基于can總線的雷達(dá)時(shí)序控制系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種基于CAN總線的雷達(dá)時(shí)序控制系統(tǒng)包括：一個(gè)CAN總線以及若干CAN節(jié)點(diǎn)，在圖1中只顯示了1個(gè)CAN節(jié)點(diǎn)，其他CAN節(jié)點(diǎn)的連接方式和結(jié)構(gòu)與其相同。CAN節(jié)點(diǎn)包括：CAN總線通信模塊、時(shí)序控制模塊、輸入輸出模塊、目標(biāo)仿真模塊、光電轉(zhuǎn)換模塊、穩(wěn)壓電源模塊。使雷達(dá)時(shí)序和整個(gè)雷達(dá)網(wǎng)絡(luò)有機(jī)融合，因而十分適合信息集中控制發(fā)展的要求，可減少很多通訊形式，而且結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，能夠適應(yīng)惡劣環(huán)境。同時(shí)，與以往的串口等串行總線相比，CAN總線可以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)傳遞的多樣性（串口只能點(diǎn)對(duì)點(diǎn)傳輸），而且實(shí)時(shí)性好，傳輸距離遠(yuǎn)，在兼顧傳輸距離的情況下，傳輸速率得到了保障。
【專利說(shuō)明】基于CAN總線的雷達(dá)時(shí)序控制系統(tǒng)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及雷達(dá)時(shí)序控制系統(tǒng)【技術(shù)領(lǐng)域】，特別涉及一種基于CAN總線的雷達(dá)時(shí)序控制系統(tǒng)。
[0002]
【背景技術(shù)】
[0003]雷達(dá)時(shí)序控制系統(tǒng)是整個(gè)雷達(dá)所有重要節(jié)點(diǎn)的通訊控制中心，它產(chǎn)生和轉(zhuǎn)發(fā)各分設(shè)備所需定時(shí)信號(hào)。隨著現(xiàn)代雷達(dá)技術(shù)的高速發(fā)展，系統(tǒng)集成度不斷提高，信號(hào)定時(shí)器的核心部分由大量的小規(guī)模邏輯集成電路組成逐漸發(fā)展成高集成度的現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列(FPGA)電路。
[0004]CAN總線具有很高的網(wǎng)絡(luò)安全性和可靠性，且簡(jiǎn)單實(shí)用，網(wǎng)絡(luò)成本低，現(xiàn)已成為汽車電子系統(tǒng)的主流總線。CAN總線的另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是特別適用環(huán)境溫度惡劣、電磁環(huán)境差、振動(dòng)大的場(chǎng)合，這對(duì)于車載雷達(dá)，尤其重要。
[0005]隨著集成電路的處理能力越來(lái)越強(qiáng)大，隨之而來(lái)的是越來(lái)越大的信號(hào)吞吐量。受抗干擾能力弱、信號(hào)質(zhì)量差等因素的限制，傳統(tǒng)的單端信號(hào)的傳輸速度已經(jīng)達(dá)到了極限，無(wú)法滿足高速控制需求，傳統(tǒng)的單端信號(hào)傳輸將會(huì)慢慢地退出信號(hào)互聯(lián)的主流。在這種情況下，高速信號(hào)差分傳輸應(yīng)運(yùn)而生，由于差分信號(hào)能有效抑制共模干擾，因此具有功耗低、傳輸速度快、傳輸距離遠(yuǎn)、設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)，從其誕生就體現(xiàn)出強(qiáng)大的生命力。
[0006]
