尹 鵬,崔更申,凌 鳴,黃廷輝,賀 文
(桂林電子科技大學(xué) 計算機(jī)科學(xué)與工程學(xué)院,廣西 桂林 541004)
基于STM32的雷達(dá)信號跟蹤控制系統(tǒng)設(shè)計
尹 鵬,崔更申,凌 鳴,黃廷輝,賀 文
(桂林電子科技大學(xué) 計算機(jī)科學(xué)與工程學(xué)院,廣西 桂林 541004)
雷達(dá)信號跟蹤控制系統(tǒng)是航空測控系統(tǒng)的重要組成部分,主要作用是對航空器進(jìn)行探測定位跟蹤;為了保證航空器運(yùn)行過程中,天線能夠?qū)崟r地對準(zhǔn)行航空器,保證通訊的穩(wěn)定性和實(shí)時性,設(shè)計了一種基于STM32的雷達(dá)信號跟蹤控制系統(tǒng);雷達(dá)信號跟蹤控制系統(tǒng)采用了STM32F407IG控制芯片作為信號跟蹤控制系統(tǒng)的處理器;通過處理來自四相調(diào)制接收機(jī)的方位差電壓ΔA信號和俯仰差電壓ΔE信號,決定需要的控制動作;為了保證方位差電壓ΔA信號和俯仰差電壓ΔE信號的可靠性,設(shè)計實(shí)現(xiàn)了信號的硬件校正以及軟件濾波;使用PWM脈沖功能控制步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)動,利用驅(qū)動器實(shí)現(xiàn)電機(jī)運(yùn)動精度和速度的可控;采用高精度高速率的模數(shù)轉(zhuǎn)換器提高差電壓信號數(shù)字化的可靠性和實(shí)時性;采用旋轉(zhuǎn)變壓器實(shí)時反饋運(yùn)動位置,形成閉環(huán)控制,保證運(yùn)動的可靠性;通過軟硬件的反復(fù)調(diào)試和測試,接收機(jī)輸出的方位差電壓ΔA和俯仰差電壓ΔE電平保持在比較低的范圍內(nèi),并且通訊長時間正常穩(wěn)定,證明了雷達(dá)信號跟蹤控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了對航空器的跟蹤控制功能。
信號跟蹤控制;STM32;差電壓;PWM脈沖;閉環(huán)控制
隨著科學(xué)技術(shù)水平的提高,各類航空測控系統(tǒng)不斷得到發(fā)展,作為其分支的航空測角分系統(tǒng)也是日趨完善。對于不同任務(wù)的航空測角分系統(tǒng),雖然有多種設(shè)計方式,但其共同點(diǎn)是都包含了信號跟蹤控制系統(tǒng)的設(shè)計。信號跟蹤控制系統(tǒng)是航空測角分系統(tǒng)的重要組成部分,它的主要功能是通過對接收機(jī)接收到的天線信號進(jìn)行必要的處理,來控制天線的運(yùn)動狀態(tài),保證天線與航空器的正常通訊。由于航空器的運(yùn)動軌跡、運(yùn)動狀態(tài)等具有不確定性,需要相應(yīng)的調(diào)整天線的運(yùn)動狀態(tài),保證通訊的實(shí)時可靠。所以本文設(shè)計了基于STM32的雷達(dá)信號跟蹤控制系統(tǒng)。
