一种雷达射频组件控制系统及方法与流程

1.本公开一般涉及雷达通信领域，具体涉及一种雷达射频组件控制系统及方法。


背景技术：

2.雷达通信技术广泛应用于军事、气象、航空等领域，射频控制系统作为雷达通信任务中的重要组成部分，在无线电磁波信号的收发过程发挥了关键的作用。射频控制部分作为处理雷达高频信号的前端，其性能好坏直接限制后端系统性能的发挥。
3.现有技术中，雷达射频控制系统或模块大多采用通用中央处理器cpu(central processing unit)架构来运行程序，由于环境温度的影响，在计算控制码时会出现误差，导致影响控制数据的准确性。


技术实现要素：

4.鉴于现有技术中的上述缺陷或不足，期望提供可解决上述技术问题的一种雷达射频组件控制系统及方法。
5.本技术第一方面提供一种雷达射频组件控制系统，包括：
6.处理模块；
7.雷达射频组件，所述雷达射频组件与所述处理模块连接；
8.数据存储模块，所述数据存储模块与所述处理模块连接，所述数据存储模块用于存储查找表，所述查找表内存储有环境温度数据对应的补偿数据；
9.所述处理模块配置用于：
10.接收控制指令及环境温度数据；
11.将所述控制指令转换为浮点运算值；
12.根据所述环境温度数据调取所述查找表内对应的补偿数据；
13.将所述补偿数据、浮点运算值进行计算，生成控制码；
14.将所述控制码进行格式转换并发送给所述雷达射频组件。
15.根据本技术实施例提供的技术方案，所述处理模块包括arm处理器和fpga处理器，所述arm处理器与所述fpga处理器之间通过axi总线连接；
16.所述fpga处理器配置用于：接收控制指令，将所述控制指令传输给所述arm处理器；
17.所述arm处理器配置用于：将所述控制指令转换为浮点运算值；接收环境温度数据，根据所述环境温度数据调取所述查找表内对应的补偿数据，将所述补偿数据和浮点运算值传输给所述fpga处理器；
18.所述fpga处理器还配置用于：将所述补偿数据、浮点运算值进行计算，生成控制码。
19.根据本技术实施例提供的技术方案，还包括：
20.电压采集模块，所述电压采集模块包括热敏电阻和惠斯顿电桥，所述惠斯顿电桥
包括采集端和输出端，所述采集端用于采集所述热敏电阻两端的电压值，所述输出端用于输出所述电压值；所述电压采集模块与所述arm处理器连接；
21.所述arm处理器配置还用于：
22.根据所述电压值，计算得到所述环境温度数据。
23.根据本技术实施例提供的技术方案，所述fpga处理器包括：
24.高速通信模块，所述高速通信模块用于接收所述控制指令，将所述控制指令传输给所述arm处理器；
25.fpga处理单元，所述fpga处理单元用于将所述补偿数据、浮点运算值进行计算生成控制码；
26.射频控制单元，所述射频控制单元与所述雷达射频组件连接，所述射频控制单元用于将所述控制码进行格式转换，并发送给所述雷达射频组件；
27.电源监测单元，所述电源监测单元与所述雷达射频组件连接，所述电源监测单元用于对所述雷达射频组件的供电电源进行电源过流状态的监测，当所述供电电源电流过载时，发送异常报警信号。
28.根据本技术实施例提供的技术方案，所述arm处理器包括：
29.温度转换单元，所述温度转换单元与所述电压采集模块连接，所述温度转换单元用于根据所述电压值，计算得到所述环境温度数据；
30.arm处理单元：所述arm处理单元通过spi总线与所述数据存储模块连接，所述arm处理单元用于读取所述查找表，并根据所述环境温度数据调取所述查找表内对应的补偿数据；
31.所述arm处理单元通过axi总线接收并发送所述异常报警信号；
32.所述arm处理单元还用于将所述控制指令转换为浮点运算值。
33.根据本技术实施例提供的技术方案，所述处理模块连接有外部通信模块，所述外部通信模块连接有上位机，所述上位机用于发送所述控制指令及接收所述arm处理器发送的异常告警信息。
34.本技术第二方面提供一种雷达射频组件控制方法，采用如上述所述的一种雷达射频组件控制系统，所述雷达射频组件控制方法包括如下步骤：
35.接收控制指令及环境温度数据；