【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在的上述不足，提供了一種基于CAN總線的雷達(dá)時(shí)序控制系統(tǒng)。本發(fā)明通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn):
一種基于CAN總線的雷達(dá)時(shí)序控制系統(tǒng)，基于CAN總線的雷達(dá)時(shí)序控制系統(tǒng)通過(guò)CAN總線與雷達(dá)的分設(shè)備進(jìn)行通信，基于CAN總線的雷達(dá)時(shí)序控制系統(tǒng)包括一 CAN總線以及若干CAN節(jié)點(diǎn)，CAN總線通過(guò)廣播和點(diǎn)對(duì)點(diǎn)組合的發(fā)送形式進(jìn)行信號(hào)傳輸；
CAN節(jié)點(diǎn)包括:
CAN總線通信模塊，連接CAN總線，用以傳輸基于CAN總線的雷達(dá)時(shí)序控制系統(tǒng)的部分信號(hào)，CAN總線通信模塊包括依次連接的CAN總線收發(fā)器、CAN總線控制器以及數(shù)據(jù)緩沖單元，CAN總線控制器用以對(duì)CAN總線通信模塊的信號(hào)收發(fā)進(jìn)行配置；
時(shí)序控制模塊，接收、轉(zhuǎn)發(fā)并產(chǎn)生基于CAN總線的雷達(dá)時(shí)序控制系統(tǒng)需要的信號(hào)，接收的信號(hào)包括外部控制時(shí)序信號(hào)，外部控制時(shí)序信號(hào)通過(guò)差分信號(hào)輸入，時(shí)序控制模塊根據(jù)外部控制時(shí)序信號(hào)以及預(yù)設(shè)的命令產(chǎn)生所需的時(shí)序控制信號(hào)；
輸入輸出模塊，連接在CAN總線通信模塊與時(shí)序控制模塊之間，用以提供多路信號(hào)接
Π ；
目標(biāo)仿真模塊，連接CAN總線通信模塊，目標(biāo)仿真模塊包括嵌入式計(jì)算機(jī)，用以對(duì)一目標(biāo)進(jìn)行模擬和仿真，產(chǎn)生相對(duì)于一預(yù)設(shè)距離內(nèi)不同延時(shí)的負(fù)脈沖同步信號(hào)，并傳輸至?xí)r序控制模塊；
光電轉(zhuǎn)換模塊，連接時(shí)序控制模塊，用以將時(shí)序控制模塊產(chǎn)生的時(shí)序控制信號(hào)進(jìn)行編碼后變成一路高速串行信號(hào)，并將高速串行信號(hào)轉(zhuǎn)換成光信號(hào)傳輸至雷達(dá)的分設(shè)備，以及將接收到的光信號(hào)轉(zhuǎn)換成高速串行信號(hào)，并將高速串行信號(hào)還原成時(shí)序控制信號(hào)傳輸至?xí)r序控制模塊。
[0008]較佳的，還包括:穩(wěn)壓電源模塊，連接時(shí)序控制模塊，用以提供電源，并且每一 CAN節(jié)點(diǎn)的穩(wěn)壓電源模塊基準(zhǔn)統(tǒng)一。
[0009]較佳的，還包括:主控計(jì)算機(jī)，通過(guò)CAN總線連接目標(biāo)仿真模塊，用以在嵌入式計(jì)算機(jī)無(wú)法滿足模擬和仿真要求的情況下代替嵌入式計(jì)算機(jī)，以降低嵌入式計(jì)算機(jī)的計(jì)算量，提高基于CAN總線的雷達(dá)時(shí)序控制系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性。
[0010]較佳的，基于CAN總線的雷達(dá)時(shí)序控制系統(tǒng)包括兩種工作模式:戰(zhàn)斗模式以及仿真維護(hù)模式；
在戰(zhàn)斗模式下，基于CAN總線的雷達(dá)時(shí)序控制系統(tǒng)接收、轉(zhuǎn)發(fā)并產(chǎn)生所需要的信號(hào)，并將時(shí)序控制模塊產(chǎn)生的時(shí)序控制信號(hào)傳輸至雷達(dá)的分設(shè)備；