對于雷達(dá)信號跟蹤控制系統(tǒng)的設(shè)計,采用意法半導(dǎo)體公司的控制芯片STM32F407IG作為整個控制系統(tǒng)的MCU(Microcontroller Unit)控制整個系統(tǒng)的運(yùn)行。使用模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片AD7324采集需要跟蹤的信號。利用MCU內(nèi)部的高級定時器產(chǎn)生PWM脈沖信號來給驅(qū)動器發(fā)送脈沖命令,達(dá)到控制步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)動的目的。利用旋轉(zhuǎn)變壓器模塊實(shí)時反饋實(shí)際的旋轉(zhuǎn)角度,以實(shí)現(xiàn)閉環(huán)控制。跟蹤信號是通過跟蹤接收機(jī)反饋到系統(tǒng)中,自身也能作為反饋依據(jù),反映出跟蹤的效果。信號跟蹤控制系統(tǒng)的主體結(jié)構(gòu)如圖1所示。
圖1 信號跟蹤控制系統(tǒng)主體結(jié)構(gòu)圖
在實(shí)際運(yùn)行中,航空測控系統(tǒng)涉及到兩個關(guān)鍵設(shè)備——天線和航空器。天線與航空器通訊信息中的和信號∑和差信號Δ是進(jìn)行目標(biāo)跟蹤的主要依據(jù)。
天線與航空器通訊信息中的差信號Δ通過饋源輸出,Δ首先經(jīng)過低噪放大,然后經(jīng)過數(shù)字移相器進(jìn)行0,π,π/2, 3π/2的相位低頻掃描以及相位補(bǔ)償,經(jīng)過移相后的差信號以及和信號相加得到單通道信號E,此時的E已經(jīng)包含了方位差信號和俯仰差信號信息,信號E經(jīng)過放大變頻,成為中頻信號,經(jīng)過包絡(luò)檢波或者與自身限幅信號相干檢波即可得到方位差電壓ΔA和俯仰差電壓ΔE。方位差電壓ΔA和俯仰差電壓ΔE可分別作為方位電機(jī)和俯仰電機(jī)的運(yùn)動依據(jù),通過控制對應(yīng)位置上的電機(jī)運(yùn)動,帶動天線對準(zhǔn)目標(biāo)。天線與航空器的對準(zhǔn)程度是以差電壓為參考的,差電壓的絕對值越小,表示天線的中軸與航空器的偏離角度越小,反之,差電壓的絕對值越大,表示天線的中軸與航空器的偏離角度越大;差電壓的正負(fù)表示了天線中軸相對于航空器的偏離方向。
跟蹤信號檢測模塊是對需要跟蹤的信號進(jìn)行采集。此部分設(shè)計方案包含兩部分內(nèi)容:跟蹤信號檢測電路設(shè)計和跟蹤信號的校正。跟蹤信號檢測電路設(shè)計對電路實(shí)現(xiàn)中的關(guān)鍵不部分進(jìn)行了說明;跟蹤信號的校正以電路設(shè)計的形式實(shí)現(xiàn)了信號的校正。
經(jīng)過相干檢波得到的方位差電壓ΔA和俯仰差電壓ΔE,存在信號間的耦合,所以不是一個準(zhǔn)確的值。在信號的調(diào)制階段,調(diào)制信號與跟蹤信號之間有一個固定的相位關(guān)系,而在信號的解調(diào)階段,解調(diào)信號與跟蹤信號之間也有一個固定的相位關(guān)系。由于實(shí)際開發(fā)的電路,受線路以及芯片自身的影響,雖然調(diào)制信號和解調(diào)信號來自同一個時鐘源,但也很難保證這兩個相位關(guān)系的一致性,所以需要利用調(diào)相電路在某一端對相位進(jìn)行校正,此處的校正電路設(shè)計在信號解調(diào)端,如圖2所示。
圖2 跟蹤信號校正電路原理圖
相位調(diào)整的本質(zhì)是方位差電壓ΔA和俯仰差電壓ΔE組成的矢量信號Δ進(jìn)行坐標(biāo)變換。左邊變換公式(1)、(2)為:
ΔA′=ΔAcosθ+ΔEsinθ
(1)
ΔE′=ΔEcosθ+ΔAsinθ
(2)
方位差電壓ΔA作為這部分電路的輸入信號,通過AD7837可得到信號ΔAsinx和ΔAcosx,利用相同的電路可得到俯仰差電壓的轉(zhuǎn)換信號ΔEsinx和ΔEcosx。通過加法器電路就能得到準(zhǔn)確的方位差電壓ΔA′和俯仰差電壓ΔE′。