36.根据所述环境温度数据调取所述查找表内对应的补偿数据；
37.将所述补偿数据、控制指令进行计算，生成控制码；
38.将所述控制码进行格式转换并发送给所述雷达射频组件。
39.根据本技术实施例提供的技术方案，还包括如下步骤：
40.通过电压采集模块采集电压值；
41.根据所述电压值，计算得到所述环境温度数据；
42.所述电压采集模块包括热敏电阻和惠斯顿电桥，所述惠斯顿电桥包括采集端和输出端，所述采集端用于采集所述热敏电阻两端的电压值，所述输出端用于输出所述电压值。
43.本技术的有益效果在于：基于本技术提供的技术方案，包括：处理模块、雷达射频组件及数据存储模块；所述雷达射频组件与所述处理模块连接，所述数据存储模块与所述处理模块连接；使用时，所述处理模块接收控制指令及环境温度，所述处理模块将所述控制
指令转换为浮点运算值，同时根据接收的所述环境温度数据调取所述数据处理模块内查找表对应的补偿数据，将所述补偿数据、浮点运算值进行计算，生成控制码；所述处理模块将所述控制码进行格式转换并发送给所述雷达射频组件；通过上述结构使得，根据接收的环境温度数据调取对应的补偿数据，减小计算控制码时因环境温度影响造成的误差，提高控制数据的准确性。
附图说明
44.通过阅读参照以下附图所作的对非限制性实施例所作的详细描述，本技术的其它特征、目的和优点将会变得更明显：
45.图1是本技术中的一种雷达射频组件控制系统的结构示意图；
46.图2是本技术中的一种雷达射频组件控制系统的处理模块内部示意图；
47.图3是本技术中的一种雷达射频组件控制系统的电压采集模块的惠斯顿电桥电路图；
48.图4是本技术中的一种雷达射频组件控制系统的fpga处理器的端口连接示意图；
49.图5是本技术中的一种雷达射频组件控制系统的arm处理器端口连接示意图。
50.图中：1、处理模块；2、外部通信模块；3、电压采集模块；4、数据存储模块；5、雷达射频组件；6、上位机；11、arm处理器；111、温度转换单元；112、arm处理单元；12、fpga处理器；121、电源监测单元；122、fpga处理单元；123、射频控制单元。
具体实施方式
51.下面结合附图和实施例对本技术作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅用于解释相关发明，而非对该发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与发明相关的部分。
52.需要说明的是，在不冲突的情况下，本技术中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本技术。
53.实施例1
54.请参考图1-图5为本技术提供的一种雷达射频组件控制系统的结构示意图，包括：
55.处理模块1；
56.雷达射频组件5，所述雷达射频组件5与所述处理模块1连接；
57.数据存储模块4，所述数据存储模块4与所述处理模块1连接，所述数据存储模块4用于存储查找表，所述查找表内存储有环境温度数据对应的补偿数据；
58.所述处理模块1配置用于：
59.接收控制指令及环境温度数据；
60.将所述控制指令转换为浮点运算值；
61.根据所述环境温度数据调取所述查找表内对应的补偿数据；
62.将所述补偿数据、浮点运算值进行计算，生成控制码；
63.将所述控制码进行格式转换并发送给所述雷达射频组件5。
64.具体的，所述数据存储模块4内包括flash存储单元和ddr存储单元，所述flash存储单元用于存储所述查找表和启动引导程序；所述ddr存储单元用于存储计算过程的产生
的中间值；
65.具体的，所述flash存储单元为w25q256fv flash芯片；
66.在一些实施例中，接收的所述控制指令为俯仰角参数θ和根据所述环境温度数据调取所述查找表内的补偿数据δ；
67.采用公式(一)和公式(二)将所述控制指令转换为浮点运算值，
[0068][0069][0070]
k为矫正系数，取值为常数，其中，k可根据实际经验或实验数据获得，具体可以根据实际情况进行设置和调整，此处不做具体限定；
[0071]