在仿真維護(hù)模式下，目標(biāo)仿真模塊對(duì)一目標(biāo)進(jìn)行模擬和仿真，產(chǎn)生相對(duì)于預(yù)設(shè)距離內(nèi)不同延時(shí)的負(fù)脈沖同步信號(hào)，并傳輸至?xí)r序控制模塊，并將產(chǎn)生的時(shí)序控制信號(hào)傳輸至雷達(dá)的分設(shè)備。
[0011]通過(guò)本發(fā)明，可使雷達(dá)時(shí)序和整個(gè)雷達(dá)網(wǎng)絡(luò)有機(jī)融合，因而十分適合信息集中控制發(fā)展的要求，可減少很多通訊形式，而且結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，能夠適應(yīng)惡劣環(huán)境。同時(shí)，與以往的串口等串行總線相比，CAN總線可以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)傳遞的多樣性(串口只能點(diǎn)對(duì)點(diǎn)傳輸)，而且實(shí)時(shí)性好，傳輸距離遠(yuǎn)，在兼顧傳輸距離的情況下，傳輸速率得到了保障。
[0012]
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0013]圖1是本發(fā)明基于CAN總線的雷達(dá)時(shí)序控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；
圖2是光電轉(zhuǎn)換模塊的結(jié)構(gòu)示意圖；
圖3是時(shí)序控制模塊的結(jié)構(gòu)示意圖；
圖4是目標(biāo)仿真模塊的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0014]【具體實(shí)施方式】
[0015]以下將結(jié)合本發(fā)明的附圖，對(duì)本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整的描述和討論，顯然，這里所描述的僅僅是本發(fā)明的一部分實(shí)例，并不是全部的實(shí)例，基于本發(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒(méi)有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。
[0016]為了便于對(duì)本發(fā)明實(shí)施例的理解，下面將結(jié)合附圖以具體實(shí)施例為例作進(jìn)一步的解釋說(shuō)明，且各個(gè)實(shí)施例不構(gòu)成對(duì)本發(fā)明實(shí)施例的限定。
[0017]如圖1所示，本發(fā)明提供的一種基于CAN總線的雷達(dá)時(shí)序控制系統(tǒng)包括:一個(gè)CAN總線I以及若干CAN節(jié)點(diǎn)2，在圖1中只顯示了 I個(gè)CAN節(jié)點(diǎn)，其他CAN節(jié)點(diǎn)的連接方式和結(jié)構(gòu)與其相同。CAN節(jié)點(diǎn)包括:CAN總線通信模塊21、時(shí)序控制模塊23、輸入輸出模塊26、目標(biāo)仿真模塊22、光電轉(zhuǎn)換模塊24、穩(wěn)壓電源模塊25。采用CAN總線通訊，能夠適應(yīng)惡劣環(huán)境，傳輸距離遠(yuǎn)，實(shí)時(shí)性好。
[0018]如圖2所示，光電轉(zhuǎn)換模塊所選用的FPGA為Xilinx公司的Virtex-1IPro系列。考慮到光電轉(zhuǎn)換模塊選用的FPGA開銷，光電轉(zhuǎn)換模塊耗費(fèi)資源較小，因此選用了XC2VP4-5FG456C。由圖2可以看到光電轉(zhuǎn)換模塊實(shí)現(xiàn)了雷達(dá)定時(shí)系統(tǒng)的光電轉(zhuǎn)換功能，此外還支持了 PCI接口和LINK接口。光電轉(zhuǎn)換采用Agilent公司的1032/1034和WTD公司的RTXM191收發(fā)器。1032完成多路并行信號(hào)的復(fù)用、光纖線路碼CIMT編碼后變成一路高速串行信號(hào)送入RTXM191收發(fā)器進(jìn)行電光轉(zhuǎn)換通過(guò)光纖發(fā)送出去；RTXM191收發(fā)器將接收到的光信號(hào)還原成高速串行信號(hào)輸入1034進(jìn)行CMT解碼/解復(fù)用，還原為多路并行信號(hào)。采用光纖傳輸數(shù)據(jù)的方式，采用光電接口插件實(shí)現(xiàn)光電信號(hào)的轉(zhuǎn)換，有效提高了信號(hào)的傳遞質(zhì)量，并且減少了大量的電纜連接。
