一種月面巡視器測(cè)月雷達(dá)遙測(cè)、遙控地檢裝置制造方法
【專(zhuān)利摘要】本實(shí)用新型公開(kāi)了一種月面巡視器測(cè)月雷達(dá)遙測(cè)、遙控地檢裝置。使用本實(shí)用新型能夠?yàn)闇y(cè)月雷達(dá)提供一次母線(xiàn)電源及多路二次電源；能夠?qū)?6路遙測(cè)量進(jìn)行采集，并能夠?qū)嵤?路遙控指令發(fā)送功能，同時(shí)，采用參數(shù)注入和回讀的總線(xiàn)和科學(xué)數(shù)據(jù)回傳總線(xiàn)分開(kāi)，這樣更有利于在測(cè)試和調(diào)試過(guò)程中對(duì)測(cè)月雷達(dá)相關(guān)信息的準(zhǔn)確獲取，同時(shí)利于問(wèn)題的定位和監(jiān)測(cè)，有利保障測(cè)月雷達(dá)的測(cè)試和調(diào)試實(shí)施和開(kāi)展。本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)緊湊，功能靈活。
【專(zhuān)利說(shuō)明】一種月面巡視器測(cè)月雷達(dá)遙測(cè)、遙控地檢裝置

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及數(shù)據(jù)采集【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及一種月面巡視器測(cè)月雷達(dá)遙測(cè)、遙控地檢裝置。

【背景技術(shù)】
[0002]月面巡視器測(cè)月雷達(dá)是世界上首個(gè)基于巡視器行走過(guò)程中對(duì)月表結(jié)構(gòu)進(jìn)行動(dòng)態(tài)探測(cè)的設(shè)備，其搭載兩個(gè)頻段天線(xiàn)，實(shí)現(xiàn)巡視器路線(xiàn)上次表層結(jié)構(gòu)探測(cè)的科學(xué)目標(biāo)。然而測(cè)月雷達(dá)研制過(guò)程中，需要使用遙測(cè)、遙控地檢裝置(以下簡(jiǎn)稱(chēng)地檢裝置)來(lái)完成對(duì)應(yīng)星上設(shè)備的功能，例如:數(shù)據(jù)注入、工作指令注入、科學(xué)數(shù)據(jù)下傳、遙測(cè)數(shù)據(jù)下傳等任務(wù)。這些遙控、遙測(cè)和科學(xué)數(shù)據(jù)傳輸?shù)热蝿?wù)是由星上平臺(tái)其他設(shè)備提供的，如數(shù)據(jù)注入、指令注入是由綜合電子設(shè)備接收地面注入后，轉(zhuǎn)發(fā)給載荷電控箱公用單元，再由載荷電控箱公用單元的CPU通過(guò)總線(xiàn)注入給測(cè)月雷達(dá)主控FPGA。同樣，測(cè)月雷達(dá)的科學(xué)數(shù)據(jù)由載荷電控箱CPU讀取并轉(zhuǎn)發(fā)給綜合電子設(shè)備，由綜合電子設(shè)備通過(guò)探測(cè)器平臺(tái)的測(cè)控天線(xiàn)發(fā)回地面。
[0003]測(cè)月雷達(dá)在調(diào)試和測(cè)試過(guò)程中無(wú)法依靠星上其他設(shè)備研制者提供相關(guān)設(shè)備供其使用，因此，面對(duì)測(cè)月雷達(dá)地面調(diào)試與測(cè)試需求，需要研制適合測(cè)月雷達(dá)配合使用的專(zhuān)用地檢裝置，而目前一般性的數(shù)據(jù)采集設(shè)備不具備這么復(fù)雜的需求于一體，如既要實(shí)施多規(guī)格電源變換，又有多路遙測(cè)，同時(shí)還進(jìn)行內(nèi)外部供電開(kāi)關(guān)切換以及科學(xué)數(shù)據(jù)回傳總線(xiàn)和數(shù)據(jù)注入總線(xiàn)需獨(dú)立分開(kāi)，因此沒(méi)有可供使用技術(shù)方案，無(wú)法解決測(cè)月雷達(dá)型號(hào)研制中的調(diào)試和測(cè)試問(wèn)題。所以，本實(shí)用新型是解決測(cè)月雷達(dá)電子學(xué)箱部分調(diào)試和測(cè)試時(shí)所需地檢裝置的設(shè)計(jì)方案，切實(shí)保障測(cè)月雷達(dá)的順利研制。
實(shí)用新型內(nèi)容
[0004]有鑒于此，本實(shí)用新型提供了一種月面巡視器測(cè)月雷達(dá)遙測(cè)、遙控地檢裝置，能夠解決測(cè)月雷達(dá)各研制階段進(jìn)行測(cè)試和調(diào)試所需設(shè)備支持，為型號(hào)任務(wù)研制提供保障。
