[发明专利]一种X波段气象雷达天线控制方法和控制装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种可以实现X波段气象雷达天线工作方式的控制方法和装置，如PPI、RHI等扫描方式，并且能实时纠正在旋转过程中出现的方位和俯仰偏差，数据计算机自动控制领域。

背景技术

雷达天线控制系统是雷达的一个重要组成部分，用来控制雷达天线的转动，包括方位（水平）转动和俯仰（垂直）转动，达到确定目标的位置并进行指示的目的。

步进电机是机电控制中的一种常用的执行结构，在自动化仪表、自动控制、机器人、自动生产流水线等领域的应用相当广泛。它的用途是将电脉冲转化为角位移，通俗的说：当步进驱动器接收到一个脉冲信号，它就驱动步进电机按设定的方向转动一个固定的角度（步进角）。通过控制脉冲个数即可控制角位移量，从而达到定位的目的；同时通过控制脉冲频率来控制电机转动的速度和加速度，从而达到调速的目的。但步进电机在实际运转过程中会存在脉冲丢失的现象，也就是俗称的“丢步”现象，此时引入旋转变压器（编码器）到步进电机系统中形成闭环结构，通过旋转编码器精确测定雷达天线在实际工作状态中所转的角度来校正步进电机工作过程中丢失脉冲所造成的角度的误差。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于克服现有技术的不足，提供一种可以实现对雷达天线进行方位俯仰旋转的控制，并解决在工作过程中出现步进脉冲数据丢失的控制方法和装置。

本发明具体采用以下技术方案解决上述技术问题：

一种X波段气象雷达天线控制方法，包括以下步骤：

步骤（1）驱动控制电路接收外部上位机发送的对雷达天线的控制信号，并将该控制信号转化为对步进电机驱动控制器的控制信号后传输至步进电机驱动控制器，同时启动脉冲计数器开始计数；

步骤（2）步进电机驱动控制器接收到上述控制信号后将其转化为步进电机的驱动控制信号传输至步进电机，步进电机控制雷达天线实现方位和俯仰方向的旋转；

步骤（3）根据步进电机旋转一圈所需的脉冲数和步进电机与雷达天线之间的转速比获得雷达天线旋转一圈所需要的总的脉冲数，根据上述雷达天线旋转一圈所需要的总的脉冲数获得每个步进脉冲对应的雷达天线旋转的角度值；再根据每个步进脉冲对应的雷达天线旋转的角度乘以脉冲计数器记录的雷达天线旋转到某一角度时的脉冲数量得到雷达天线旋转的角度值；

步骤（4）方位旋转变压器和俯仰旋转变压器分别接收到雷达天线的方位和俯仰旋转的角度信息并将其分别转化成电信号，然后将此电信号分别传输至方位转换板和俯仰转换板，方位转换板和俯仰转换板分别将接收到的电信号转化为数字信号后传输至译码电路； 

步骤（5）译码电路对接收到的数字信号进行译码处理，然后获得雷达天线实际方位和俯仰旋转的角度值后传输至驱动控制电路，所述驱动控制电路将得到的实际方位和俯仰的角度值与步骤（3）中脉冲法得到的雷达天线旋转的角度值进行比对，根据两者的差值对脉冲输出个数进行调整来校正步进电机工作过程中丢失脉冲所造成的角度的误差。

作为本发明的一种优选技术方案：所述步骤（1）中驱动控制电路接收的转动信号包括转动速度、转动方向、转动时间信号，并将上述信号转化为控制步进电机驱动器的脉冲信号、使能信号、方向使能信号。

作为本发明的一种优选技术方案：所述步骤（3）中获得每个步进脉冲对应的雷达天线旋转的角度具体步骤为：

步骤（31）根据步进电机的步距角得到在没有细分的条件下雷达天线旋转一周所需的脉冲数；设置步进电机驱动器的细分数后将步进电机驱动控制器的细分数乘以上述脉冲数得到步进电机旋转一圈所需要的步进脉冲总数；

步骤（32）再根据步进电机与雷达天线的转速比，利用步进电机旋转一圈所需要的步进脉冲总数乘以转速比得到雷达天线旋转一周所需的总的脉冲数量；

步骤（33）利用360°除以步骤（32）中得到的雷达天线旋转一周所需的总的脉冲数量得到每个步进脉冲所对应的角度值，再利用该每个步进脉冲对应的角度值乘以脉冲计数器记录的雷达天线旋转到某一角度时的脉冲数量得到雷达天线旋转的角度值。

作为本发明的一种优选技术方案：所述步骤（4）中方位和俯仰旋转变压器分别以正北方向为方位旋转起始点、以水平方向为俯仰旋转起始点。

作为本发明的一种优选技术方案：所述步骤（5）中所述的实际方位和俯仰的角度值与脉冲法得到的雷达天线旋转的角度值的差值在0.09°以上时，对脉冲输出个数进行调整。

作为本发明的一种优选技术方案：当雷达天线转到正北和水平位置时，脉冲计数器记录的脉冲信息和角度信息分别清零。