[0019]如圖3所示，外部控制時(shí)序信號(hào)通過(guò)差分信號(hào)輸入時(shí)序控制模塊，系統(tǒng)命令通過(guò)CAN總線由CAN總線通信模塊寫入時(shí)序控制模塊，時(shí)序控制模塊根據(jù)系統(tǒng)命令和外部控制時(shí)序產(chǎn)生雷達(dá)系統(tǒng)需要的時(shí)序控制信號(hào)，并送至雷達(dá)的分系統(tǒng)、設(shè)備。基于CAN總線的雷達(dá)時(shí)序控制系統(tǒng)的工作模式主要分為I)戰(zhàn)斗模式；2)仿真維護(hù)模式。兩種工作模式根據(jù)主控計(jì)算機(jī)控制指令通過(guò)CAN總線進(jìn)行切換。
[0020]在戰(zhàn)斗模式下，可進(jìn)入戰(zhàn)斗狀態(tài):該模式下，雷達(dá)時(shí)序控制系統(tǒng)接收并轉(zhuǎn)發(fā)調(diào)度周期信號(hào)、頻綜系統(tǒng)時(shí)鐘信號(hào)等，并發(fā)送相應(yīng)的信號(hào)給相關(guān)系統(tǒng)。輸出由時(shí)序控制模塊(FPGA)產(chǎn)生的旁瓣采集選通、在線檢查同步信號(hào)、發(fā)射同步信號(hào)、重復(fù)頻率、增益控制、動(dòng)目標(biāo)控制信號(hào)、在線檢查選通、時(shí)鐘信號(hào)、發(fā)射屏蔽信號(hào)、接收選通等信號(hào)給相應(yīng)的分系統(tǒng)。
[0021]在仿真維護(hù)模式下，主要完成目標(biāo)的模擬:目標(biāo)仿真模塊根據(jù)命令和要求，對(duì)一目標(biāo)進(jìn)行模擬和仿真，產(chǎn)生相對(duì)于零公里不同延時(shí)的負(fù)脈沖同步信號(hào)(距離可變)；同時(shí)產(chǎn)生其他時(shí)序控制信號(hào)。
[0022]目標(biāo)仿真模塊的核心是嵌入式計(jì)算機(jī)及其運(yùn)行的仿真軟件、同時(shí)MCU、FPGA都參與到仿真的工作中來(lái)，如圖4所示。目標(biāo)仿真單元選用嵌入式計(jì)算機(jī)來(lái)實(shí)現(xiàn)目標(biāo)的模擬和仿真。對(duì)于航跡復(fù)雜的目標(biāo)，目標(biāo)參數(shù)由主控計(jì)算機(jī)通過(guò)CAN總線傳遞給外部的高性能計(jì)算機(jī)，目標(biāo)參數(shù)簡(jiǎn)單的目標(biāo)由嵌入式計(jì)算機(jī)自己運(yùn)算產(chǎn)生，以降低計(jì)算機(jī)的計(jì)算量和提高系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性。仿真目標(biāo)分為2種:1)固定目標(biāo):距離不變；2)運(yùn)動(dòng)目標(biāo):距離可變或者不變、多普勒頻率可變(由信號(hào)波形發(fā)生器設(shè)置)。用動(dòng)目標(biāo)控制信號(hào)區(qū)分2個(gè)目標(biāo)的性質(zhì):低電平為運(yùn)動(dòng)目標(biāo)，高電平為固定目標(biāo)。