采用公式(三)计算生成控制码c，
[0072]
c＝α β δ公式(三)。
[0073]
工作原理：本技术包括：处理模块1、雷达射频组件5及数据存储模块4；所述雷达射频组件5与所述处理模块1连接，所述数据存储模块4与所述处理模块1连接；使用时，所述处理模块1接收控制指令及环境温度，所述处理模块1将所述控制指令转换为浮点运算值，同时根据接收的所述环境温度数据调取所述数据处理模块4内查找表对应的补偿数据，将所述补偿数据、浮点运算值进行计算，生成控制码；所述处理模块1将所述控制码进行格式转换并发送给所述雷达射频组件5；通过上述结构使得，根据接收的环境温度数据调取对应的补偿数据，减小计算控制码时因环境温度影响造成的误差，提高控制数据的准确性。
[0074]
在某些实施方式中，所述处理模块1包括arm处理器11和fpga处理器12，所述arm处理器11与所述fpga处理器12之间通过axi总线连接；
[0075]
所述fpga处理器12配置用于：接收控制指令，将所述控制指令传输给所述arm处理器11；
[0076]
所述arm处理器11配置用于：将所述控制指令转换为浮点运算值；接收环境温度数据，根据所述环境温度数据调取所述查找表内对应的补偿数据，将所述补偿数据和浮点运算值传输给所述fpga处理器12；
[0077]
所述fpga处理器12还配置用于：将所述补偿数据、浮点运算值进行计算，生成控制码。
[0078]
在一些实施例中，所述处理模块为zynq-7000可扩展处理平台，所述zynq-7000可扩展处理平台内包括arm处理器11和fpga处理器12，所述arm处理器11与所述fpga处理器12之间通过axi(advanced extensible interface)总线连接，实现互联互通；所述arm处理器11的型号为双核arm cortex-a9处理器；与现有技术相比，采用arm处理器11与fpga处理器12相结合的方式，在兼顾浮点运算能力的同时保证高效的控制和传输速率，在实现高性能和高可靠性的雷达通信任务中，发挥了显著的有益效果；
[0079]
在一些实施例中，如图2所示，所述arm处理器11通过mio接口连接有第一晶振，所述第一晶振用于驱动所述arm处理器11，实现对各模块功能的调用；所述fpga处理器12通过emio结构连接有第二晶振，所述第二晶振用于驱动所述fpga处理器12，控制各模块的时序。
[0080]
在某些实施方式中，还包括：
[0081]
电压采集模块3，所述电压采集模块3包括热敏电阻和惠斯顿电桥，所述惠斯顿电
桥包括采集端和输出端，所述采集端用于采集所述热敏电阻两端的电压值，所述输出端用于输出所述电压值；所述电压采集模块与所述arm处理器11连接；
[0082]
所述arm处理器11配置还用于：
[0083]
根据所述电压值，计算得到所述环境温度数据。
[0084]
在一些实施例中，如图3所示，所述热敏电阻为铂电阻；利用所述铂电阻的阻值随温度变化而变化的特性，所述铂电阻连接在所述惠斯顿电桥的sin 和sin-触电上，将所述arm处理器11vp和vn接在所述惠斯顿电桥的平衡计算点处，所述arm处理器测量所述vp和vn的电压值，根据公式(四)计算出所述铂电阻的阻值r
pt
；
[0085][0086]
如图3所示，r
45
的阻值为200欧姆，误差为0.1％；r
46
的阻值为1000欧姆，误差为0.1％；r
47
的阻值为160欧姆，误差为0.1％；
[0087]
所述arm处理器根据得到的铂电阻的阻值r
pt
,判断采用对应的公式计算得出所述环境温度数据，所述环境温度数据用temp表示；
[0088]
所述铂电阻的阻值r
pt
大于100欧姆时：
[0089][0090]
所述铂电阻的阻值r
pt
大于84.2欧姆，小于100欧姆时：
[0091][0092]
所述铂电阻的阻值r
pt
小于84.2欧姆时：
[0093][0094]
在某些实施方式中，所述fpga处理器12包括：
[0095]
高速通信模块124，所述高速通信模块124用于接收所述控制指令，将所述控制指令传输给所述arm处理器11；