[0005]本實(shí)用新型包括繼電器電路、電源電路、遙測(cè)電路、FPGA、CAN總線(xiàn)電路、網(wǎng)絡(luò)接口電路、J1接插件和DB25連接器；其中，繼電器電路的輸入端與電源電路、FPGA和DB25連接器的輸出端連接，其輸出端與J1接插件、電源電路的輸入端連接；FPGA的輸入端與遙測(cè)電路、CAN總線(xiàn)電路、網(wǎng)絡(luò)接口電路、J1接插件的輸出端連接，其輸出端與遙測(cè)電路、CAN總線(xiàn)電路、網(wǎng)絡(luò)接口電路、J1接插件的輸入端連接；遙測(cè)電路的輸入端還與J1接插件的輸出端、測(cè)月雷達(dá)的測(cè)控信道連接；CAN總線(xiàn)電路通過(guò)CAN總線(xiàn)與上位機(jī)連接，網(wǎng)絡(luò)接口電路通過(guò)網(wǎng)線(xiàn)與上位機(jī)(PC)連接，J1接插件通過(guò)配套接插件JP與測(cè)月雷達(dá)連接，DB25連接器的輸入端與外部的供電電源連接。
[0006]其中，所述繼電器電路包括6個(gè)繼電器REY1?REY6，REY1繼電器的指令電壓輸入端與DB25連接器輸出的28V指令電壓RC28V_W連接，REY1繼電器的信號(hào)輸入端與DB25連接器輸出的輸入28V電壓連接，REY1繼電器的指令線(xiàn)端與DB25連接器輸出的指令線(xiàn)DJ_ON、DJ_OFF連接，REY1繼電器的輸出為28V電源RC_28V+，輸出至J1接插件；
[0007]REY2繼電器、REY3繼電器的指令電源端與DB25連接器輸出的RC28V_W外部指令電壓連接，REY2繼電器、REY3繼電器的指令線(xiàn)端與DB25連接器輸出的指令線(xiàn)CYP_N、CYP_W連接，REY2繼電器的信號(hào)輸入端與DB25連接器輸出的CY+3.3V_W、CY+5V_W，電源電路輸出的DJ+3.3V、DJ+5V連接，REY3繼電器的信號(hào)輸入端與DB25連接器輸出的CY+12V_W、CY-12V_ff,電源電路輸出的DJ+12V、DJ-12V連接，REY2繼電器的輸出為CY+5V和CY+3.3V，REY3繼電器的輸出為CY+12V和CY-12V ；
[0008]REY4繼電器的指令電源端和信號(hào)輸入端與REY1繼電器輸出的RC_28V+連接，REY4繼電器的輸出為一次電源PS28V+，輸出至J1接插件；REY5繼電器、REY6繼電器的指令電源端與REY1繼電器輸出的RC_28V+連接，REY5繼電器、REY6繼電器的信號(hào)輸入端分別與REY2繼電器、REY3繼電器的輸出端連接，REY4繼電器、REY5繼電器、REY6繼電器的指令線(xiàn)端與FPGA輸出的指令線(xiàn)CYR_ON和CYR_OFF連接，REY5繼電器、REY6繼電器的輸出與J1接插件連接。
[0009]所述電源電路為DC-DC模塊，包括電源模塊MHF2812D、電源模塊MHV2805S和電源規(guī)整芯片LT1085 ;其中，電源模塊MHF2812D接受繼電器電路傳輸?shù)腞C_28V+電壓，變換獲得±12V電源輸出；電源模塊MHV2805S接受電源模塊MHF2812D所產(chǎn)生的+12V，變換獲得5.4V電源輸出；電源規(guī)整芯片LT1085接受電源模塊MHV2805S產(chǎn)生的5.4V，調(diào)節(jié)輸出DJ+3.3V規(guī)格電壓。
[0010]所述遙測(cè)電路由多路器ADG1606和ADS7818構(gòu)成，其中，地檢裝置的5種電源電壓經(jīng)分壓電路、限幅電路與多路開(kāi)關(guān)的輸入連接；地檢裝置的5種電源電流經(jīng)取樣電阻、限幅電路與多路開(kāi)關(guān)的輸入連接；2路PRF遙測(cè)電壓經(jīng)J1接插件、限幅電路與多路開(kāi)關(guān)的輸入連接；2路HV遙測(cè)電壓經(jīng)J1接插件、限幅電路與多路開(kāi)關(guān)的輸入連接；4路溫度待遙測(cè)信號(hào)經(jīng)J1接插件、溫度電阻分壓電路、限幅電路與多路開(kāi)關(guān)的輸入連接；多路開(kāi)關(guān)由多路地址選擇信號(hào)輸入將某一路遙測(cè)量輸出到模數(shù)轉(zhuǎn)換器ADC電路，經(jīng)數(shù)模轉(zhuǎn)換后輸出。
[0011]有益效果:
[0012]采用該設(shè)計(jì)方式的地檢裝置，不僅結(jié)構(gòu)緊湊，而且功能靈活，能夠?yàn)闇y(cè)月雷達(dá)提供一次母線(xiàn)電源及多路二次電源:當(dāng)采用地檢設(shè)備內(nèi)部供電時(shí)，測(cè)月雷達(dá)的電源來(lái)源于地檢設(shè)備的電源電路輸出；采用外部供電時(shí)直接由外部電源設(shè)備提供，通過(guò)多個(gè)該繼電器組合形成多路不同規(guī)格電源的通斷切換操作；能夠?qū)?6路遙測(cè)量(如電流、電壓、PRF等遙測(cè)量)進(jìn)行采集；能夠?qū)嵤?路遙控指令(繼電器指令驅(qū)動(dòng)要求:驅(qū)動(dòng)電流多200mA，指令高電平寬度80ms±10ms)發(fā)送功能。同時(shí)，采用參數(shù)注入和回讀的總線(xiàn)和科學(xué)數(shù)據(jù)回傳總線(xiàn)分開(kāi)，其中，地檢裝置的遙測(cè)參數(shù)、工程參數(shù)、數(shù)據(jù)注入采用CAN總線(xiàn)電路與上位機(jī)進(jìn)行通訊，測(cè)月雷達(dá)產(chǎn)生的科學(xué)數(shù)據(jù)由地檢裝置讀取并采用網(wǎng)絡(luò)接口電路發(fā)送至上位機(jī)，這樣更有利于在測(cè)試和調(diào)試過(guò)程中對(duì)測(cè)月雷達(dá)相關(guān)信息的準(zhǔn)確獲取，同時(shí)利于問(wèn)題的定位和監(jiān)測(cè)，有利保障測(cè)月雷達(dá)的測(cè)試和調(diào)試實(shí)施和開(kāi)展。

【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0013]圖1為地檢裝置硬件框圖。
[0014]圖2為地檢裝置外圍連接關(guān)系圖。
[0015]圖3為地檢裝置繼電器電路結(jié)構(gòu)圖。
[0016]圖4為地檢裝置中遙測(cè)電路電路圖。
[0017]圖5為地檢裝置中CAN總線(xiàn)電路電路圖。
[0018]圖6為地檢裝置中網(wǎng)絡(luò)接口電路電路圖。
[0019]圖7為地檢裝置單片機(jī)處理流程圖。
[0020]圖8為地檢裝置FPGA處理流程圖。

【具體實(shí)施方式】
[0021]下面結(jié)合附圖并舉實(shí)施例，對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行詳細(xì)描述。
[0022]本實(shí)用新型提供了一種月面巡視器測(cè)月雷達(dá)遙測(cè)、遙控地檢裝置，其硬件組成如圖1所示，包括電源電路、繼電器電路、遙測(cè)電路、FPGA、CAN總線(xiàn)電路、網(wǎng)絡(luò)接口電路、J1接插件和DB25連接器，其中，繼電器電路與電源電路、FPGA、J1接插件和DB25連接器連接；FPGA與遙測(cè)電路、CAN總線(xiàn)電路、網(wǎng)絡(luò)接口電路、J1接插件連接；遙測(cè)電路還與J1接插件連接；CAN總線(xiàn)電路通過(guò)CAN總線(xiàn)與上位機(jī)連接，網(wǎng)絡(luò)接口電路通過(guò)網(wǎng)線(xiàn)與上位機(jī)(PC)連接，J1接插件通過(guò)配套接插件與測(cè)月雷達(dá)連接，DB25連接器與外部的供電電源連接，如圖2所示，用于完成測(cè)月雷達(dá)數(shù)據(jù)注入、遙測(cè)參數(shù)回傳、供電和電源開(kāi)和關(guān)、高壓開(kāi)和關(guān)、遙測(cè)量采集打包組織、測(cè)月雷達(dá)科學(xué)數(shù)據(jù)讀取并組包回傳功能。
[0023]其中，繼電器電路用于為測(cè)月雷達(dá)設(shè)備提供電源供電的開(kāi)和關(guān)切換操作，由于測(cè)月雷達(dá)內(nèi)部有多種電源規(guī)格，為配合測(cè)試測(cè)月雷達(dá)每路電源的負(fù)載情況以及方便野外試驗(yàn)時(shí)供電需求，將地檢裝置的供電輸入設(shè)計(jì)為兩種提供方式:一種需經(jīng)過(guò)地檢裝置進(jìn)行變換獲得二次電源輸出，提供給測(cè)月雷達(dá)工作，該方式有利于野外試驗(yàn)、調(diào)試設(shè)備時(shí)使用；另外一種則是直接通過(guò)外部輸入，方便測(cè)量測(cè)月雷達(dá)每路電源的負(fù)載情況。繼電器電路設(shè)計(jì)框圖見(jiàn)圖3，其包括6個(gè)繼電器REY1?REY6，其中RC28V_W為外部輸入的28V指令電壓，其通過(guò)DB25連接器301與REY1繼電器302指令電壓輸入端連接，輸入28V電壓為外部電源直接提供的28V電壓，經(jīng)DB25連接器301與REY1繼電器302的信號(hào)輸入端連接，作為設(shè)備工作時(shí)使用的一次電源。REY1繼電器302實(shí)現(xiàn)地檢裝置本板所需一次電源28V(即RC_28V+)開(kāi)啟或關(guān)閉操作功能。另外，指令線(xiàn)DJ_ON、DJ_OFF通過(guò)DB25連接器與REY1繼電器的指令線(xiàn)端連接，指令線(xiàn)DJ_ON實(shí)現(xiàn)地檢裝置一次電源28V開(kāi)啟操作，指令線(xiàn)DJ_OFF實(shí)現(xiàn)地檢裝置一次電源28V的關(guān)閉操作。REY1繼電器302輸出為28V電源RC_28V+。