[0023]CAN總線通信模塊主要由CAN總線收發(fā)器、CAN總線控制器和接口數(shù)據(jù)緩沖單元組成。CAN總線采用廣播和點(diǎn)對(duì)點(diǎn)組合的發(fā)送形式。通過(guò)巧妙設(shè)計(jì)ID，再配合屏蔽碼來(lái)實(shí)現(xiàn)；采用Silicon公司的單片機(jī)C8051F040，其內(nèi)部集成CAN控制器。單片機(jī)系統(tǒng)時(shí)鐘采用外部20M的晶振，CAN控制器系統(tǒng)時(shí)鐘來(lái)自單片機(jī)的系統(tǒng)時(shí)鐘，且不分頻。其優(yōu)點(diǎn)在于通過(guò)軟件對(duì)CAN總線收發(fā)進(jìn)行靈活的配置(如，啟動(dòng)出錯(cuò)檢測(cè)機(jī)制和出錯(cuò)重發(fā)機(jī)制)。作為串接整個(gè)系統(tǒng)的控制總線，系統(tǒng)的部分命令通過(guò)CAN總線傳輸，有效的降低了硬件和傳輸線路的壓力，充分發(fā)揮CAN總線節(jié)點(diǎn)配置靈活和抗干擾能力強(qiáng)的特點(diǎn)。[0024]輸入輸出模塊，總共提供80路RS-422信號(hào)接口:輸出56路，輸入24路，以及多路光纖輸入輸出。422電平轉(zhuǎn)換使用的是TI公司的AM26LV31和AM26LV32。采用3.3V供電，接口電平3.3V，典型速率10MHz，最高可用速率50MHz。多路輸入輸出接口，冗余量大，為系統(tǒng)預(yù)留了很大升級(jí)改造空間。
[0025]穩(wěn)壓電路單元采用高精度數(shù)字電源插件，為雷達(dá)時(shí)序控制系統(tǒng)提供所需的電源，并且基準(zhǔn)統(tǒng)一，保證電路工作穩(wěn)定，抗干擾性強(qiáng)。
[0026]CAN總線上可以掛接110個(gè)節(jié)點(diǎn)；CAN總線傳輸信號(hào)為數(shù)字信號(hào)，因此其抗干擾能力強(qiáng)；與其它總線相比，CAN總線的實(shí)時(shí)性好，開放性好，具有較高的普及程度；對(duì)傳輸介質(zhì)要求不高，適合于底層測(cè)控。與其它總線相，CAN總線更適合應(yīng)用到本文所要設(shè)計(jì)的雷達(dá)時(shí)序控制系統(tǒng)。
[0027]本發(fā)明使用FPGA結(jié)合嵌入式計(jì)算機(jī)和MCU實(shí)現(xiàn)雷達(dá)時(shí)序控制系統(tǒng)，控制信號(hào)采用光纖傳輸和差分傳輸相結(jié)合，實(shí)現(xiàn)了雷達(dá)時(shí)序控制信號(hào)的高質(zhì)量、高實(shí)時(shí)性的傳輸，并在實(shí)際應(yīng)用中取得了良好的效果。
[0028]以上所述，僅為本發(fā)明較佳的【具體實(shí)施方式】，但本發(fā)明的保護(hù)范圍并不局限于此，任何熟悉本【技術(shù)領(lǐng)域】的技術(shù)人員在本發(fā)明揭露的技術(shù)范圍內(nèi)，可輕易想到的變化或替換，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。因此，本發(fā)明的保護(hù)范圍應(yīng)該以權(quán)利要求的保護(hù)范圍為準(zhǔn)。
【權(quán)利要求】
1.一種基于CAN總線的雷達(dá)時(shí)序控制系統(tǒng)，其特征在于，所述基于CAN總線的雷達(dá)時(shí)序控制系統(tǒng)通過(guò)CAN總線與雷達(dá)的分設(shè)備進(jìn)行通信，所述基于CAN總線的雷達(dá)時(shí)序控制系統(tǒng)包括一 CAN總線以及若干CAN節(jié)點(diǎn)，所述CAN總線通過(guò)廣播和點(diǎn)對(duì)點(diǎn)組合的發(fā)送形式進(jìn)行信號(hào)傳輸; 所述CAN節(jié)點(diǎn)包括: CAN總線通信模塊，連接所述CAN總線，用以傳輸所述基于CAN總線的雷達(dá)時(shí)序控制系統(tǒng)的部分信號(hào)，所述CAN總線通信模塊包括依次連接的CAN總線收發(fā)器、CAN總線控制器以及數(shù)據(jù)緩沖單元，所述CAN總線控制器用以對(duì)所述CAN總線通信模塊的信號(hào)收發(fā)進(jìn)行配置； 