雷达微变测试工装及其控制方法与流程

本发明涉及雷达测试技术领域，特别是涉及一种雷达微变测试工装及其控制方法。

背景技术：

雷达是利用电磁波探测目标的电子设备，雷达发射电磁波对目标进行照射并接收其回波，由此获得目标至电磁波发射点的距离、距离变化率(径向速度)、方位、高度等信息。为了确保雷达装备始终处于良好的工作状态，需要在雷达装备寿命周期的各个阶段对雷达性能参数进行测试。

雷达反射器又名角反射器，是雷达测试中常用的一种辅助设备，由于角反射器的RCS(Radar Cross Section，雷达散射截面积)高于周围物体，因此当雷达电磁波照射到角反射器时，会反射形成很强的回波信号，便于雷达搜寻测试目标，为雷达测试提供了便利。现有的角反射器形状主要有三角形角反射器、圆形角反射器、六边形角反射器等。

在雷达测试中为了满足相应的需求，需要对角反射器的位置进行相应调整，但是现有技术中的角反射器大都是固定式的，例如通过三脚架将角反射器固定在待测试位置，当需要对角反射器的位置进行调整时，只能通过操作人员手动搬动三脚架调整角反射器的位置。但是在雷达测试中对角反射器的调整通常是微量的，对角反射器的调整精度要求较高，而且通常需要在几个位置之间往复调整，现有技术中通过操作人员手动调整角反射器的方式，使得角反射器的调整精度低，可重复性较差。

技术实现要素：

本发明实施例中提供了一种雷达微变测试工装及其控制方法，以解决现有技术中通过操作人员手动调整角反射器的方式，使得角反射器的调整精度低，可重复性较差的问题。

为了解决上述技术问题，本发明实施例公开了如下技术方案：

一种雷达微变测试工装，包括：上位机、控制器、驱动器、驱动电机、直线导轨和角反射器；所述上位机和所述控制器通信连接，所述上位机用于向所述控制器发送控制命令；所述控制器和所述驱动器电连接，所述控制器用于将所述控制命令转化为脉冲信号，并将所述脉冲信号发送至所述驱动器；所述驱动器与所述驱动电机电连接，所述驱动器用于将所述控制器产生的脉冲信号转换为所述驱动电机的角位移，并驱动所述驱动电机转动与所述角位移相匹配的角度；所述角反射器固定在所述直线导轨的滑块上，当所述驱动电机转动时，所述驱动电机驱动所述滑块沿所述直线导轨的延伸方向滑动，进而带动所述角反射器移动相应的位移。

优选地，所述上位机设有第一无线通信模块，所述控制器设有第二无线通信模块，所述上位机和所述控制器通过第一无线通信模块和第二无线通信模块进行无线通信。

优选地，所述驱动电机为步进电机，所述步进电机的步距角为1.8°、1.5°或0.72°。

优选地，所述驱动器采用的细分数为2、4、8、16或32。

优选地，所述直线导轨为滚珠直线导轨。

一种雷达微变测试工装的控制方法，采用上述雷达微变测试工装，所述方法包括：当所述上位机接收到用户输入的移动方向和移动距离数据D时，根据所述移动方向和移动距离数据D生成控制命令；所述上位机将所述控制命令发送至所述控制器，所述控制命令中包含所述移动方向和移动距离数据D；所述控制器根据所述移动距离数据D和所述驱动电机转一转带动导轨运动的距离d，确定所述驱动电机需要转动的角度α，其中，α＝D/d*360；所述控制器根据所述驱动电机需要转动的角度α和所述驱动电机的步距角β，确定需要发送的脉冲信号的个数n1，其中，n1＝α/β；所述控制器向所述驱动器发送n1个脉冲信号，当接收到一个脉冲信号时，所述驱动器驱动所述驱动电机转动角度β，进而带动角反射器移动相应的位移。

优选地，所述驱动器采用细分数k；所述控制器根据所述驱动电机需要转动的角度α和所述驱动电机的步距角β，确定需要发送的脉冲信号的个数n1，被替换为：所述控制器根据所述驱动电机需要转动的角度α、所述驱动电机的步距角β和所述细分数k，确定需要发送的脉冲信号的个数n2，其中，n2＝α/β*k；所述控制器向所述驱动器发送n1个脉冲信号，当接收到一个脉冲信号时，所述驱动器驱动所述驱动电机转动角度β，被替换为：所述控制器向所述驱动器发送n2个脉冲信号，当接收到一个脉冲信号时，所述驱动器驱动所述驱动电机转动角度β/k。

