專利名稱：多工作狀態(tài)的高頻雷達(dá)接收機(jī)的控制方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種雷達(dá)同步控制方法，具體地說，是在現(xiàn)有的單個任務(wù)時序控制技術(shù)上，完成多個工作狀態(tài)的時序控制并同時完成相應(yīng)的數(shù)據(jù)采集。
背景技術(shù)：
便攜式高頻地波雷達(dá)海洋環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)是武漢大學(xué)研制的探測海洋表面風(fēng)、浪、流場和低速移動目標(biāo)等海洋環(huán)境要素的先進(jìn)雷達(dá)系統(tǒng)，該雷達(dá)接收機(jī)采用了多狀態(tài)時序控制同步控制技術(shù)，能夠一個雷達(dá)工作周期內(nèi)完成雷達(dá)回波信號處理和頻譜數(shù)據(jù)采集的功能，而且又為多頻雷達(dá)的實現(xiàn)提供了一個可行的方案，提高了雷達(dá)的抗干擾的能力，同時又降低了設(shè)計成本。
該雷達(dá)接收機(jī)采用了同步控制器負(fù)責(zé)系統(tǒng)中各個部件的協(xié)調(diào)工作，為系統(tǒng)中的其他部件提供觸發(fā)和定時信號，本系統(tǒng)采用了現(xiàn)場可編程邏輯陣列(FPGA)作為同步控制的硬件平臺，可較好地滿足實時準(zhǔn)確的同步時序控制要求，而且能夠集成其余通道控制和數(shù)據(jù)傳輸?shù)墓δ堋＠走_(dá)系統(tǒng)要求同步控制信號的產(chǎn)生具有很高的準(zhǔn)確性，穩(wěn)定性和可靠性，以避免引起系統(tǒng)的相位誤差。
武漢大學(xué)的一項實用新型專利《高頻地波雷達(dá)數(shù)字相干接收機(jī)》(ZL200420057632.3)，該雷達(dá)接收機(jī)采用收發(fā)共站、線性調(diào)頻中斷連續(xù)波、一次混頻帶通采樣和數(shù)字信號處理器完成多通道的數(shù)據(jù)處理；具有性能穩(wěn)定、結(jié)構(gòu)簡單、系統(tǒng)線性度和動態(tài)穩(wěn)定度好的優(yōu)點；但雷達(dá)的同步控制器在一個工作周期內(nèi)只能完成單個工作狀態(tài)，功能單一。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的就在于克服現(xiàn)有技術(shù)存在的上述缺點和不足，提供一種多工作狀態(tài)的高頻雷達(dá)接收機(jī)的控制方法，從而實現(xiàn)對雷達(dá)工作狀態(tài)的靈活配置。能夠在一個工作周期完成多個工作狀態(tài)，例如可以將工作狀態(tài)配置成回波處理狀態(tài)和頻譜監(jiān)測狀態(tài)，或者將雷達(dá)系統(tǒng)配置成多頻雷達(dá)系統(tǒng)。
本發(fā)明提供的技術(shù)方案是一種多工作狀態(tài)的高頻雷達(dá)接收機(jī)的控制方法，其特征在于在高頻雷達(dá)接收機(jī)的同步控制器中，采用了不同的狀態(tài)標(biāo)志work_state置為所處的工作狀態(tài)值，在不同的工作狀態(tài)雷達(dá)接收機(jī)系統(tǒng)設(shè)置在不同的工作狀態(tài)；波形發(fā)生部分的所有操作由工作狀態(tài)控制程序決定，該程序在收到有效的觸發(fā)信號之后，根據(jù)計數(shù)器值，將輸出狀態(tài)標(biāo)志work_state置為當(dāng)前所處的狀態(tài)值，波形發(fā)生部分的工作狀態(tài)如下unwork，initializing，work_1，work_2，…，unwork和initializing狀態(tài)為系統(tǒng)初始化狀態(tài)，work_1，work_2，…分別為用戶設(shè)定的工作狀態(tài)；在完成不同的工作狀態(tài)work_1，work_2，…的同時，對其工作狀態(tài)參數(shù)進(jìn)行采集并完成相應(yīng)的處理，并加以標(biāo)志頭文件進(jìn)行傳輸。
