本發(fā)明提出了一種新的雷達碼盤方位的計算方法，該方法可以有效提高方位向采用機械掃描雷達的方位精度。

背景技術(shù)：

檢測并給出目標的方位信息是雷達的基本功能。對于方位上采用機械掃描的雷達，目標的方位信息是通過方位絕對編碼加上角誤差得到的。方位絕對編碼由碼盤發(fā)送的清零脈沖，增量脈沖a和增量脈沖b通過計數(shù)得到，通常他們的時序關(guān)系如圖1所示。當增量脈沖a相位超前增量脈沖b四分之一周期時，雷達正轉(zhuǎn)；當增量脈沖a相位落后增量脈沖b四分之一周期時，雷達反轉(zhuǎn)。標準的增量脈沖都是占空比為50％的方波信號。碼盤會在雷達轉(zhuǎn)過一圈發(fā)送1個清零脈沖和固定個數(shù)的增量脈沖，常見的增量脈沖個數(shù)為4096。

常規(guī)的絕對編碼計算方法是：清零脈沖上升沿到來，絕對編碼清零。當增量脈沖a的上升沿到來時，判斷當前增量脈沖b的值，如果b＝0，則編碼值加1；如果b＝1，則編碼值減1。以增量脈沖個數(shù)4096為例，編碼值的變化范圍在0到4095之間，相當于將一周360度的范圍平均分成4096份，每一份代表一個絕對編碼值。

常規(guī)的絕對編碼計算方法精度較低，并且最大的缺點是：當出現(xiàn)編碼計算錯誤時，沒有自糾錯能力。由于增量脈沖往往會受到干擾出現(xiàn)毛刺，導(dǎo)致增量脈沖不再是占空比為50％的標準方波，假如圖1(a)中的k處出現(xiàn)了一個能被時鐘采到毛刺，編碼值就會誤減1，一直到下一個清零脈沖到來才能重新正確計算編碼。這樣就會導(dǎo)致錯誤的方位信息。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

要解決的技術(shù)問題

本發(fā)明的目的在于針對常規(guī)方位絕對編碼計算方法的不足，在雷達轉(zhuǎn)動一圈增量脈沖個數(shù)不變的前提下，提出一種高精度的，具有自糾錯能力的絕對編碼計算方法，以提高雷達在方位向的精度。

技術(shù)方案

一種高精度雷達碼盤方位的計算方法，其特征在于步驟如下：

步驟1：設(shè)置狀態(tài)機的四種不同狀態(tài)：state1，state2，state3，state4；設(shè)置絕對編碼值m的位寬為n+2，其中n與碼盤在雷達轉(zhuǎn)動一圈發(fā)送的增量脈沖個數(shù)有關(guān)，碼盤在雷達轉(zhuǎn)動一圈發(fā)送的增量脈沖個數(shù)可以表示為2的n次方；

步驟2：當清零脈沖上升沿到來時，令工作狀態(tài)state＝state1，絕對編碼值m＝0；

步驟3：在時鐘上升沿到來時，判斷工作狀態(tài)state：

如果state＝state1，在工作狀態(tài)為state1的情況下判斷c值，當c＝11，此時再判斷d的值：如果d＝10，則m＝m+1，state＝state2；如果d＝01，則m＝m-1，state＝state2；當c不等于11或者c＝11情況下d不是10或01，保持m＝0，state＝state1；所述的c為增量脈沖a和增量脈沖b按位拼成一個2比特數(shù)，即c＝{a，b}，將c延時兩個時鐘周期記為d；

如果state＝state2，在工作狀態(tài)為state2的情況下判斷c值，當c＝01，m＝m+1，state＝state3；當c＝10，m＝m-1，state＝state3；其他情況都保持m＝m，state＝state2；

如果state＝state3，在工作狀態(tài)為state3的情況下判斷c值，當c＝00，此時再判斷d的值，如果d＝01，則m＝m+1，state＝state4；如果d＝10，則m＝m-1，state＝state4；當c不等于00或者c＝00情況下d不是01或10，保持m＝m，state＝state3；

如果state＝state4，在工作狀態(tài)為state4的情況下判斷c的值，當c＝10，m＝m+1，state＝state1；當c＝01，m＝m-1，state＝state1；其他條件保持m＝m，state＝state4。

有益效果

本發(fā)明提出的一種高精度雷達碼盤方位的計算方法，由于充分利用了增量脈沖a和增量脈沖b拼成的2進制數(shù)c在雷達正轉(zhuǎn)和反轉(zhuǎn)下的變化規(guī)律，在一個完整的增量脈沖周期有4次加1(正轉(zhuǎn))或減1(反轉(zhuǎn))運算，使得雷達在方位向的絕對編碼精度能夠提高4倍，并且在增量脈沖出現(xiàn)毛刺時有很好的糾錯能力。

附圖說明

圖1是雷達在正轉(zhuǎn)和反轉(zhuǎn)時清零脈沖和兩個增量脈沖關(guān)系示意圖；(a)雷達正向轉(zhuǎn)動；(b)雷達反向轉(zhuǎn)動