天線饋源輸出的信號頻率是2.2~2.4 GHz,屬于S波段的高頻信號,需要通過下變頻組件對該信號進(jìn)行降頻操作,此處選用的是70 MHz的下變頻組件,可以將S波段信號降頻到70 MHz,跟蹤信號檢測電路是基于70 MHz信號進(jìn)行設(shè)計。此處對跟蹤信號檢測電路的幾個關(guān)鍵電路進(jìn)行解釋。
對天線饋源反饋的信號進(jìn)行調(diào)制和解調(diào)是得到方位差信號和俯仰差信號的關(guān)鍵。根據(jù)信號跟蹤原理,需要使用數(shù)字移相器對天線饋源信號進(jìn)行0,π,π/2, 3π/2的相位調(diào)制,跟蹤信號的四相調(diào)制電路原理如圖3所示。
圖3 四相調(diào)制電路原理圖
圖2中的電路是數(shù)字移相器的關(guān)鍵電路,以MCU的控制信號(2K_N和2K_P)作為輸入,經(jīng)過降頻得到1 kHz的脈沖信號,輸出的信號直接控制數(shù)字移相器,高兩位的脈沖信號(2K_L和1K_L)可組合成需要的四相調(diào)制(二進(jìn)制組合):00表是0移相,01表示π移相,10表示π/2移相,11表示3π/2移相。經(jīng)過移相后的差信號與和信號相加得到單通道信號E,信號E經(jīng)過放大變頻,成為中頻信號,經(jīng)過包絡(luò)檢波以及與自身限幅信號相干檢波即可得到方位差電壓ΔA和俯仰差電壓ΔE。包絡(luò)檢波是信號解調(diào)的重點(diǎn),包絡(luò)檢波電路原理如圖4所示。
圖4 包絡(luò)檢波電路原理圖
Log input為檢波前的中頻信號,Env為包絡(luò)檢波檢出的信號,Env本身屬于交流信號,需要與自身的限幅信號進(jìn)行相干檢波才可以得到對應(yīng)的直流電平信號,限幅信號的幅度可調(diào)整,但是要保證限幅信號的相位和包絡(luò)檢波得出的信號相位一致,對于全量程范圍內(nèi)的相干檢波操作,本設(shè)計對應(yīng)的電平范圍在-10~+10 V(這個范圍是可調(diào)的,此處是為了方便后面AD芯片檢測所選用的范圍),也就是說在可追蹤的信號范圍內(nèi),允許出現(xiàn)的并且能夠檢測的跟蹤信號電壓范圍在-10~+10 V。
跟蹤信號的控制實(shí)現(xiàn)是使用采集到的跟蹤信號實(shí)現(xiàn)需要的控制功能。跟蹤信號的控制實(shí)現(xiàn)主要包括四部分內(nèi)容:跟蹤信號的控制流程、跟蹤信號的濾波以及數(shù)字化、跟蹤信號驅(qū)動電機(jī)運(yùn)動、跟蹤信號控制中的反饋。跟蹤信號的控制流程介紹了使用跟蹤信號進(jìn)行跟蹤控制的整體流程;跟蹤信號的濾波以及數(shù)字化介紹了對跟蹤信號的軟件濾波以及模數(shù)轉(zhuǎn)換的實(shí)現(xiàn);跟蹤信號驅(qū)動電機(jī)運(yùn)動介紹了利用數(shù)字化后的跟蹤信號進(jìn)行電機(jī)控制的實(shí)現(xiàn);跟蹤信號控制中的反饋介紹了測控系統(tǒng)中的反饋機(jī)制,主要是測角反饋和跟蹤信號自身到系統(tǒng)的反饋。
跟蹤信號檢測電路采集到的方位差電壓ΔA′和俯仰差電壓ΔE′,經(jīng)過AD轉(zhuǎn)換得到數(shù)字化差電壓值Va和Ve。Va和Ve通過SPI總線傳遞給MCU,MCU首先對數(shù)字差信號進(jìn)行軟件濾波,然后利用MCU內(nèi)部的定時器產(chǎn)生PWM脈沖控制電機(jī)轉(zhuǎn)動,從而使天線向航空器方向轉(zhuǎn)動,并且利用PID的控制方式對系統(tǒng)控制進(jìn)行調(diào)整。系統(tǒng)運(yùn)行中,控制所需要的反饋參考信息來自實(shí)時變化的差電壓以及與電機(jī)同步的角度編碼器(基于旋轉(zhuǎn)變壓器)。