由以上技术方案可见，本发明实施例提供的雷达微变测试工装及其控制方法加入电机控制直线导轨，通过控制器发送控制命令给驱动器，驱动器控制电机的转动，从而实现角反射器高精度移动的要求。另外，在上位机和控制器上还加入无线模块，即可以进行远距离的数据传输，从而实现远程控制角反射器的目的。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的一种雷达微变测试工装的结构示意图；

图2为本发明实施例提供的一种直线导轨的结构示意图；

图3为本发明实施例提供的一种雷达微变测试工装的控制流程示意图；

图4为本发明实施例提供的一种上位机的软件流程示意图；

图5为本发明实施例提供的一种控制器的软件流程示意图；

图中的符号表示为：1-上位机，11-第一无线通信模块，2-控制器，21-第二无线通信模块，3-驱动器，4-驱动电机，5-直线导轨，51-滑块，52-丝杆，6-角反射器，7-电源。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明中的技术方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。

图1为本发明实施例提供的一种雷达微变测试工装的结构示意图，如图1所示，本发明实施例提供的一种雷达微变测试工装，包括：上位机1、控制器2、驱动器3、驱动电机4、直线导轨5和角反射器6。

在本发明实施例中，为了实现上位机1和控制器2之间的信息交互，上位机1和控制器2通信连接，上位机1用于向所述控制器2发送控制命令并接收控制器2发送的反馈信息。容易理解的是，上位机1和控制器2既可以通过无线的方式进行通信连接，又可以通过有线的方式进行通信连接。其中，为了实现对角反射器6的远程控制，在本发明一种优选实施例中上位机1和控制器2通过无线的方式进行通信连接。具体为，上位机1设有第一无线通信模块11，控制器2设有第二无线通信模块21，上位机1和所述控制器2通过第一无线通信模块11和第二无线通信模块21进行无线通信。第一无线通信模块11通过一个USB转串口线和上位机1的USB口连接。其中，第一无线通信模块11和第二无线通信模块21实际上可等效为串口，也可作为串口使用。

控制器2可以为一块ARM板，和第二无线通信模块21以及驱动器3连接。其主要功能是通过串口获取第二无线模块接收到的数据(控制命令)、将控制命令转化为脉冲信号，并通过GPIO(General Purpose Input Output，通用输入/输出)口发送脉冲信号给驱动器3。

驱动器3与所述驱动电机4电连接，驱动器3用于将接收到的脉冲信号转换为角位移，当驱动器3接收到一个脉冲信号，就驱动步进电机按设定方向转动一个固定角度。例如，步进电机的步距角为1.8°，当驱动器3接收到一个脉冲信号后，控制步进电机转动1.8°，其中步距精度为5％。当然，步进电机的步距角并不限于此，例如当选择二相步进电机时，步距角为1.8°，当选择三相步进电机时，步距角为1.5°，当选择五相步进电机时，步距角为0.72°。

图2为本发明实施例提供的一种直线导轨的结构示意图，如图2所示，该直线导轨5包括丝杆52和套设在丝杆52上的滑块51，当驱动电机4转动时带动丝杆52转动，进而带动滑块51在丝杆52的延伸方向转动，通过控制驱动电机4的转动方向可以控制滑块51在丝杆52上的滑动方向。由于角反射器6固定在所述直线导轨5的滑块51上，当滑块在丝杆52上滑动时，可以带动角反射器6同时滑动，实现对角反射器6位置的调整。为了提高直线导轨5的精度，该直线导轨5可以选择滚珠直线导轨。

另外，为了提高角反射器6的位移精度可以通过驱动器3设置一定的细分数，例如，当细分数为16，步进电机的步距角为1.8°时，需要16个脉冲信号驱动步进电机转动1.8°，进而提高角反射器6的控制精度。本领域技术人员可以根据实际需要对驱动器3的细分数进行相应设置，本发明对此不做限制，2、4、8、16或32，其均应当落入本发明的保护范围之内。