[0096]
fpga处理单元122，所述fpga处理单元122用于将所述补偿数据、浮点运算值进行计算生成控制码；
[0097]
射频控制单元123，所述射频控制单元123与所述雷达射频组件5连接，所述射频控制单元123用于将所述控制码进行格式转换，并发送给所述雷达射频组件5；
[0098]
电源监测单元121，所述电源监测单元121与所述雷达射频组件5连接，所述电源监测单元121用于对所述雷达射频组件5的供电电源进行电源过流状态的监测，当所述供电电源电流过载时，发送异常报警信号。
[0099]
具体的，如图4所示，所述射频控制单元123为rf_control，所述射频控制单元123用于将所述控制码进行格式转换，并将转换后的控制信号rf_dataout[63:0]发送给所述雷达射频组件5，实现对所述雷达射频组件5的控制；
[0100]
具体的，如图4所示，所述电源监测单元121为power_control，所述电源监测单元121内包含有sn74lv165a芯片，所述电源监测单元121利用所述sn74lv165a芯片实时监测电源过流状态，当所述供电电源过载时，发送异常报警信号powmotr_data；
[0101]
在一些实施例中，如图4所示，所述高速通信模块124为uart_pl，所述高速通信模块为10m rs485高速通信模块，所述10mrs485高速通信模块时波特率最高可被配置为
10mbpsuart串口，用于接收所述控制指令；所述高速通信模块124在所述fpga处理器12内被封装成ip核，能够根据时钟上升沿和下降沿实现各触发方式的精准控制，做到数据稳定传输且传输速度不受繁杂的程序约束，充分发挥fpga处理器12作为高速通信接口控制器的优点；
[0102]
在某些实施方式中，所述arm处理器11包括：
[0103]
温度转换单元111，所述温度转换单元111与所述电压采集模块连接，所述温度转换单元111用于根据所述电压值，计算得到所述环境温度数据；
[0104]
arm处理单元112：所述arm处理单元112通过spi总线与所述数据存储模块连接，所述arm处理单元112用于读取所述查找表，并根据所述环境温度数据调取所述查找表内对应的补偿数据；
[0105]
所述arm处理单元112通过axi总线接收并发送所述异常报警信号；
[0106]
所述arm处理单元112还用于将所述控制指令转换为浮点运算值。
[0107]
具体的，如图5所示，所述温度采集单元111为xadc模块，所述温度采集单元111与电压采集模块3连接，所述温度采集单元111接收所述电压采集模块3输出端输出的bank0信号，根据所述电压值，计算得到所述环境温度数据，所述温度采集单元的精度为12bit，速率为1msa/s；
[0108]
在一些实施例中，所述arm处理器11内包括can总线控制单元，所述can总线控制器单元用于实现组网通信，设置地址为1000，其他can设备可通过此地址与本can单元进行信息交互。同时，可以通过发送指定的帧来动态修改所述高速通信模块124的串口波特率；如图5所示，将所述can总线控制单元的输入输入引脚can0_rx和can0_tx与bank500上的第十四串口(mio14)和第十五串口(mio15)相连，所述can总线控制单元采用高速tja1050芯片，实现最高1mbps通信速率；
[0109]
在一些实施例中，如图1所示，所述arm处理器11内还包括spi总线控制单元，所述spi总线控制单元与所述数据存储模块4连接，所述spi总线控制单元读取所述flash单元的查找表，并输送给所述arm处理单元112，所述arm处理单元112根据所述环境温度数据调取所述查找表内对应的补偿数据；
[0110]
如图5所示，所述spi总线控制单元的mid_qspi_cs信号与第一串口(mio1)绑定、mid_qspi_d0信号与第二串口(mio2)绑定、mid_qspi_d1信号与第三串口(mio3)绑定、mid_qspi_d2信号与第四串口(mio4)绑定、mid_qspi_d3信号与第五串口(mio5)绑定、mid_qspi_clk信号与第六串口(mio6)绑定；所述第一串口、第二串口、第三串口、第四串口、第五串口、第六串口分别与所述flash存储单元连接，实现对所述flash存储单元的读写操作；所述spi总线控制单元与所述flash存储单元之间传输数据为数字信号。
