一种基于嵌入式的二次雷达波束控制系统的制作方法

本发明涉及波束控制系统技术领域，具体为一种基于嵌入式的二次雷达波束控制系统。

背景技术：

二次雷达(SecondarySurveillanceRadar，SSR)在航空交通管制、敌我识别等方面得到了广泛的应用，是大型雷达系统的重要组成部分。从工作原理来说，二次雷达是一种通过发射信号并接收应答信号以获得合作目标信息的电子设备。传统的二次雷达通常采用机械扫描的工作方式，在研制与生产有了很大发展，但与国外先进水平相比仍有较大差距，表现在产量小、成本高、工艺、质量和性能都落后于国外的产品，波控系统作为相二次雷达的重要组成之一，主要功用为实时计算雷达阵面所有组件相位和控制驱动，生成控制时序，从而完成天线波束的快速扫描，实现目标搜索和跟踪。另一方面，现代雷达波控系统的功能已不局限于波束扫描的完成，波控系统已从单纯的波束指向控制变为相控阵天线系统的综合控制网络，可实现对阵面状态全面监控。波控系统的关键技术是波控主处理器件的选用和软硬件设计，将完成波控系统数据通讯、运算、控制和检测等功能的主要器件称为波控主处理芯片，它是实现相控阵雷达单元控制和波束计算的核心部分，但是随着相控阵雷达技术的发展，系统设计呈现了小型化、集成化的趋势，甚至要求将传统电路设计的一个电路板或者几个电路板功能集成到一片芯片中去完成。这对波控系统的设计也提出了更高的要求。传统的波控设计通常电路设计复杂，设备数量多，功能单一分散，硬件成本高等，运算和处理能力有限。

技术实现要素：

针对以上问题，本发明提供了一种基于嵌入式的二次雷达波束控制系统，采用嵌入式控制系统，充分利用了FPGA控制器具有的丰富的触发器和引脚、可重复编程和配置、高速工艺、功耗低、与CMOS、TLL电平兼容等优点，将波控码的运算、控制、多接口配置、系统检测等完成集成在一片芯片中处理完成，简化了波控电路设计，降低了系统成本、提高了系统可靠性，可以有效解决背景技术中的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种基于嵌入式的二次雷达波束控制系统，其特征在于，包括嵌入式控制系统以及内置于嵌入式控制系统内的Avalon总线系统，所述嵌入式控制系统包括数字信号处理器，所述数字信号处理器连接有本机振荡器、混频器、驱动电路、时钟控制模块、码盘方位显示器、蓝牙无线通信模块、存储模块、GPS定位模块、GPRS模块以及移相器，所述本机振荡器通过比较AFC电路、收发转换开关、混频器任意模块上的频率与二次雷达检测模块设置的阈值来检测有无相频产生；所述混频器主要用来检测各个模块频率的大小，以及将每个信号频率由一个值变换为另一个值；所述驱动电路位于主电路和控制电路之间，用来对控制的信号进行放大，使得控制信号更容易检测；所述时钟控制模块用来检测各个模块的频率，并且通过锁相环实现倍频；所述码盘方位显示器用于显示所述的GPS定位模块测量的方位检测信息；所述蓝牙无线通信模块通过数字信号处理器控制，并实现数据实时传输到手机APP软件进行处理及显示；所述存储模块用于存储检测信息；所述GPS定位模块用于获取码盘显示的当前地理位置并通过GPRS模块连接网络地图，把位置信息以短信形式发送到固定的移动通讯设备上；所述的移相器与检波电路配合进行相移或频移。

作为本发明一种优选的技术方案，所述数字信号处理器通过中断模块检测码盘信号，并将信息传递给雷达控制系统，并利用码盘方位显示器将方位信息显示出来。

作为本发明一种优选的技术方案，所述时钟控制模块还连接有FPGA控制器，且FPGA控制器通过异步检测模块对频率信号进行倍频，实现频率的同步。

作为本发明一种优选的技术方案，所述码盘方位显示器还连接有扫描显示模块，负责雷达扫描图像的显示，并根据据二次雷达扫描模式的不同,显示不同的扫描图像。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：该基于嵌入式的二次雷达波束控制系统，通过设置数字信号处理器，带动驱动电路控制传递的信号的大小，使得传递的定位信息更加容易检测，并且可以使用码盘方位显示器将位置信息显示出来，有利于二次雷达的检测工作，使用移相器与检波电路为整个电路处理相频平移问题，使得检测到的波形失真率减少，使用蓝牙无线通信模块，能够将信息直接传到移动终端，使得整个系统的控制更加简单，采用嵌入式控制系统，充分利用了FPGA控制器具有的丰富的触发器和引脚、可重复编程和配置、高速工艺、功耗低、与CMOS、TLL电平兼容等优点，将波控码的运算、控制、多接口配置、系统检测等完成集成在一片芯片中处理完成，简化了波控电路设计，降低了系统成本、提高了系统可靠性。

附图说明

图1为本发明结构示意图；

图2为本发明波形检测示意图；

图中：1-嵌入式控制系统；2-数字信号处理器；3-本机振荡器；4-混频器；5-AFC电路；6-码盘方位显示器；7-收发转换开关；8-手机APP软件；9-蓝牙无线通信模块；10-FPGA控制器；11-时钟控制模块；12-异步检测模块；13-中断模块；14-雷达控制系统；15-扫描显示模块；16-驱动电路；17-移相器；18-检波电路；19-Avalon总线系统；20-GPRS模块；21-GPS定位模块；22-存储模块；23-二次雷达检测模块。

