)角度值，將姿態(tài)角度值進(jìn)行數(shù)字計(jì)算處理轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)，以及生成控制信號(hào)， 可編程邏輯器件，將控制信號(hào)轉(zhuǎn)換成為用于控制數(shù)模轉(zhuǎn)換器工作的控制指令， 數(shù)模轉(zhuǎn)換器，接受控制指令的控制，將數(shù)字信號(hào)處理器輸出的數(shù)字信號(hào)進(jìn)行數(shù)模轉(zhuǎn)換，生成姿態(tài)角度值的模擬信號(hào)， 信號(hào)放大變換電路，用于對(duì)姿態(tài)角度值的模擬信號(hào)進(jìn)行功率放大和負(fù)載隔離、變換，分別生成模擬航向信號(hào)、模擬俯仰信號(hào)、以及模擬橫滾信號(hào)并輸出。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的機(jī)載氣象雷達(dá)姿態(tài)信號(hào)模擬器，其特征在于，還包括同步觸發(fā)電路，用于產(chǎn)生參考信號(hào)并輸出至數(shù)字信號(hào)處理器。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的機(jī)載氣象雷達(dá)姿態(tài)信號(hào)模擬器，其特征在于，所述的同步觸發(fā)電路包括參考信號(hào)發(fā)生器以及過(guò)零檢測(cè)電路，參考信號(hào)發(fā)生器通過(guò)過(guò)零檢測(cè)電路與數(shù)字信號(hào)處理器的中斷請(qǐng)求端子連接。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的機(jī)載氣象雷達(dá)姿態(tài)信號(hào)模擬器，其特征在于，所述的數(shù)模轉(zhuǎn)換器為3個(gè)，分別用于轉(zhuǎn)換航向角α、橫滾角β、和俯仰角Y，所述3個(gè)數(shù)模轉(zhuǎn)換器的地址線、輸出寄存器引腳分別與可編程邏輯器件的選址端、輸出寄存器信號(hào)端一一對(duì)應(yīng)連接，3個(gè)數(shù)模轉(zhuǎn)換器的輸入寄存器引腳分別連接可編程邏輯器件的3個(gè)不同的輸入寄存器信號(hào)端。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的機(jī)載氣象雷達(dá)姿態(tài)信號(hào)模擬器，其特征在于，還包括上電復(fù)位電路，所述的電復(fù)位電路分別與數(shù)字信號(hào)處理器、3個(gè)數(shù)模轉(zhuǎn)換器的復(fù)位端子連接。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的機(jī)載氣象雷達(dá)姿態(tài)信號(hào)模擬器，其特征在于，每個(gè)數(shù)模轉(zhuǎn)換器分別連接一個(gè)信號(hào)放大變換電路。
7.根據(jù)權(quán)利要求1-6任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的機(jī)載氣象雷達(dá)姿態(tài)信號(hào)模擬器，其特征在于，所述的信號(hào)放大變換電路包括放大器和隔離變壓器。
8.根據(jù)權(quán)利要求1-6任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的機(jī)載氣象雷達(dá)姿態(tài)信號(hào)模擬器，其特征在于，還包括天線分機(jī)，用于接收信號(hào)放大變換電路輸出的模擬航向信號(hào)、模擬俯仰信號(hào)、以及模擬橫滾信號(hào)，并對(duì)上述信號(hào)響應(yīng)。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的機(jī)載氣象雷達(dá)姿態(tài)信號(hào)模擬器，其特征在于，所述天線分機(jī)內(nèi)設(shè)置有俯仰控制信號(hào)形成電路，用于計(jì)算天線陣的俯仰修正量，還包括傾角傳感器和比較單元，傾角傳感器用于檢測(cè)天線分機(jī)當(dāng)前的姿態(tài)角度值，比較單元將天線分機(jī)當(dāng)前的姿態(tài)角度值與參考值比較，判斷天線分機(jī)對(duì)俯仰方向的修正是否正確。
10.一種機(jī)載氣象雷達(dá)姿態(tài)信號(hào)模擬測(cè)試方法，其特征在于，包括以下步驟: (I )、中央控制單元給定姿態(tài)角度值，并發(fā)送至數(shù)字信號(hào)處理器，所述姿態(tài)角度值包括航向角α、橫滾角β、和俯仰角Y ； (2)、數(shù)字信號(hào)處理器讀取姿態(tài)角度值，將姿態(tài)角度值進(jìn)行數(shù)字計(jì)算處理轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)，以及生成控制信號(hào)，并發(fā)送至可編程邏輯器件； (3)、可編程邏輯器件將控制信號(hào)轉(zhuǎn)換成為用于控制數(shù)模轉(zhuǎn)換器工作的控制指令，并發(fā)送至數(shù)模轉(zhuǎn)換器； (4)、數(shù)模轉(zhuǎn)換器接受控制指令的控制，將數(shù)字信號(hào)處理器輸出的數(shù)字信號(hào)進(jìn)行數(shù)模轉(zhuǎn)換，生成姿態(tài)角度值的模擬信號(hào)并發(fā)送至信號(hào)放大變換電路； (5)、信號(hào)放大變換電路對(duì)姿態(tài)角度值的模擬信號(hào)進(jìn)行功率放大和負(fù)載隔離、變換，分別生成模擬航向信號(hào)、 模擬俯仰信號(hào)、以及模擬橫滾信號(hào)并輸出。
【文檔編號(hào)】G01S7/40GK103744064SQ201310698087
【公開(kāi)日】2014年4月23日 申請(qǐng)日期:2013年12月18日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月18日
【發(fā)明者】高偉亮, 錢(qián)玉瑩, 程煥, 湯燕, 李玲, 戚甫峰 申請(qǐng)人:中國(guó)人民解放軍海軍航空工程學(xué)院青島校區(qū)