方位差電壓ΔA′和俯仰差電壓ΔE′是模擬量,其電壓范圍:-10~+10 V。該范圍的模擬電壓不能直接作為控制電機(jī)運(yùn)動的信號量使用,需要將差電壓進(jìn)行數(shù)字化,得到的數(shù)字化的差電壓信號作為MCU的控制依據(jù)間接控制電機(jī)轉(zhuǎn)動。
使用ADI公司的模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片AD7324實(shí)現(xiàn)了差電壓信號的數(shù)字化。AD7324是四通道、十二位的A/D轉(zhuǎn)換芯片,支持SPI數(shù)據(jù)傳輸方式,即MCU可通過SPI總線與AD7324進(jìn)行數(shù)據(jù)交互。AD7324可設(shè)置四種不同的電平轉(zhuǎn)換范圍:-10~+10 V,-5~+5 V,-2.5~+2.5 V,0~+10 V。為了滿足差電壓的范圍,選擇的電平采集范圍為-10~+10 V。MCU通過SPI總線設(shè)置AD7324的電平轉(zhuǎn)換范圍。A/D轉(zhuǎn)換電路如圖5所示。
圖5 差電壓數(shù)字化電路原理圖
AD822在該電路中作為跟隨器使用,提高轉(zhuǎn)換的準(zhǔn)確度;PA15、PC12、PC10和PC11是MCU與AD7324進(jìn)行SPI通信的引腳。
在實(shí)際的信號跟蹤中,經(jīng)過跟蹤信號檢測電路采集到的方位差電壓ΔA′和俯仰差電壓ΔE′會出現(xiàn)波動比較嚴(yán)重的情況,相應(yīng)的在經(jīng)過AD轉(zhuǎn)換后,得到的數(shù)字化數(shù)據(jù)也是會發(fā)生波動較大的情況。此處采用卡爾曼軟件濾波的方式來解決跟蹤信號波動較大的問題。根據(jù)卡爾曼濾波算法進(jìn)行跟蹤信號的差電壓進(jìn)行濾波,以方位差電壓ΔA′為例,具體代碼如下:
Vpre=Vopt;
Ppre=sqrt(Popt*Popt+ProceNoise*ProceNoise) ;
K=sqrt(Ppre*Ppre/(Popt*Popt+MeaNosie*MeaNoise));
Vopt=Vpre+K(Vmea-Vpre);
Popt=sqrt(1-K)*Ppre*Ppre);
其中,Vopt表示最優(yōu)差電壓值,Vpre為預(yù)測的差電壓值,Ppre為預(yù)測的差電壓誤差,K為卡爾曼增益,Popt為計算后得到的最優(yōu)差電壓誤差。
跟蹤信號驅(qū)動電機(jī)運(yùn)動主要介紹了利用采集到的跟蹤信號實(shí)際控制電機(jī)運(yùn)動,包括了兩部分內(nèi)容:跟蹤信號控制電機(jī)運(yùn)動的原理和跟蹤信號控制電機(jī)運(yùn)動的實(shí)現(xiàn)。
MCU通過向電機(jī)驅(qū)動器發(fā)送控制命令來驅(qū)動電機(jī)轉(zhuǎn)動,以此來帶動天線運(yùn)動。
MCU根據(jù)數(shù)字化后的方位差電壓ΔA和俯仰差電壓ΔE,分別對方位電機(jī)和俯仰電機(jī)進(jìn)行操作。由于方位運(yùn)動和俯仰運(yùn)動的控制方式是一樣的,所以此處以方位差電壓ΔA為例解釋方位運(yùn)動過程。