REY2繼電器303、REY3繼電器304是實(shí)現(xiàn)測(cè)月雷達(dá)外部供電切換操作功能。RC28V_W外部指令電壓輸入經(jīng)DB25連接器301與REY2繼電器303、REY3繼電器304指令電源端連接，指令線(xiàn)CYP_N、CYP_ff經(jīng)DB25連接器301與REY2繼電器303、REY3繼電器304指令線(xiàn)端連接。指令線(xiàn)CYP_N實(shí)現(xiàn)測(cè)月雷達(dá)供電來(lái)源于地檢裝置的電源電路操作功能。指令線(xiàn)CYP_W實(shí)現(xiàn)測(cè)月雷達(dá)供電來(lái)源于地檢裝置的外部電源操作功能。CY+3.3V_W、CY+5V_W、CY+12V_W、CY-12V_W分別為外部電源提供的 +3.3V、+5V、+12V、-12V 電壓輸入，DJ+3.3V、DJ+5V、DJ+12V、DJ-12V 為地檢裝置本板經(jīng)電源電路產(chǎn)生的+3.3V、+5V、+12V、-12V電壓輸入。CY+3.3V_W、CY+5V_W、CY+12V_W、CY-12V_ff 經(jīng) DB25 連接器，DJ+3.3V、DJ+5V、DJ+12V、DJ-12V 分別與 REY2 繼電器303、REY3繼電器304信號(hào)輸入端連接。當(dāng)指令線(xiàn)CYP_N被驅(qū)動(dòng)后，則測(cè)月雷達(dá)供電采用地檢裝置提供的二次電源工作；當(dāng)指令線(xiàn)0￥?_胃被驅(qū)動(dòng)后，測(cè)月雷達(dá)供電采用外部電源工作；而REY4、REY5、REY6繼電器是實(shí)現(xiàn)對(duì)測(cè)月雷達(dá)電源供電開(kāi)啟與關(guān)閉功能電路。經(jīng)REY1繼電器302輸出的RC_28V+與REY4繼電器305指令電源端及信號(hào)輸入端連接，形成測(cè)月雷達(dá)工作所需的一次電源PS28V+。由REY2繼電器303、REY3繼電器304輸出的CY+5V、CY+3.3V、CY+12V、CY-12V分別與REY5繼電器306、REY6繼電器307的信號(hào)輸入端連接。REY4繼電器305、REY5繼電器306、EY6繼電器307輸出信號(hào)端與J1接插件連接。指令線(xiàn)CYR_ON和CYR_OFF由FPGA的10 口驅(qū)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)測(cè)月雷達(dá)加電和斷電操作功能。繼電器型號(hào)為2JB2-1。
[0024]電源電路采用DC-DC模塊來(lái)形成測(cè)月雷達(dá)采用地檢裝置供電時(shí)所需多種規(guī)格的二次電源電壓+/_12V、5V、3.3V，通過(guò)地檢設(shè)備的電源電路可以方便地為測(cè)月雷達(dá)提供上述規(guī)格的電源使用。電源電路接收繼電器電路中REY1繼電器302電路傳輸?shù)腞C_28V+電壓，形成地檢裝置的28V電源，供電源電路做二次電源變換使用。測(cè)月雷達(dá)工作時(shí)需要4種規(guī)格的電壓:±12V、5.4V和3.6V。采用interpoint公司的電源模塊MHF2812D通過(guò)28V電源輸入，經(jīng)變換后分別獲得±12V電源輸出，該電源模塊功率達(dá)15W，可滿(mǎn)足負(fù)載的需要。另夕卜，將電源模塊MHF2812D所產(chǎn)生的+12V，通過(guò)電源模塊MHV2805S變換獲得5.4V電源輸出，功率能達(dá)到15W，滿(mǎn)足技術(shù)要求。從而形成了地檢裝置的二次電源01+12￥、01-12￥、01+5￥;由5.4V通過(guò)電源規(guī)整芯片LT1085可調(diào)輸出的形成DJ+3.3V的規(guī)格電壓。
[0025]遙測(cè)電路采用多路器ADG1606和ADS7818構(gòu)成，用于對(duì)地檢裝置產(chǎn)生的多種規(guī)格電源電壓和電流以及測(cè)月雷達(dá)輸入的8路遙測(cè)量進(jìn)行遙測(cè)采集，以便在測(cè)月雷達(dá)調(diào)試和測(cè)試過(guò)程中，監(jiān)測(cè)其工作狀態(tài)。遙測(cè)電路的電路圖框圖如圖4所示。所述的地檢裝置形成的5種電源電壓連接到分壓電路401的輸入端，由分壓電路401形成5路遙測(cè)電壓1。而分壓電路401輸出與限幅電路404輸入連接，限幅電路404輸出與多路開(kāi)關(guān)409多路輸入連接。增加一級(jí)限幅電路404有利于保護(hù)多路開(kāi)關(guān)。所述的地檢裝置形成的5種電源電流連接到取樣電阻電路402的輸入端，由取樣電阻電路402形成5路遙測(cè)電壓2。而取樣電阻電路402輸出與限幅電路405輸入連接，經(jīng)限幅電路405輸出與多路開(kāi)關(guān)409輸入連接。