在本发明实施例中的电源7选择锂电池，通过锂电池给驱动电机4和控制器2供电，当然也可以采用其它形式的电源7。

在上述装置实施例的基础上，本发明实施例还提供了一种雷达微变测试工装的控制方法，图3为本发明实施例提供的一种雷达微变测试工装的控制流程示意图，如图3所示，该方法包括以下步骤。

步骤S101：当所述上位机1接收到用户输入的移动方向和移动距离数据D时，根据所述移动方向和移动距离数据D生成控制命令。

所述上位机1可以为个人电脑或平板，上位机1上配置有上位机软件，上位机软件上设有数据输入窗口，用户可以在数据输入窗口内输入移动方向和移动距离数据D，上位机1根据接收到用户输入的移动方向和移动距离数据D生成控制命令，在下文中对上位机软件的控制流程进行详细说明。

步骤S102：所述上位机1将所述控制命令发送至所述控制器2，所述控制命令中包含所述移动方向和移动距离数据D。

在图3所示的实施例中，上位机1通过串口将控制命令传输至第一无线通信模块11，第一无线通信模块11通过无线信道将控制命令发送至第二无线通信模块21，第二无线通信模块21将控制命令发送至控制器2，并接收控制器2发送的反馈信息；第二无线通信模块21通过无线信道将反馈信息发送至第一无线通信模块11，第一无线通信模块11将反馈信息传输至上位机1，完成上位机1和控制器2的信息交互。

步骤S103：所述控制器2根据所述移动距离数据D和所述驱动电机4转一转带动导轨运动的距离d，确定所述驱动电机4需要转动的角度α，其中，α＝D/d*360。

假如驱动电机4转一转带动导轨运动的距离d为10mm，上述用户期望的移动距离数据D为20mm，则驱动电机4需要转动的角度α＝D/d*360＝20/10*360＝720°。

步骤S104：所述控制器2根据所述驱动电机4需要转动的角度α和所述驱动电机4的步距角β，确定需要发送的脉冲信号的个数n1，其中，n1＝α/β。

假如驱动电机4的步距角β为1.8°，则需要发送的脉冲信号的个数n1＝720/1.8＝400个。

步骤S105：所述控制器2向所述驱动器3发送n1个脉冲信号，当接收到一个脉冲信号时，所述驱动器3驱动所述驱动电机4转动角度β，进而带动角反射器6移动相应的位移。

驱动器3在接收到一个脉冲信号时，驱动步进电机转动1.8°，进而带动角反射器6移动相应的位移。

在上述实施例的基础上，为了提高角反射器6的控制精度，可以为驱动器3设置一定的细分数k，当驱动器3设置细分数k时，上述步骤S400可以被替换为：所述控制器2根据所述驱动电机4需要转动的角度α、所述驱动电机4的步距角β和所述细分数k，确定需要发送的脉冲信号的个数n2，其中，n2＝α/β*k。

当设置细分数k时，驱动器3在接收到k个脉冲信号后才会驱动步进电机转动一个步距角。假如细分数k为16，需要转动的角度α为720°，步距角β为1.8°，则需要发送的脉冲信号的个数n2＝α/β*k＝720/1.8*16＝6400。

上述步骤S500可以被替换为：所述控制器2向所述驱动器3发送n2个脉冲信号，当接收到一个脉冲信号时，所述驱动器3驱动所述驱动电机4转动角度β/k。其中，当步距角β为1.8°，细分数k为16时，驱动器3接收到一个脉冲信号需要驱动步进电机转动的角度β/k＝1.8/16＝0.1125°。采用该方式可以提高角反射器6的控制精度。

