[发明专利]一种气象雷达控制系统

说明书

一种气象雷达控制系统，适用于气象控制领域。该系统主要包括ARM模块，FPGA模块、ARM与上位机通信模块、ARM与FPGA通信模块、限位开关、旋转变压器及反馈信号处理模块。系统采用单片机开发系统，能达到系统要求且降低了成本，保气象雷达控制系统准确、智能化工作，系统工作稳定，可靠性较高。

技术领域

本发明涉及一种气象雷达控制系统，适用于气象控制领域。

背景技术

气象雷达的主要用途是探测大气，是一种主动式的遥感设备。一般与无线电探空仪配合共同使用的高空风测风雷达，它的作用是位移气球的定位，不能称为气象雷达。大多数的雷达装置都是由天线及相应控制器、发射机、接收机和计算机等主要部分组成。天线对于处理气象雷达系统产生的信号来说是一种不可或缺的组成部分，主要负责发射和接收雷达信号，为了探测目标，需要有天线运动来配合监测。所以对气象雷达天线的控制具有很重要的作用。

伺服系统(Servo-System)从某种意义上讲也可以称为随动系统，是一种能够全程记录输入的信号进行变化，得到相对比较准确的位置、速度及力矩输出的自动控制系统。伺服系统在工业中具有重要的作用，性价比高的伺服系统可以对系统提高灵活性和方便性，并能进行稳定和快速的控制，对于气象雷达控制系统，它也是一种特殊的伺服系统。

进入新世纪以来，随着自动控制技术、微控制器(先进器件)以及新型传感器件(位置、力矩等)的快速发展，使得雷达伺服驱动和控制技术有了显著发展。加上操作系统的发展，系统大部分都可以实现数字化，因而使伺服系统向更加智能化，数字化的方向发展。我国气象雷达的研制工作具备相当的基础，国内的很多机构都研制出各种类型的雷达。对于气象雷达而言，必须以高性能的伺服系统作为所需技术指标的前提。本地控制是本地软件实现速度、位置(步进、命令和锁定)控制，并实时给雷达主机发送天线信息(运行位置、状态参数);远程控制主要方式是上位机接收雷达主机的控制信号，对接收到的指令通过本地软件进行转义，按照上位机与伺服硬件控制器之间的通信协议将接收到的指令下发到天线驱动单元，实现对天线的控制和监测。系统主要完成电机的位置和速度控制功能等。

智能化是目前工业的发展趋势，伺服系统作为一种新型的控制系统，智能化早己是它的发展趋势。它的智能化会表现在多方面，比如在系统的内部，运行参数可以通过人机交互的软件来设置，并保存在系统的内部，通过通信接口，可以由上位计算机加以修改;故障排错和分析功能也越来越简单，在系统运行过程中，只要系统出现故障，就可以通过计算机将错误通过用户界面显示，简化维修和调试的复杂性。另外，智能控制如模糊控制、神经网络控制、解祸控制等开始渗入到伺服控制器设计的各个方面，所以伺服系统的智能化是一种必然发展趋势。综上所述，伺服系统向高精度、高速度、大功率的方向发展成为了必然趋势。

发明内容

本发明提供一种气象雷达控制系统，该系统采用单片机开发系统，能达到系统要求且降低了成本，保气象雷达控制系统准确、智能化工作，系统工作稳定，可靠性较高。

本发明所采用的技术方案是：

气象雷达控制系统对任务的分配做了详细规划，充分考虑用户的要求，体现良好的人机交互界面，对硬件控制器进行详细的设计，主要包括ARM模块，FPGA模块、ARM与上位机通信模块、ARM与FPGA通信模块、限位开关、旋转变压器及反馈信号处理模块。

所述气象雷达控制系统主要构成单元是天线控制单元(ACU)、天线驱动单元(ADU)、旋转变压器一数字转换器、执行电机及驱动器、保护装置和雷达主机。天线控制单元软件通过本地计算机或者雷达主机发出控制指令，通过串行通讯总线RS-422传输给天线驱动单元，天线驱动单元接收到上位机控制指令，按照要求将对应的有效信号给相应电机的驱动器。在天线旋转过程中，天线驱动单元根据旋转变压器反馈信号进行精确定位。