2路PRF (脈沖重復(fù)頻率)遙測(cè)電壓3經(jīng)J1接插件308與限幅電路406輸入連接。2路HV (高壓)遙測(cè)電壓4經(jīng)J1接插件308與限幅電路407輸入連接，4路溫度待遙測(cè)信號(hào)經(jīng)J1接插件與溫度電阻分壓電路403輸入連接，經(jīng)分壓后形成4路遙測(cè)電壓4，并輸入到多路開(kāi)關(guān)409。所述的多路開(kāi)關(guān)409由多路地址選擇信號(hào)輸入確定某一路遙測(cè)量被選通并輸出到模數(shù)轉(zhuǎn)換器ADC電路410中進(jìn)行數(shù)字化，從而獲得量化后的遙測(cè)量結(jié)果。
[0026]該電路設(shè)計(jì)需考慮到測(cè)月雷達(dá)在月面工作過(guò)程中，其溫度變化范圍影響，從而導(dǎo)致遙測(cè)電壓3的范圍變化有可能超過(guò)多路開(kāi)關(guān)量程。同時(shí)，對(duì)其他各路遙測(cè)信號(hào)均增加相應(yīng)的限幅電路保護(hù)，避免影響多路開(kāi)關(guān)和模數(shù)轉(zhuǎn)換器。相應(yīng)元器件選用均采用軍溫等級(jí)器件。
[0027]地檢設(shè)備采用兩條獨(dú)立總線(xiàn):CAN總線(xiàn)和網(wǎng)絡(luò)總線(xiàn)。CAN總線(xiàn)用于遙控參數(shù)注入，遙測(cè)參數(shù)下傳。網(wǎng)絡(luò)總線(xiàn)用于測(cè)月雷達(dá)的科學(xué)數(shù)據(jù)下傳。CAN總線(xiàn)采用了單片機(jī)89C55作為控制器，控制SJA1000完成CAN消息的接收和發(fā)送。單片機(jī)89C55接收到來(lái)自CAN總線(xiàn)消息，并解析消息。若解析后的內(nèi)容為測(cè)月雷達(dá)參數(shù)注入或工作指令，則轉(zhuǎn)發(fā)給地檢設(shè)備上的FPGA，并由其注入給測(cè)月雷達(dá)。若是測(cè)月雷達(dá)電源開(kāi)關(guān)或高壓開(kāi)關(guān)指令，則由地檢設(shè)備FPGA直接產(chǎn)生指令譯碼，驅(qū)動(dòng)10 口形成指令線(xiàn)驅(qū)動(dòng)脈沖給測(cè)月雷達(dá)，控制其電源或高壓開(kāi)和關(guān)操作。若是地檢設(shè)備自身電源開(kāi)和關(guān)指令，則由FPGA直接驅(qū)動(dòng)10 口形成指令線(xiàn)驅(qū)動(dòng)脈沖給地檢設(shè)備的繼電器驅(qū)動(dòng)電路完成開(kāi)和關(guān)操作。
[0028]網(wǎng)絡(luò)總線(xiàn)用于大數(shù)據(jù)量的科學(xué)數(shù)據(jù)傳輸，摒棄星上設(shè)備慣用LVDS總線(xiàn)的設(shè)計(jì)方式，以滿(mǎn)足測(cè)月雷達(dá)野外冰川試驗(yàn)結(jié)構(gòu)可靠性的需求。由地檢設(shè)備的FPGA做網(wǎng)絡(luò)總線(xiàn)控制器，控制總線(xiàn)協(xié)議芯片W5100實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)總線(xiàn)功能。其電路上由網(wǎng)絡(luò)總線(xiàn)電路和FPGA構(gòu)成。
[0029]CAN總線(xiàn)電路用來(lái)傳輸注入給雷達(dá)的工程參數(shù)和回讀測(cè)月雷達(dá)參數(shù)及遙測(cè)量。電路構(gòu)成見(jiàn)圖5。由于FPGA為3.3V工作電壓器件，與單片機(jī)(MCU)之間進(jìn)行信號(hào)交互時(shí)，需采用一級(jí)緩沖隔離。因此FPGA經(jīng)接口隔離電路501與單片機(jī)(89C55)電路502之間進(jìn)行連接，主要包括5位地址、8位數(shù)據(jù)線(xiàn)，讀、寫(xiě)、地址鎖存，接口隔離電路方向控制線(xiàn)。單片機(jī)電路502總線(xiàn)掛接SJA1000電路503，并經(jīng)過(guò)CAN總線(xiàn)將工程參數(shù)和遙測(cè)參數(shù)發(fā)送到上位機(jī)(PC).同時(shí)單片機(jī)電路502接收來(lái)自上位機(jī)PC經(jīng)CAN總線(xiàn)注入的參數(shù)，并將該參數(shù)由FPGA轉(zhuǎn)發(fā)到測(cè)月雷達(dá)上。