为了实现上述功能，在本发明实施例中需要为上位机和控制器配置相应的软件程序。图4为本发明实施例提供的一种上位机的软件流程示意图，其主要包括以下步骤。

步骤S201：初始化窗口，检测串口是否可用，可识别串口号为COM1-COM256。

步骤S202：如果存在可用串口，则准备发送命令；如果不存在可用串口，则等待或退出程序。其中，准备发送命令又包括配置串口、参数选择和组装命令帧。

参数选择包括选择需要发送命令的对应串口，然后进行下一步选择角反射器的控制参数，包括移动方向和移动距离等，该移动方向和移动距离数据可能是用户在上位机上输入的数据。

配置串口包括设置串口发送和接收缓冲长度为1024字节，波特率38400bps，无较验位，1个停止位，8个数据位，配置好参数后打开串口。

组装命令帧包括使用HDLC协议，数据格式如下：起始符+设备地址+长度+命令+参数+校验字+结束符。

起始符/结束符：1字节，这里固定为0x7E，提供了每一帧的边界，在接收端通过搜索字符0x7E来探知帧的开头和结束，从而建立帧同步。

设备地址：1字节可选字段，用来规定与之通信的设备的地址。

长度：1字节，包括命令字段和参数字段的总长度。

命令：1字节可选控制字段，可表示命令的类型。

参数：命令所包含的所有信息，包括电机使能，方向控制，移动距离。

校验字：1字节，设备地址、长度、命令、参数的字节数累积和。

转义：为了保证数据和起始符/结束符不产生冲突，即起始符/结束符唯一标识帧的边界，在开始符和结束符之间的所有字节，在发送时需要对0x7E和0x7D进行转义处理，0x7E转义为0x7D5E，0x7D转义为0x7D5D，接收端接收时要考虑转义。在本发明实施例构建命令帧时，对可能和起始符/结束符产生冲突的数据按4位进行拆分后重新编码，省去了转义的过程。需要指出的是，上述命令帧的数据格式仅是本发明实施例中的一种示例性描述，本领域技术人员可以根据实际需要对其进行相应调整，在不脱离本发明构思的前提下，其均应当处于本发明的保护范围之内。

步骤S203：在步骤S102中准备发送命令完成后，则通过串口发送一帧数据，即发送命令。

步骤S204：如果命令发送成功，则等待接收反馈，即当串口接收缓冲区有数据到来时，接收数据并显示，以此判断命令是否被正确接收和执行，并返回步骤S202，重新准备发送命令。如果命令发送不成功，则等待或退出程序，或者重新准备发送命令。

图5为本发明实施例提供的一种控制器的软件流程示意图，如图5所示，在控制器的程序开始后，需要首先进行硬件初始化，包括初始化GPIO口为输出口，使能输出口的时钟，时钟频率50MHz；初始化串口，设置波特率38400bps，无校验位，1个停止位，8个数据位，收发模式为接收和发送，使能串口并开启中断。

在硬件初始化完成后，即可开始任务处理循环，开始状态，接收数据长度和校验和初始化为0，程序循环等待接收数据长度不为0的时刻(即接收到一条控制命令)。

当串口有数据到来时触发中断，进入接收中断函数，接收中断函数每次接收一个字节数据。每次接收到一个字符，判断是否为起始符/结束符，如果是，则根据校验和判断是否到达帧尾。如果是帧头，则接收数据直到帧尾，每接收到一个字节，接收数据字节数加1，并进行校验和的累加；如果到达帧尾，此时接收数据长度和校验和都不为0，此时程序任务循环发现接收数据长度不为0，于是将数据取出，同时将接收数据长度和校验和置为0，可以接收下一帧数据。

取出的数据被解析后，任务处理循环判断数据的合理性，如果符合要求则通过IO口发送控制信号给驱动器，并发送接收成功的反馈给上位机。如果不符合则发送错误信息给上位机。

由以上技术方案可见，本发明实施例提供的雷达微变测试工装及其控制方法加入电机控制直线导轨，通过控制器发送控制命令给驱动器，驱动器控制电机的转动，从而实现角反射器高精度移动的要求。另外，在上位机和控制器上还加入无线模块，即可以进行远距离的数据传输，从而实现远程控制角反射器的目的。

通过以上的方法实施例的描述，所属领域的技术人员可以清楚地了解到本发明可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现，当然也可以通过硬件，但很多情况下前者是更佳的实施方式。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：只读存储器(ROM)、随机存取存储器(RAM)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。尤其，对于装置或系统实施例而言，由于其基本相似于方法实施例，所以描述得比较简单，相关之处参见方法实施例的部分说明即可。以上所描述的装置及系统实施例仅仅是示意性的，其中所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。本领域普通技术人员在不付出创造性劳动的情况下，即可以理解并实施。

以上所述仅是本发明的具体实施方式，使本领域技术人员能够理解或实现本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。