假設(shè)方位差電壓ΔA的數(shù)值為Va,Va的大小代表了天線的中軸指向與跟蹤目標(biāo)(航空器)的偏離程度。Va的絕對值越大,表示天線的中軸指向與跟蹤目標(biāo)的角度偏離越大,此時需要提高步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)動速度,并重新設(shè)置轉(zhuǎn)動角度;反之,Va的絕對值越小,表示天線的中軸指向與跟蹤目標(biāo)的角度偏離越小,此時需要降低步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)動速度,并重新設(shè)置轉(zhuǎn)動角度。Va的數(shù)值是可正可負(fù)的,其符號位用來判定步進(jìn)電機(jī)需要進(jìn)行轉(zhuǎn)動的方向,Va>0表示步進(jìn)電機(jī)需要進(jìn)行順時針轉(zhuǎn)動,Va<0表示步進(jìn)電機(jī)需要進(jìn)行逆時針轉(zhuǎn)動。
步進(jìn)電機(jī)的運(yùn)動依靠的是脈沖信號,MCU雖然可以產(chǎn)生脈沖信號,但驅(qū)動力有限,無法滿足步進(jìn)電機(jī)的動力要求,所以需要外加步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動器,通過控制電機(jī)驅(qū)動器間接實(shí)現(xiàn)對步進(jìn)電機(jī)的控制。利用MCU的通用I/O端口控制驅(qū)動器來決定電機(jī)轉(zhuǎn)動的方向、使能和釋放。
MCU內(nèi)部的定時器自帶PWM功能,可通過設(shè)置對應(yīng)的寄存器產(chǎn)生所需要的脈沖信號。設(shè)置的寄存器中比較關(guān)鍵的寄存器是預(yù)分頻寄存器和周期計數(shù)寄存器,這兩個寄存器決定了PWM的頻率。頻率計算如公式(3)所示:
(3)
式(3)中,PWM_f表示PWM的頻率,f表示產(chǎn)生PWM的定時器時鐘頻率,M+1表示預(yù)分頻值,T+1表示周期計數(shù)值。設(shè)定MCU(STM32F407IG)的定時器時鐘頻率f為MCU允許的最高的時鐘頻率168 MHz(整個系統(tǒng)運(yùn)行中,該值不改變),改變PWM_f就需要調(diào)整預(yù)分頻值和周期計數(shù)值。預(yù)分頻值M設(shè)置了f的分頻系數(shù),決定了周期計數(shù)值的單次計數(shù)的時間;周期計數(shù)值T設(shè)置了周期計數(shù)的次數(shù),決定了一個周期需要計數(shù)的次數(shù);而每個周期T+1等同于PWM的一個脈沖周期。
PWM_f的改變意味著步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)速的改變,相應(yīng)的天線的轉(zhuǎn)動速度也就會發(fā)生變化,PWM_f與天線轉(zhuǎn)動速度Vel的關(guān)系如公式(4)所示:
(4)
PWM_f為脈沖的頻率(Hz);Vel為天線轉(zhuǎn)動速度(°/s);K1為天線轉(zhuǎn)軸相對于電機(jī)轉(zhuǎn)軸的減速比;K2為電機(jī)驅(qū)動器的細(xì)分值,表示電機(jī)轉(zhuǎn)動一圈需要K2個脈沖。Vel需要用時間t和偏移角度S來確定,如公式(5)所示:
(5)