[0030]測(cè)月雷達(dá)需進(jìn)行野外測(cè)試實(shí)驗(yàn)，同時(shí)傳輸大數(shù)據(jù)量的總線(xiàn)接口中，主要有PCI總線(xiàn)接口，LVDS總線(xiàn)接口，USB總線(xiàn)接口以及網(wǎng)絡(luò)總線(xiàn)接口。但前三者均有不利之處，不適合測(cè)月雷達(dá)野外操作使用。因此采用網(wǎng)絡(luò)總線(xiàn)接口，這與衛(wèi)星設(shè)備采用LVDS總線(xiàn)來(lái)傳輸大數(shù)據(jù)量不同。網(wǎng)絡(luò)接口電路是完成測(cè)月雷達(dá)科學(xué)數(shù)據(jù)傳輸使用，地檢裝置FPGA接收測(cè)月雷達(dá)的科學(xué)數(shù)據(jù)，并將科學(xué)數(shù)據(jù)通過(guò)網(wǎng)絡(luò)接口傳送到上位機(jī)(PC)，其他數(shù)據(jù)，如遙測(cè)數(shù)據(jù)、工程參數(shù)、參數(shù)數(shù)據(jù)注入，只通過(guò)CAN總線(xiàn)傳輸，不從該接口傳輸。硬件電路框圖見(jiàn)圖6。測(cè)月雷達(dá)產(chǎn)生的科學(xué)數(shù)據(jù)經(jīng)地檢裝置FPGA XC3S400電路601讀取，并緩存于地檢裝置的FPGA內(nèi)部塊RAM中。地檢裝置FPGA XC3S400電路601再將科學(xué)數(shù)據(jù)寫(xiě)入網(wǎng)絡(luò)接口芯片W5100，并設(shè)置網(wǎng)絡(luò)接口芯片W5100將科學(xué)數(shù)據(jù)經(jīng)網(wǎng)絡(luò)總線(xiàn)發(fā)送到上位機(jī)PC。
[0031]地檢裝置的FPGA是地檢裝置的主控邏輯，負(fù)責(zé)各部分電路的控制和來(lái)自單片機(jī)注入?yún)?shù)、指令的轉(zhuǎn)發(fā)任務(wù)，并協(xié)調(diào)各個(gè)功能部分的控制與時(shí)序配合過(guò)程。將單片機(jī)寫(xiě)入的參數(shù)轉(zhuǎn)發(fā)給測(cè)月雷達(dá)，并定期回讀測(cè)月雷達(dá)的遙測(cè)參數(shù)，保存于FPGA內(nèi)部的塊RAM中。單片機(jī)定期從FPGA讀取遙測(cè)參數(shù)且通過(guò)CAN總線(xiàn)回傳給上位機(jī)PC。同時(shí)FPGA根據(jù)注入繼電器指令內(nèi)容確定繼電器電路的驅(qū)動(dòng)控制情況。控制遙測(cè)電路中的多路器和ADC采集，遙測(cè)數(shù)據(jù)由單片機(jī)來(lái)讀取，并通過(guò)CAN總線(xiàn)發(fā)送到上位機(jī)PC.當(dāng)測(cè)月雷達(dá)有新的科學(xué)數(shù)據(jù)時(shí)，F(xiàn)PGA讀取科學(xué)數(shù)據(jù)并由網(wǎng)絡(luò)總線(xiàn)發(fā)送到上位機(jī)PC。當(dāng)接收到CAN總線(xiàn)注入的參數(shù)后，直接轉(zhuǎn)發(fā)給測(cè)月雷達(dá)；無(wú)參數(shù)注入時(shí)，負(fù)責(zé)讀取測(cè)月雷達(dá)工作參數(shù)和遙測(cè)量并存放在地檢裝置FPGA內(nèi)部的塊RAM中，等待CAN總線(xiàn)電路的單片機(jī)電路502定時(shí)讀走。地檢裝置完成測(cè)月雷達(dá)工作參數(shù)操作后，進(jìn)行測(cè)月雷達(dá)科學(xué)數(shù)據(jù)狀態(tài)字的讀取，以便識(shí)別是否有科學(xué)數(shù)據(jù)產(chǎn)生。若測(cè)月雷達(dá)有科學(xué)數(shù)據(jù)，則讀取科學(xué)數(shù)據(jù)存放于地檢裝置的FPGA內(nèi)部的塊RAM中，緩存完成后，再通過(guò)網(wǎng)口傳輸給上位機(jī)PC。本實(shí)用新型的FPGA采用Xilinx公司的spartan3系列的XC3S400。
[0032]地檢裝置板級(jí)程序包括FPGA主控邏輯和單片機(jī)程序:二者需要協(xié)調(diào)工作，單片機(jī)接收到上位機(jī)PC經(jīng)CAN總線(xiàn)的注入的雷達(dá)參數(shù)后，需要轉(zhuǎn)發(fā)給地檢裝置的FPGA，再由該FPGA注入到測(cè)月雷達(dá)中。單片機(jī)還需要定時(shí)讀取經(jīng)地檢裝置FPGA回讀到的雷達(dá)參數(shù)和遙測(cè)量值，并打包通過(guò)CAN總線(xiàn)回送給上位機(jī)PC。單片機(jī)與地檢裝置FPGA之間信號(hào)交互是異步的。地檢裝置的FPGA程序需要考慮異步信號(hào)的同步化。同時(shí)要求FPGA作為地檢設(shè)備的主控制器，不能采用單片機(jī)做主控制器。主要是單片機(jī)運(yùn)行速度非常慢，完成各項(xiàng)任務(wù)所耗費(fèi)時(shí)間周期過(guò)大，不利于野外試驗(yàn)。