本發(fā)明的原理是靈活地運(yùn)用了同步控制器中的定時信號及其計數(shù)器值，通過設(shè)置計數(shù)器值及其狀態(tài)來實現(xiàn)工作狀態(tài)的跳轉(zhuǎn)，在雷達(dá)的每一個工作周期內(nèi)完成一個完整的狀態(tài)跳變，除了系統(tǒng)初始化所需的unwork和initializing狀態(tài)外，work_1，work_2，…均為用戶設(shè)定的工作狀態(tài)。
當(dāng)輸入復(fù)位信號RESET為高電平時，波形發(fā)生部分處于unwork狀態(tài)，狀態(tài)控制程序識別到work_state為unwork，將內(nèi)部所有寄存器和計數(shù)器清零，對同步控制程序進(jìn)行復(fù)位，當(dāng)輸入復(fù)位信號為低電平時，工作狀態(tài)控制程序的計數(shù)器tempo被使能同時開始計數(shù)。根據(jù)不同計數(shù)值，輸出的work_state輸出其余的工作狀態(tài)。
狀態(tài)initializing是留給波形發(fā)生部分初始化的時間段，在此階段，初始化狀態(tài)控制程序開始工作，同步控制程序從雙口RAM中循環(huán)讀出波形參數(shù)，送入相應(yīng)的寄存器中。
當(dāng)波形發(fā)生部分處于work_1工作狀態(tài)時，假設(shè)work_1狀態(tài)為雷達(dá)系統(tǒng)正常工作狀態(tài)，此時進(jìn)行運(yùn)算比較輸出波形的狀態(tài)控制程序開始工作，輸出一系列的時序脈沖及中斷請求控制信號，如門控脈沖信號(TP)，壓地波信號(BGW)，雷達(dá)信號源觸發(fā)信號(RFUpdate)，雷達(dá)本振源觸發(fā)信號(LOUpdate)等雷達(dá)正常工作所需要的時序觸發(fā)信號，同時產(chǎn)生一系列數(shù)據(jù)采集所需的時序信號，如采樣信號(ADCLK)，采樣觸發(fā)中斷請求信號(Framel)等，數(shù)字信號處理器(DSP)響應(yīng)該中斷請求后，完成對中頻信號的數(shù)據(jù)采集，并完成數(shù)字下變頻，快速傅立葉運(yùn)算等處理，work_1也可根據(jù)用戶要求設(shè)定為相應(yīng)的工作狀態(tài)。
當(dāng)波形發(fā)生部分處于work_2工作狀態(tài)時，假設(shè)work_2狀態(tài)為雷達(dá)系統(tǒng)進(jìn)行頻譜檢測的工作狀態(tài)，此時同步控制按照要求輸出相應(yīng)的時序控制信號，如將雷達(dá)的門控信號TP置零，同時產(chǎn)生中斷請求信號，將雷達(dá)信號源復(fù)位停止輸出，同時更改本振信號源的頻率參數(shù)并觸發(fā)工作，外界的噪聲信號與本振信號混頻之后得到中頻信號，并對其進(jìn)行采樣，此時的采樣觸發(fā)中斷信號(Frame2)作為DSP接收工作狀態(tài)2的中斷請求信號，DSP響應(yīng)該中斷請求，根據(jù)用戶設(shè)定的中斷服務(wù)程序完成對工作狀態(tài)2的數(shù)據(jù)采集及處理。