式(5)中,時間t取決于差電壓采集的頻率。偏移角度S是由差電壓的大小決定的,兩者的對應(yīng)關(guān)系需要通過實(shí)際的測試得到,此處以方位差電壓ΔA為例,求偏移角度S。在不跟蹤的情況下,只測正向偏離,得到方位差電壓ΔA和偏移角度S的關(guān)系如圖6所示。
圖6 方位差電壓ΔA和偏移角度S關(guān)系圖
如圖6所示,方位差電壓ΔA和偏移角度S是近似線性關(guān)系的,如式(6)所示:
S=K*ΔA+C
(6)
式(6)中,對于固定的系統(tǒng),比例因子K和零點(diǎn)漂移值是固定的。
MCU輸出的控制信號驅(qū)動力較小,需要經(jīng)過電流放大后傳輸給電機(jī)驅(qū)動器,如圖7所示。
圖7 控制信號電流放大電路原理圖
信號TIM3_CH1是MCU定時器的輸出脈沖,通過電流放大后電路后,產(chǎn)生MOT1_P脈沖信號送到電機(jī)驅(qū)動器進(jìn)行方位電機(jī)的運(yùn)動控制。信號MOT_DIR1是MCU的通用I/O,經(jīng)過電流放大電路后產(chǎn)生MOT1_DIR信號送到電機(jī)驅(qū)動器,用來控制方位電機(jī)的運(yùn)動方向。信號MOT_EN1是MCU的通用I/O,經(jīng)過電流放大電路后產(chǎn)生MOT1_EN信號送到電機(jī)驅(qū)動器,用來控制方位電機(jī)的釋放與使能。另外的三路信號用來控制俯仰電機(jī)驅(qū)動器。
對于實(shí)時的自動控制系統(tǒng),為了保證控制的可靠性,一般需要將系統(tǒng)設(shè)計成閉環(huán)控制。對于轉(zhuǎn)臺的轉(zhuǎn)動,僅靠脈沖計數(shù)的方式計算角度是不可靠的,需要使用旋轉(zhuǎn)變壓器采集轉(zhuǎn)動的實(shí)際角度,確保位置的可靠性。
旋轉(zhuǎn)變壓器是通過激勵信號和激磁信號進(jìn)行控制的,需要使用信號解析模塊HRDC2754-414對旋轉(zhuǎn)變壓器進(jìn)行解析。旋轉(zhuǎn)變壓器解析電路設(shè)計如圖8。
圖8 旋轉(zhuǎn)變壓器信號解析電路原理圖
其中RHi和RLo是旋轉(zhuǎn)變壓器和HRDC2754-414共用的激勵信號,該組信號必須是來自同一個激勵源,SA_1、SA_2、SA_3、SA_4是由旋轉(zhuǎn)變壓器產(chǎn)生的激磁信號,HRDC2754-414可通過這四個信號解析出實(shí)際的角度數(shù)值,DataAIn_1 -- DataAIn_14表示了旋變角度的數(shù)值,直接和MCU的I/O相連,二進(jìn)制表示方式,通過每一位的電平高低來確定該位的數(shù)值,這樣可得到14 Bit的二進(jìn)制數(shù),經(jīng)過換算可得到實(shí)際的角度值。
對于信號跟蹤控制系統(tǒng),關(guān)鍵的功能是在航空器運(yùn)動過程中,實(shí)現(xiàn)天線中軸與航空器之間保持一個基本對準(zhǔn)的狀態(tài)。所謂的對準(zhǔn)用數(shù)字量表示為差電壓Δ隨著時間t保持一個穩(wěn)定的值K,并且K值是一個比較小的值。
通過實(shí)驗(yàn),得到差電壓與時間t的關(guān)系,如圖9所示。
圖9 差電壓實(shí)時檢測圖
如圖9所示,跟蹤過程中,方位差電壓和俯仰差電壓基本在1 V以內(nèi)變化,表示天線的電軸與航空器之間的偏移角度是比較小的,基本滿足跟蹤過程中實(shí)時對準(zhǔn)的要求。
[1] Sullivan A,許福仁. 跟蹤天線系統(tǒng)的過去、現(xiàn)在和未來[J]. 國外導(dǎo)彈與航空運(yùn)載器,1990,10:35-45.