[0033]單片機(jī)的處理任務(wù):
[0034]處理來(lái)自CAN總線(xiàn)的消息。其響應(yīng)方式:通過(guò)定期查詢(xún)CAN芯片SJA1000的狀態(tài)字，了解是否有新的消息發(fā)送到地檢裝置。若有，則讀取該消息并按正常CAN消息方式解析處理。
[0035]將處理后的消息，發(fā)送給地檢裝置的FPGA，由其負(fù)責(zé)轉(zhuǎn)發(fā)給測(cè)月雷達(dá)或形成繼電器控制指令。定期從地檢裝置的FPGA讀取測(cè)月雷達(dá)的遙測(cè)參數(shù)及遙測(cè)量。并打包通過(guò)CAN總線(xiàn)回傳到PC進(jìn)行顯示。
[0036]MCU處理流程圖見(jiàn)圖7，執(zhí)行過(guò)程如下:
[0037]步驟1:上電初始化，單片機(jī)程序加載并初始化CAN控制器SJA1000、定時(shí)器0T0和中斷使能寄存器IE。
[0038]步驟2:啟動(dòng)T0計(jì)時(shí)，計(jì)時(shí)周期0.5秒。
[0039]步驟3:查詢(xún)SJA1000狀態(tài)字檢查是否有消息需要接收。若有，則接收消息。否則轉(zhuǎn)到步驟4 ；
[0040]步驟4:檢查T(mén)0是否溢出；若T0溢出，則讀取雷達(dá)的遙測(cè)參數(shù)并組包送入SJA1000，同時(shí)重裝T0初值并啟動(dòng)定時(shí)；否則跳轉(zhuǎn)到步驟3。
[0041]地檢FPGA任務(wù):
[0042]與測(cè)月雷達(dá)(LPR)交互，形成LPR讀寫(xiě)的時(shí)序。完成LPR工程參數(shù)、狀態(tài)字、FIFO中的科學(xué)數(shù)據(jù)讀取和LPR工程參數(shù)注入。
[0043]與單片機(jī)交互，配合完成單片機(jī)異步讀寫(xiě)時(shí)序。接收單片機(jī)注入的測(cè)月雷達(dá)參數(shù)、指令并轉(zhuǎn)發(fā)給測(cè)月雷達(dá)或?qū)⒅噶罱馕龊罂刂评^電器開(kāi)啟或關(guān)閉。配合單片機(jī)完成測(cè)月雷達(dá)工程參數(shù)及遙測(cè)量回讀。
[0044]多路遙測(cè)量采集
[0045]網(wǎng)絡(luò)通訊接口功能，負(fù)責(zé)科學(xué)數(shù)據(jù)打包并傳輸。
[0046]形成上述任務(wù)的主控邏輯。
[0047]FPGA的處理流程如圖8所示，具體執(zhí)行過(guò)程如下:
[0048]步驟1:地檢裝置上電，F(xiàn)PGA加載并檢查是否有外部復(fù)位指令。若沒(méi)有復(fù)位指令，則跳轉(zhuǎn)到步驟2 ;否則，處于復(fù)位等待狀態(tài)；
[0049]步驟2:檢查測(cè)月雷達(dá)是否已經(jīng)上電。若已加電，則跳轉(zhuǎn)至步驟3，否則等到測(cè)月雷達(dá)加電；
[0050]步驟3:讀取測(cè)月雷達(dá)參數(shù)，保存于地檢裝置FPGA內(nèi)部塊RAM中，供單片機(jī)讀取；
[0051]步驟4:讀取測(cè)月雷達(dá)狀態(tài)字，查看是否有科學(xué)數(shù)據(jù)準(zhǔn)備好；若有則跳轉(zhuǎn)至步驟5，否則，跳轉(zhuǎn)至步驟8 ;
[0052]步驟5:根據(jù)狀態(tài)字識(shí)別是否僅僅是第二通道科學(xué)數(shù)據(jù)(測(cè)月雷達(dá)含有兩個(gè)探測(cè)通道:第一通道和第二通道)，若僅僅是第二通道科學(xué)數(shù)據(jù)，則跳轉(zhuǎn)至步驟7，否則跳轉(zhuǎn)至步驟6 ;
[0053]步驟6:讀取第一通道科學(xué)數(shù)據(jù)，緩存后，再發(fā)送至網(wǎng)絡(luò)接口芯片W5100電路602 ;當(dāng)?shù)谝煌ǖ揽茖W(xué)數(shù)據(jù)發(fā)送完畢后，跳轉(zhuǎn)至步驟7 ;
[0054]步驟7:讀取第二通道科學(xué)數(shù)據(jù)，緩存后，再發(fā)送至網(wǎng)絡(luò)接口芯片W5100電路602 ;當(dāng)?shù)诙ǖ揽茖W(xué)數(shù)據(jù)發(fā)送完畢后，跳轉(zhuǎn)至步驟8 ;
[0055]步驟8:延遲5微秒后，跳轉(zhuǎn)至步驟2。