具体实施方式

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，都属于本发明保护的范围。

实施例：

请参阅图1和图2，本发明提供一种技术方案：一种基于嵌入式的二次雷达波束控制系统，其特征在于，包括嵌入式控制系统1以及内置于嵌入式控制系统1内的Avalon总线系统19，所述嵌入式控制系统1包括数字信号处理器2，所述数字信号处理器2通过中断模块13检测码盘信号，并将信息传递给雷达控制系统14，并利用码盘方位显示器6将方位信息显示出来，所述数字信号处理器2还连接有本机振荡器3、混频器4、驱动电路16、时钟控制模块11、码盘方位显示器6、蓝牙无线通信模块9、存储模块22、GPS定位模块21、GPRS模块22以及移相器18，所述本机振荡器3通过比较AFC电路5、收发转换开关7、混频器4任意模块上的频率与二次雷达检测模块23设置的阈值来检测有无相频产生，其中阈值设定是利用Modelsim对整个嵌入式编程软件进行仿真，通过模拟检测和仿真的方式获取阈值的大小，使得检测的结构更加精确；所述混频器4主要用来检测各个模块频率的大小，以及将每个信号频率由一个值变换为另一个值，能够根据频率的变化达到相位平衡的目的；所述驱动电路16位于主电路和控制电路之间，用来对控制的信号进行放大，使得控制信号更容易检测；所述时钟控制模块11用来检测各个模块的频率，并且通过锁相环实现倍频，并且时钟控制模块11还连接有FPGA控制器10，利用FPGA控制器10的速度处理快的优点，将整个时钟控制模块的频率快速处理，减少频率的偏移，同时也减少了波形的失真，且FPGA控制器10通过异步检测模块12对频率信号进行倍频，实现频率的同步；所述码盘方位显示器6用于显示所述的GPS定位模块21测量的方位检测信息，也可以通过光敏元件进行光强检测，不仅能将位置信息检测出来，也可以将周围光强以及环境信息反馈回来；所述蓝牙无线通信模块9通过数字信号处理器控制，并实现数据实时传输到手机APP软件8进行处理及显示，能够使用手机APP软件8直接反馈信息给数字信号处理器，并通过码盘方位显示屏显示出来；所述存储模块22用于存储检测信息；所述GPS定位模块21用于获取码盘显示的当前地理位置并通过GPRS模块20连接网络地图，把位置信息以短信形式发送到固定的移动通讯设备上；所述的移相器17与检波电路18配合进行相移或频移，所述码盘方位显示器6还连接有扫描显示模块15，负责雷达扫描图像的显示，并根据据二次雷达扫描模式的不同,显示不同的扫描图像。

二次雷达波束控制系统具备以下4个基本功能：相位控制、同步控制、数据传输以及对信号的自检处理。相控阵雷达波控系统一般采用集中式波控和分布式波控2种方案。结合二次雷达的系统规模和特点，采用集中式波控方案。该波控方案以嵌入式计算机为核心控制单元。嵌入式计算机标准模块在一块尺寸很小的单板机上几乎集成了普通PC机的所有功能，标准的PC兼容体系结构减少了软件开发工作量。波束控制计算机根据波束指向、形状要求对阵面各单元点的相位、幅度进行统一运算，算完后将相位、幅度等数据通过总线分别传输至阵面上的各个波控接口单元。最后再根据不同地址将数据依次打入相应的存储单元。此方法的优点是硬件设备量少，控制灵活，幅相补偿简单。

且在二次雷达波束控制系统设计中，在波控数据的布相方法上，采用了二级缓存同步布相的方法，该方法由波控计算机对阵面各单元的相位进行统一运算，运算结束后由波控计算机单元以I/O端口操作方式通过总线将数据(移相码和衰减码)依次锁存在波控接口单元的一级缓存中，最后由波束切换信号统一将数据打入二级缓存中。波束控制单元接收到波束调度单元发出的波束队列，在完成相应相位的布相工作后，通过硬件端口向主控制单元发出波束准备好信号及波束序列代码。主控制单元在收到波束控制单元在硬件端口上发来的信号后，与网络发送的报文进行比对。在确认一致后，才发出波束切换信号和TR收发时序信号，否则会向波束调度单元重新申请波束队列。

本发明的工作原理：该基于嵌入式的二次雷达波束控制系统，通过设置数字信号处理器，带动驱动电路控制传递的信号的大小，使得传递的定位信息更加容易检测，并且可以使用码盘方位显示器将位置信息显示出来，有利于二次雷达的检测工作，使用移相器与检波电路为整个电路处理相频平移问题，使得检测到的波形失真率减少，使用蓝牙无线通信模块，能够将信息直接传到移动终端，使得整个系统的控制更加简单，采用嵌入式控制系统，充分利用了FPGA控制器具有的丰富的触发器和引脚、可重复编程和配置、高速工艺、功耗低、与CMOS、TLL电平兼容等优点，将波控码的运算、控制、多接口配置、系统检测等完成集成在一片芯片中处理完成，简化了波控电路设计，降低了系统成本、提高了系统可靠性。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。