時(shí)序控制模塊，接收、轉(zhuǎn)發(fā)并產(chǎn)生所述基于CAN總線的雷達(dá)時(shí)序控制系統(tǒng)需要的信號(hào)，接收的信號(hào)包括外部控制時(shí)序信號(hào)，所述外部控制時(shí)序信號(hào)通過(guò)差分信號(hào)輸入，所述時(shí)序控制模塊根據(jù)所述外部控制時(shí)序信號(hào)以及預(yù)設(shè)的命令產(chǎn)生所需的時(shí)序控制信號(hào)； 輸入輸出模塊，連接在所述CAN總線通信模塊與所述時(shí)序控制模塊之間，用以提供多路信號(hào)接口； 目標(biāo)仿真模塊，連接所述CAN總線通信模塊，所述目標(biāo)仿真模塊包括嵌入式計(jì)算機(jī)，用以對(duì)一目標(biāo)進(jìn)行模擬和仿真，產(chǎn)生相對(duì)于一預(yù)設(shè)距離內(nèi)不同延時(shí)的負(fù)脈沖同步信號(hào)，并傳輸至所述時(shí)序控制模塊； 光電轉(zhuǎn)換模塊，連接所述時(shí)序控制模塊，用以將所述時(shí)序控制模塊產(chǎn)生的時(shí)序控制信號(hào)進(jìn)行編碼后變成一路高速串行信號(hào)，并將所述高速串行信號(hào)轉(zhuǎn)換成光信號(hào)傳輸至雷達(dá)的分設(shè)備，以及將接收到的光信號(hào)轉(zhuǎn)換成所述高速串行信號(hào)，并將所述高速串行信號(hào)還原成時(shí)序控制信號(hào)傳輸至所述時(shí)序控制模塊。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于CAN總線的雷達(dá)時(shí)序控制系統(tǒng)，其特征在于，還包括: 穩(wěn)壓電源模塊，連接所述時(shí)序控制模塊，用以提供電源，并且每一所述所述CAN節(jié)點(diǎn)的所述穩(wěn)壓電源模塊基準(zhǔn)統(tǒng)一。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于CAN總線的雷達(dá)時(shí)序控制系統(tǒng)，其特征在于，還包括: 主控計(jì)算機(jī)，通過(guò)CAN總線連接目標(biāo)仿真模塊，用以在所述嵌入式計(jì)算機(jī)無(wú)法滿足模擬和仿真要求的情況下代替所述嵌入式計(jì)算機(jī)，以降低所述嵌入式計(jì)算機(jī)的計(jì)算量，提高所述基于CAN總線的雷達(dá)時(shí)序控制系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于CAN總線的雷達(dá)時(shí)序控制系統(tǒng)，其特征在于，所述基于CAN總線的雷達(dá)時(shí)序控制系統(tǒng)包括兩種工作模式:戰(zhàn)斗模式以及仿真維護(hù)模式； 在所述戰(zhàn)斗模式下，所述基于CAN總線的雷達(dá)時(shí)序控制系統(tǒng)接收、轉(zhuǎn)發(fā)并產(chǎn)生所需要的信號(hào)，并將所述時(shí)序控制模塊產(chǎn)生的時(shí)序控制信號(hào)傳輸至雷達(dá)的分設(shè)備； 在所述仿真維護(hù)模式下，所述目標(biāo)仿真模塊對(duì)一目標(biāo)進(jìn)行模擬和仿真，產(chǎn)生相對(duì)于所述預(yù)設(shè)距離內(nèi)不同延時(shí)的負(fù)脈沖同步信號(hào)，并傳輸至所述時(shí)序控制模塊，并將產(chǎn)生的時(shí)序控制信號(hào)傳輸至雷達(dá)的分設(shè)備。
【文檔編號(hào)】G05B19/042GK103941247SQ201410178380
【公開日】2014年7月23日 申請(qǐng)日期:2014年4月30日 優(yōu)先權(quán)日:2014年4月30日
【發(fā)明者】沈全成, 楊文華 申請(qǐng)人:上海航天電子通訊設(shè)備研究所