[0056]綜上所述，以上僅為本實(shí)用新型的較佳實(shí)施例而已，并非用于限定本實(shí)用新型的保護(hù)范圍。凡在本實(shí)用新型的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種月面巡視器測(cè)月雷達(dá)遙測(cè)、遙控地檢裝置，其特征在于，包括繼電器電路、電源電路、遙測(cè)電路、FPGA、CAN總線(xiàn)電路、網(wǎng)絡(luò)接口電路、Jl接插件和DB25連接器；其中，繼電器電路的輸入端與電源電路、FPGA和DB25連接器的輸出端連接，其輸出端與Jl接插件、電源電路的輸入端連接；FPGA的輸入端與遙測(cè)電路、CAN總線(xiàn)電路、網(wǎng)絡(luò)接口電路、Jl接插件的輸出端連接，其輸出端與遙測(cè)電路、CAN總線(xiàn)電路、網(wǎng)絡(luò)接口電路、Jl接插件的輸入端連接；遙測(cè)電路的輸入端還與Jl接插件的輸出端、測(cè)月雷達(dá)的測(cè)控信道連接；CAN總線(xiàn)電路通過(guò)CAN總線(xiàn)與上位機(jī)連接，網(wǎng)絡(luò)接口電路通過(guò)網(wǎng)線(xiàn)與上位機(jī)(PC)連接，Jl接插件通過(guò)配套接插件Jl'與測(cè)月雷達(dá)連接，DB25連接器的輸入端與外部的供電電源連接。
2.如權(quán)利要求1所述的月面巡視器測(cè)月雷達(dá)遙測(cè)、遙控地檢裝置，其特征在于，其中，所述繼電器電路包括6個(gè)繼電器REYl?REY6，REYl繼電器的指令電壓輸入端與DB25連接器輸出的28V指令電壓RC28V_W連接，REYl繼電器的信號(hào)輸入端與DB25連接器輸出的輸入28V電壓連接，REYl繼電器的指令線(xiàn)端與DB25連接器輸出的指令線(xiàn)DJ_ON、DJ_OFF連接，REYl繼電器的輸出為28V電源RC_28V+，輸出至Jl接插件； REY2繼電器、REY3繼電器的指令電源端與DB25連接器輸出的RC28V_W外部指令電壓連接，REY2繼電器、REY3繼電器的指令線(xiàn)端與DB25連接器輸出的指令線(xiàn)CYP_N、CYP_W連接，REY2繼電器的信號(hào)輸入端與DB25連接器輸出的CY+3.3V_W、CY+5V_W，電源電路輸出的DJ+3.3V、DJ+5V連接，REY3繼電器的信號(hào)輸入端與DB25連接器輸出的CY+12V_W、CY_12V_W，電源電路輸出的DJ+12V、DJ-12V連接，REY2繼電器的輸出為CY+5V和CY+3.3V，REY3繼電器的輸出為CY+12V和CY-12V ； REY4繼電器的指令電源端和信號(hào)輸入端與REYl繼電器輸出的RC_28V+連接，REY4繼電器的輸出為一次電源PS28V+，輸出至Jl接插件；REY5繼電器、REY6繼電器的指令電源端與REYl繼電器輸出的RC_28V+連接，REY5繼電器、REY6繼電器的信號(hào)輸入端分別與REY2繼電器、REY3繼電器的輸出端連接，REY4繼電器、REY5繼電器、REY6繼電器的指令線(xiàn)端與FPGA輸出的指令線(xiàn)CYR_ON和CYR_OFF連接，REY5繼電器、REY6繼電器的輸出與Jl接插件連接。
3.如權(quán)利要求1所述的月面巡視器測(cè)月雷達(dá)遙測(cè)、遙控地檢裝置，其特征在于，所述電源電路為DC-DC模塊，包括電源模塊MHF2812D、電源模塊MHV2805S和電源規(guī)整芯片LT1085 ;其中，電源模塊MHF2812D接受繼電器電路傳輸?shù)腞C_28V+電壓，變換獲得±12V電源輸出；電源模塊MHV2805S接受電源模塊MHF2812D所產(chǎn)生的+12V，變換獲得5.4V電源輸出；電源規(guī)整芯片LT1085接受電源模塊MHV2805S產(chǎn)生的5.4V，調(diào)節(jié)輸出DJ+3.3V規(guī)格電壓。
4.如權(quán)利要求1所述的月面巡視器測(cè)月雷達(dá)遙測(cè)、遙控地檢裝置，其特征在于，所述遙測(cè)電路由多路器ADG1606和ADS7818構(gòu)成，其中，地檢裝置的5種電源電壓經(jīng)分壓電路、限幅電路與多路開(kāi)關(guān)的輸入連接；地檢裝置的5種電源電流經(jīng)取樣電阻、限幅電路與多路開(kāi)關(guān)的輸入連接；2路PRF遙測(cè)電壓經(jīng)Jl接插件、限幅電路與多路開(kāi)關(guān)的輸入連接；2路HV遙測(cè)電壓經(jīng)Jl接插件、限幅電路與多路開(kāi)關(guān)的輸入連接；4路溫度待遙測(cè)信號(hào)經(jīng)Jl接插件、溫度電阻分壓電路、限幅電路與多路開(kāi)關(guān)的輸入連接；多路開(kāi)關(guān)由多路地址選擇信號(hào)輸入將某一路遙測(cè)量輸出到模數(shù)轉(zhuǎn)換器ADC電路，經(jīng)數(shù)模轉(zhuǎn)換后輸出。
【文檔編號(hào)】G01S13/88GK204215187SQ201420570219
【公開(kāi)日】2015年3月18日 申請(qǐng)日期:2014年9月29日 優(yōu)先權(quán)日:2014年9月29日
【發(fā)明者】沈紹祥, 周斌, 方廣有, 李玉喜 申請(qǐng)人:中國(guó)科學(xué)院電子學(xué)研究所