[2] 宋曉雪. 基于船用導(dǎo)航雷達(dá)接收機(jī)濾波電路設(shè)計[D].西安:西安科技大學(xué),2013.
[3] 魏朋濤. 基于ARM的伺服控制器研發(fā)[D].沈陽:中國科學(xué)院研究生院(沈陽計算技術(shù)研究所),2016.
[4] 童 楨. 直流無刷電機(jī)控制器設(shè)計[D].南昌:南昌大學(xué),2013.
[5] 方 旭. 基于ARM的多通道步進(jìn)電機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計[D].西南交通大學(xué),2014.
[6] 周金明. 航空發(fā)射遙測遙控數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)的抗干擾研究[D].重慶:重慶大學(xué),2008.
[7] 李文真. 基于STM32的步進(jìn)電機(jī)伺服系統(tǒng)的研究與設(shè)計[D].西安:西安工程大學(xué),2015.
[8] 高艷艷. 多通道步進(jìn)電機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計[D].西南交通大學(xué),2013.
[9] 章烈剽. 基于單片機(jī)的高精度步進(jìn)電機(jī)控制研究[D].武漢:武漢理工大學(xué),2007.
[10] 宋迎春. 動態(tài)定位中的卡爾曼濾波研究[D].長沙:中南大學(xué),2006.
[11] 朱佳娜. 步進(jìn)電機(jī)多軸運(yùn)動控制系統(tǒng)的研究[D].成都:四川大學(xué),2004.
[12] 凡守濤. 單脈沖氣象雷達(dá)系統(tǒng)分析與設(shè)計[D].西安:西安電子科技大學(xué),2013.
Design of Radar Signal Tracking Control System Based on STM32
Yin Peng, Cui Gengshen, Ling Ming, Huang Tinghui, He Wen
(School of Computer Science and Engineering,Guilin University of Electronic Technology,Guilin 541004,China)
The radar signal tracking control system is an important part of the airborne measurement and control system.In order to ensure that the antenna can be aligned with the aircraft in real time, and ensure the stability and real-time of the communication, a radar signal tracking control system based on STM32 is designed.The STM32F407IG control chip is used as the processor of the signal tracking control system.The desired control action is determined by processing the azimuth difference voltage ΔA signal and the pitch difference voltage ΔE signal from the four phase modulation receiver.In order to ensure the reliability of the azimuth difference voltage ΔA signal and the pitch difference voltage ΔE signal, the hardware and software filter are designed.PWM pulse function is used to control the stepper motor rotation, and the motor can be used to control the motor precision and speed.To improve the reliability and real-time performance of the differential voltage signal by using the high precision and high speed ADC.Real time feedback is used to form the closed loop control to ensure the reliability of motion.Through repeatedly debugging and testing of software and hardware, the receiver output voltage range difference ΔA and pitch difference voltage ΔE level remained at relatively low range, and communication is normal and stable for a long time.This proves that the radar signal tracking control system realizes the tracking control of the aircraft.
signal tracking control; STM32; difference voltage; PWM pulse; closed loop control
2017-02-01;
2017-02-27。
國家自然科學(xué)基金資助項(xiàng)目(61063040);廣西可信軟件重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室(桂林電子科技大學(xué))開放課題資助項(xiàng)目。
尹 鵬(1990-),男,山東濟(jì)南人,碩士生,主要從事嵌入式物在聯(lián)網(wǎng)中的應(yīng)用。
1671-4598(2017)08-0112-04
10.16526/j.cnki.11-4762/tp.2017.08.029
TP273
A
崔更申(1970-),男,廣西桂林人,博士,副教授,主要從事嵌入式及應(yīng)用的研究。