圖2是本發(fā)明的實現(xiàn)流程圖；

具體實施方式

現(xiàn)結(jié)合實施例、附圖對本發(fā)明作進一步描述：

實現(xiàn)本發(fā)明的技術(shù)思路是：首先設(shè)置狀態(tài)機的四種不同狀態(tài)：state1，state2，state3，和state4，將增量碼a和增量碼b按位拼成一個2比特數(shù)c＝{a，b}，同時將c延時兩個時鐘周期記為d，當清零脈沖上升沿到來時，絕對編碼值m清零。時鐘上升沿到來時，判斷當前c的值，如果c值符合10,11,01,00,10……的變化規(guī)律，則絕對編碼值m在每次c值發(fā)生變化時加1，而如果c值符合01,11,10,00,01……的變化規(guī)律，則絕對編碼值m在每次c值發(fā)生變化時減1。具體在fpga中實現(xiàn)，參照圖2，本發(fā)明的實現(xiàn)步驟如下：

步驟1，參數(shù)設(shè)置：

1a)狀態(tài)個數(shù)設(shè)置的準則：增量脈沖a和增量脈沖b拼成的二進制數(shù)c，在雷達正向轉(zhuǎn)動時變化規(guī)律為10,11,01,00,10……，反向轉(zhuǎn)動時的變化規(guī)律為01,11,10,00,01……。不論正轉(zhuǎn)反轉(zhuǎn)，總是00,01,10,11中的一種，因此設(shè)置state1，state2，state3，state4四種不同狀態(tài)能夠表示所有情況，例如：state1＝00，state2＝01，state3＝10，state4＝11或者state1＝0001，state2＝0010，state3＝0100，state4＝1000。

1b)絕對編碼位寬設(shè)置準則：絕對編碼位的寬取決于碼盤在雷達轉(zhuǎn)動一圈發(fā)送的增量脈沖的個數(shù)。通常情況下，碼盤在雷達轉(zhuǎn)動一圈發(fā)送的增量脈沖個數(shù)可以表示為2的n次方，那么絕對編碼的位寬取n+2。以一圈4096個增量脈沖為例，則n＝12，絕對編碼位寬取14。

步驟2，初次上電初始化工作狀態(tài)和絕對編碼值：

將清零脈沖p延時一個時鐘周期，記為p0，判斷當p＝1&&p0＝0時，表明清零脈沖的上升沿到來。初次上電到清零脈沖上升沿到來之前這段時間內(nèi)，編碼值m和當前狀態(tài)state都是未定值。當清零脈沖上升沿到來時，令m＝0，工作狀態(tài)state＝state1，進入步驟3，開始狀態(tài)機的邏輯判斷。

步驟3，工作狀態(tài)state＝state1：

如果c＝11，此時再判斷d的值。如果d＝10，則m＝m+1，state＝state2；如果d＝01，則m＝m-1，state＝state2。其他條件(當c不等于11或者c＝11情況下d不是10或01)保持m＝0，state＝state1。

步驟4，工作狀態(tài)state＝state2：

若c＝01，則m＝m+1，state＝state3；若c＝10，則m＝m-1，state＝state3。其他條件保持m＝m，state＝state2；

步驟5，工作狀態(tài)state＝state3：

如果c＝00，此時再判斷d的值。若d＝01，則m＝m+1，state＝state4；若d＝10，則m＝m-1，state＝state4。其他條件(當c不等于00或者c＝00情況下d不是01或10)保持m＝m，state＝state3；

步驟6，工作狀態(tài)state＝state4：

若c＝10，則m＝m+1，state＝state1；若c＝01，則m＝m-1，state＝state1。其他條件保持m＝m，state＝state4。

上述所有判斷都是在時鐘上升沿到來時做出的。

由于充分利用了兩個增量碼的組合數(shù)c在完整周期內(nèi)的變化規(guī)律，使得原來只有在增量脈沖上升沿到來時進行一次加1(正轉(zhuǎn))或減1(反轉(zhuǎn))運算變成了4次加1(正轉(zhuǎn))或減1(反轉(zhuǎn))運算，將方位向的編碼精度提高為常規(guī)方法的4倍。并且由于狀態(tài)機的邏輯設(shè)計對增量碼出現(xiàn)的毛刺有很強的糾錯能力，如：圖1(a)中的k處出現(xiàn)了一個能被時鐘采到的毛刺，常規(guī)計算方法會誤減1，并且這個錯誤會一直持續(xù)到下一個清零脈沖到來。而本發(fā)明中的方法則不會，分析如下：從清零脈沖p到來一直到c＝10這段時間，m＝0，工作狀態(tài)state＝state1。當c從10跳變到11時，編碼進行一次加1運算，工作狀態(tài)state跳變一次，m＝1，state＝state2，之后維持當前狀態(tài)。當c從11跳變到01時，編碼進行一次加1運算，工作狀態(tài)state跳變一次，m＝2，state＝state3，如果在k點采到一個毛刺，即此時c＝11，而根據(jù)狀態(tài)機設(shè)計，只有在c＝00時，編碼值m才會改變，因此，雖然此時增量脈沖有毛刺，但并不影響編碼計算結(jié)果。上述分析表明，本發(fā)明的計算方法對增量脈沖的毛刺有很強的糾錯能力。