以此類推，若用戶設(shè)定了更多的工作狀態(tài)，用戶可根據(jù)要求設(shè)定相應(yīng)的工作狀態(tài)程序。
本發(fā)明利用同步控制器的時序控制狀態(tài)的可配置性，靈活地配置雷達(dá)接收機(jī)的工作狀態(tài)。系統(tǒng)中利用了定時脈沖和設(shè)定計數(shù)器值來決定工作狀態(tài)的跳轉(zhuǎn)，當(dāng)工作狀態(tài)程序跳轉(zhuǎn)到用戶設(shè)定的工作狀態(tài)時，同步控制程序會產(chǎn)生一系列的時序脈沖信號及相應(yīng)的中斷請求信號，使得控制雷達(dá)系統(tǒng)的頻率源模塊，數(shù)據(jù)采集模塊及數(shù)據(jù)傳輸模塊，使之協(xié)調(diào)工作，滿足用戶設(shè)定的工作任務(wù)。
本發(fā)明的雷達(dá)接收機(jī)的同步控制器采用了現(xiàn)場可編程邏輯陣列(FPGA)完成對所有模塊的控制，當(dāng)系統(tǒng)上電初始化時，將計數(shù)器值和寄存器值清零，同時將波形參數(shù)下載到同步控制器的雙口RAM中。此時同步控制的工作狀態(tài)為unwork狀態(tài)，參數(shù)下載完畢后，進(jìn)入initializing工作狀態(tài)，清空計數(shù)器tempo，并開始計數(shù)，此時同步控制程序?qū)碾p口RAM中循環(huán)讀出波形參數(shù)送入工作寄存器中。當(dāng)狀態(tài)控制程序跳轉(zhuǎn)到正常工作階段，一系列的時序控制信號及中斷請求信號均被產(chǎn)生，系統(tǒng)將會按照用戶設(shè)定的工作流程運(yùn)行，當(dāng)一個完整的工作周期結(jié)束后，同步控制程序?qū)⑦M(jìn)入下一個工作周期，由于此時系統(tǒng)尚未掉電，無需完成系統(tǒng)上電初始化，則進(jìn)入initializing工作狀態(tài)，將tempo進(jìn)行清零，并重新開始計數(shù)，完成第二個工作周期的工作狀態(tài)。
本發(fā)明具有下列優(yōu)點和積極效果利用了雷達(dá)同步狀態(tài)控制的工作機(jī)理，對原有的單狀態(tài)，單任務(wù)的同步控制結(jié)構(gòu)進(jìn)行改進(jìn)，增加了工作狀態(tài)的數(shù)目，使得雷達(dá)系統(tǒng)在一個工作周期內(nèi)完成更多的工作任務(wù)，分別在每個工作狀態(tài)的狀態(tài)控制程序中增加一些中斷請求信號，使得其余工作模塊響應(yīng)各自的中斷請求，用以區(qū)分和做相應(yīng)的信號處理，擴(kuò)展了雷達(dá)系統(tǒng)的功能。


圖1是本發(fā)明實施例的同步控制程序中的工作狀態(tài)控制流程圖；圖2是高頻雷達(dá)的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖；圖3是高頻雷達(dá)系統(tǒng)同步控制器的工作模塊圖。
其中1--雷達(dá)頻率源工作模塊2--雷達(dá)發(fā)射模塊3--同步控制器工作模塊4--回波接收及數(shù)據(jù)處理模塊5--主控計算機(jī)6--雷達(dá)信號源觸發(fā)信號7--雷達(dá)本振源觸發(fā)信號8--工作狀態(tài)1中斷請求信號9--工作狀態(tài)2中斷請求信號10--工作狀態(tài)N中斷請求信號11--采樣時鐘信號12--壓地波信號13--數(shù)據(jù)采集工作狀態(tài)1中斷請求信號14--數(shù)據(jù)采集工作狀態(tài)2中斷請求信號15--數(shù)據(jù)采集工作狀態(tài)N中斷請求信號16--下載同步控制的波形參數(shù)17--處理結(jié)果上傳主控計算機(jī)18--雷達(dá)發(fā)射通道19--雷達(dá)發(fā)射電波20--雷達(dá)目標(biāo)回波21--雙口RAM工作模塊22--分頻工作模塊23--主控程序模塊具體實施方式