[0111]
在一些实施例中，所述arm处理器11通过rs232串口控制单元与外部通信模块连接，所述rs232串口控制单元接收到所述电源监测单元121发送的异常警告信号，所述rs232串口控制单元将所述异常警告信号发送给所述上位机6，所述上位机6接收到所述异常警告信号，所述上位机6控制所述sn74hc595d芯片发送信号powctrl_oe将电流过载的供电电路断电，以起到良好的监测及保护作用。
[0112]
如图5所示，所述rs232串口控制单元的输入输出引脚rxd和txd与bank500上的第四十六串口(mio46)和第四十七串口(mio47)相连，所述rs232串口控制单元内的收发器采
用高速sp3232芯片，实现最高115200bps通信速率；
[0113]
在一些实施例中，所述arm处理器11通过rs485串口控制单元与外部通信模块连接，所述rs485串口控制单元用于向所述上位机传输调试信息；如图5所示，所述rs485串口控制单元的输入输出引脚rxd和txd与bank500上的第九串口(mio9)和第八串口(mio8)相连，所述rs485串口控制单元内的收发器采用高速max3362芯片，实现最高115200bps通信速率；
[0114]
在一些实施例中，所述arm处理器11内包括gpio控制器单元，所述gpio控制器单元用于实现对外部模块的控制，通过配置串口实现对外部模块的读写操作；如图5所示，所述gpio控制器单元连接有指示灯和按键，通过控制所述指示灯和按键，所述处理模块的电源是否能正常工作。
[0115]
在某些实施方式中，所述处理模块1连接有外部通信模块2，所述外部通信模块2连接有上位机6，所述上位机6用于发送所述控制指令及接收所述arm处理器11发送的异常告警信息。
[0116]
具体的，所述外部通信模块包括：与所述rs485串口控制单元连接的rs485收发器、与所述rs232串口控制单元连接的rs232收发器、与所述can总线控制单元连接的can收发器和与所述高速通信单元连接的10m rs485高速收发器；所述rs485收发器与上位机6通过外部接插件端口连接，其端口电缆为双绞线，分别为：差分正负信号；所述rs232收发器的端口电缆为三根单芯线，分别为：uart收发信号和地线；所述can收发器与所述上位机6通过外部接插件端口连接，其端口电缆为双绞线，分别为：can的高低电平信号。所述10m rs485高速收发器与所述上位机6通过外部接插件端口连接，其端口电缆为双绞线，分别为：差分正负信号
[0117]
在一些实施例中，所述电源监测单元121对所述雷达射频组件5的供电电源进行单元进行电源过流状态的检测，当所述供电电源电流过载时，向所述arm处理器11发送异常报警信号。
[0118]
实施例2
[0119]
本技术提供的一种雷达射频组件控制方法，采用如上述所述一种雷达射频组件控制系统，所述雷达射频组件控制方法包括如下步骤：
[0120]
接收控制指令及环境温度数据；
[0121]
根据所述环境温度数据调取所述查找表内对应的补偿数据；
[0122]
将所述补偿数据、控制指令进行计算，生成控制码；
[0123]
将所述控制码进行格式转换并发送给所述雷达射频组件5。
[0124]
在某些实施方式中，接收所述环境温度数据包括如下步骤：
[0125]
通过电压采集模块3采集电压值；
[0126]
根据所述电压值，计算得到所述环境温度数据。
[0127]
以上描述仅为本技术的较佳实施例以及对所运用技术原理的说明。本领域技术人员应当理解，本技术中所涉及的发明范围，并不限于上述技术特征的特定组合而成的技术方案，同时也应涵盖在不脱离所述发明构思的情况下，由上述技术特征或其等同特征进行任意组合而形成的其它技术方案。例如上述特征与本技术中公开的(但不限于)具有类似功能的技术特征进行互相替换而形成的技术方案。