下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明做進(jìn)一步的詳細(xì)說明。
如圖1所示，定時脈沖信號為同步控制程序中的定時基準(zhǔn)信號，用于系統(tǒng)定時計數(shù)脈沖信號，當(dāng)系統(tǒng)開始工作時，系統(tǒng)檢測到每一個定時脈沖信號的上升沿到來的時候，計數(shù)器tempo的值加1，通過計數(shù)器值與預(yù)先設(shè)置的狀態(tài)跳轉(zhuǎn)臨界值相比較，如圖中所示，當(dāng)計數(shù)值小于臨界值時，繼續(xù)執(zhí)行當(dāng)前的工作狀態(tài)程序，若計數(shù)值大于或等于該臨界值時，狀態(tài)控制程序?qū)⑻D(zhuǎn)到下一個工作狀態(tài)，依次執(zhí)行，直到執(zhí)行完所有的工作狀態(tài)，直至最后一個工作狀態(tài)的臨界值時，即完成了一個完整的工作周期，進(jìn)入下一個工作周期，計數(shù)器值tempo清零，重新計數(shù)。
圖2中給出了雷達(dá)系統(tǒng)的框架結(jié)構(gòu)圖，由圖所示，該系統(tǒng)由同步控制模塊，雷達(dá)信號源模塊，雷達(dá)回波數(shù)據(jù)采集及處理模塊，收發(fā)天線系統(tǒng)以及主控計算機(jī)組成。當(dāng)雷達(dá)同步控制器完成了系統(tǒng)的初始化后，由同步控制器輸出一系列的時序控制脈沖使得雷達(dá)系統(tǒng)開始工作，例如當(dāng)工作狀態(tài)1(work_1)定義為雷達(dá)回波處理狀態(tài)時，同步控制器輸出頻率源中斷請求信號，雷達(dá)信號源響應(yīng)該中斷請求，使得雷達(dá)信號源開始工作，為了使得雷達(dá)信號源輸出的發(fā)射信號和本振信號具有嚴(yán)格的初始相位，則發(fā)射信號源和本振源均由同一信號觸發(fā)工作；工作狀態(tài)2(work_2)可以根據(jù)用戶設(shè)定的工作狀態(tài)工作，當(dāng)狀態(tài)跳轉(zhuǎn)到工作狀態(tài)2時，根據(jù)用戶設(shè)定的信號源中斷服務(wù)程序響應(yīng)該中斷，設(shè)定信號源輸出，再由信號源觸發(fā)信號使之工作。同樣同步控制均在狀態(tài)1和狀態(tài)2，…狀態(tài)N中為數(shù)據(jù)采集模塊提供采樣脈沖信號以及其余一系列的時序控制信號，例如當(dāng)狀態(tài)控制程序跳轉(zhuǎn)到工作狀態(tài)1時，該控制程序會產(chǎn)生中斷請求信號12提供給采樣處理模塊，該模塊響應(yīng)該中斷后，并按用戶設(shè)定的中斷服務(wù)程序完成相應(yīng)的數(shù)據(jù)采集和數(shù)據(jù)處理，同樣在工作狀態(tài)2中，用戶可設(shè)定相應(yīng)的中斷服務(wù)程序2用來完成狀態(tài)2的數(shù)據(jù)采集和處理，工作狀態(tài)3，…工作狀態(tài)N均可按用戶設(shè)定的程序工作。
附圖3給出了同步控制器的基本組成部分，主要由雙口RAM模塊，波形發(fā)生模塊和定時脈沖產(chǎn)生模塊三個部分組成，定時脈沖產(chǎn)生模塊用于對同步控制器的輸入時鐘進(jìn)行分頻，得到一系列的定時信號為波形發(fā)生模塊提供定時脈沖。雙口RAM工作模塊中存放波形參數(shù)的控制字，當(dāng)系統(tǒng)上電初始化的時候，將波形參數(shù)下載到同步控制器的雙口RAM中，當(dāng)同步控制器開始執(zhí)行時，則將波形參數(shù)從雙口RAM中讀入一系列的寄存器中。供波形發(fā)生使用；波形發(fā)生模塊為同步控制器的主要工作模塊，主要完成定時脈沖的計數(shù)，計數(shù)值與預(yù)置狀態(tài)參數(shù)的比較以及工作狀態(tài)的跳轉(zhuǎn)。
本發(fā)明的核心是將原有的單任務(wù)，單狀態(tài)的雷達(dá)系統(tǒng)擴(kuò)展成多任務(wù)，多狀態(tài)的雷達(dá)系統(tǒng)，使得雷達(dá)在一個工作周期內(nèi)完成更多的工作任務(wù)，用戶可根據(jù)自己的需求，將雷達(dá)系統(tǒng)配置成帶頻譜檢測的高頻雷達(dá)接收機(jī)和多頻雷達(dá)系統(tǒng)。擴(kuò)展了雷達(dá)的功能，提高了雷達(dá)抗干擾能力，同時又無需增加硬件設(shè)備，降低了設(shè)計成本。
權(quán)利要求
1.多工作狀態(tài)的高頻雷達(dá)接收機(jī)的控制方法，其特征在于在高頻雷達(dá)接收機(jī)的同步控制器中，采用了不同的狀態(tài)標(biāo)志work_state置為所處的工作狀態(tài)值，在不同的工作狀態(tài)雷達(dá)接收機(jī)系統(tǒng)設(shè)置在不同的工作狀態(tài)；波形發(fā)生部分的所有操作由工作狀態(tài)控制程序決定，該程序在收到有效的觸發(fā)信號之后，根據(jù)計數(shù)器值，將輸出狀態(tài)標(biāo)志work_state置為當(dāng)前所處的狀態(tài)值，波形發(fā)生部分的工作狀態(tài)如下unwork，initializing，work_1，work_2，…，unwork和initializing狀態(tài)為系統(tǒng)初始化狀態(tài)，work_1，work_2，…分別為用戶設(shè)定的工作狀態(tài)；在完成不同的工作狀態(tài)work_1，work_2，…的同時，對其工作狀態(tài)參數(shù)進(jìn)行采集并完成相應(yīng)的處理，并加以標(biāo)志頭文件進(jìn)行傳輸。
全文摘要
一種多工作狀態(tài)的高頻雷達(dá)接收機(jī)的控制方法，在高頻雷達(dá)接收機(jī)的同步控制器中，采用了不同的狀態(tài)標(biāo)志work_state置為所處的工作狀態(tài)值，在不同的工作狀態(tài)雷達(dá)接收機(jī)系統(tǒng)設(shè)置在不同的工作狀態(tài)；同步控制器產(chǎn)生的一系列時序控制信號均由工作狀態(tài)控制程序決定，該程序在接收到所有有效的觸發(fā)信號之后，根據(jù)復(fù)位電平和計數(shù)器值，將輸出的標(biāo)志work_state置為當(dāng)前所處的狀態(tài)，波形發(fā)生部分由多個工作狀態(tài)組成，unwork，initializing為同步時序產(chǎn)生的初始化狀態(tài)，work_1，work_2，…分別為用戶設(shè)定的相應(yīng)工作狀態(tài)。本發(fā)明使得雷達(dá)接收機(jī)能夠工作在多個狀態(tài)下，完成了多個任務(wù)，提高了雷達(dá)的整體性能。
文檔編號G01S13/88GK1924607SQ200610124528
公開日2007年3月7日 申請日期2006年9月14日 優(yōu)先權(quán)日2006年9月14日
發(fā)明者文必洋, 沈偉, 周浩, 楊靜, 黃曉靜, 劉云 申請人:武漢大學(xué)