五寸手持机的雷达数据采集与控制

morninghan003

雷达是利用无线电波来测定物体位置的无线电设备。雷达(radar)原是“无线电探测与定位”的英文缩写。雷达的基本任务是探测感兴趣的目标，测定有关目标的距离、方问、速度等状态参数。雷达主要由天线、发射机、接收机（包括信号处理机）和显示器等部分组成。

雷达的战术指标主要包括作用距离、威力范围、测距分辨力与精度、测角分辨力与精度、测速分辨力与精度、系统机动性等。其中，作用距离是指雷达刚好能够可靠发现目标的距离。它取决于雷达的发射功率与天线口径的乘积，并与目标本身反射雷达电磁波的能力（雷达散射截面积的大小）等因素有关。威力范围指由最大作用距离、最小作用距离、最大仰角、最小仰角及方位角范围确定的区域。

雷达的种类：

Ø
按照雷达信号形式分类，有脉冲雷达，连续波雷达，脉部压缩雷达和频率捷变雷达等。

Ø
按照角跟踪方式分类，有单脉冲雷达，圆锥扫描雷达和隐蔽圆锥扫描雷达等。

Ø
按照目标测量的方式分类，有测高雷达，二坐标雷达，三坐标雷达和敌我识别雷达，多站雷达等。

Ø
按照雷达采用的技术和信号处理的方式有相参积累和非相参积累，动目标显示，动目标检测，脉冲多普勒雷达，合成孔径雷达，边扫描边跟踪雷达。

Ø
按照天线的扫描方式分类，分为机械扫描雷达，相控阵雷达等。

Ø
按照雷达频段分类，可分为超视距雷达，微波雷达，毫米波雷达以及激光雷达等。

发展趋势

雷达的工作频段将继续向电磁频谱的两端扩展;应用微电子学和固态技术成果，将实现雷达的小型化;利用计算机管理和控制雷达，将实现操作、校准、性能和故障检测的自动化，并发展自适应抗干扰技术;在中小型地面、舰载、机载雷达中，相控阵技术将获得广泛应用,以实现雷达的多功能;将提高雷达对目标实际形象、尺寸大小、运动姿态和诱饵识别的能力，增强雷达抗核袭击和抗反辐射导弹摧毁的能力;并将发展新的雷达体制如多基地雷达、无源雷达、扩频雷达、噪声雷达等。

虽然目前的雷达测量精度高、体积偏小、操作灵活等优点但都必须依赖计算机强大的后台数据处理，而且必须手动校准，所以如何实现操作、校准、性能和故障检测的自动化？成了雷达更新换代的一大难题。辰汉电子基于以往雷达的特点和发展趋势的要求，综合考虑21世纪的信息化发展的大局观，解决目前雷达在野外工作校准难，性能不稳定，容易发生故障，自主研发一款五寸便携式雷达主控手持机，该产品由信号采集模块、电源管理模块、存储模块等组成;整机采用Android4.4.0以上操作系统，使用Cotex-A9，四核处理器，1GHz主频，2G RAM，极大的优化了数据采集和大数据的不间断处理，技术先进、设计合理、功能完善、使用方便且可靠性高;采用GPS/北斗双模能快速有效缩短雷达的定位时间;大容量军规级可拆卸式电池设计，在-40到70度温度环境中，可连续待机8到10小时，续航能力强，整机防水防摔设计，军用紧密航空防水连接器，防误插设计，使得雷达手持机不管在多么恶劣的环境下，都能正常工作。辰汉电子五寸雷达手持机的研制成功与装备部队是对现有雷达的重要补充,对提升雷达的战斗力具有重要意义,具有显著的应用价值。

工作原理

　　雷达数据采集系统在工作时，首先通过打开手持机应用软件将雷达设备启动，然后将工作参数传送给数据采集卡，完成对雷达各项参数的控制。命令被响应后，雷达开始正常工作。采集卡将采集到的数据经过采集控制和传输控制后传送给手持机。数据采集控制:数据采集卡根据主机设置的参数采集雷达信号。首先将模拟信号进行预处理，预处理包括滤波处理和增益控制等，以去除模拟信号中的噪声，使模拟信号的幅度适于进行AD 转换。然后进行AD 转换，对模拟信号采样，得到数字信号。数据采集卡在接收探地雷达传来的模拟视频信号的同时，还接收帧同步信号。数据采集卡将转换得到的A - scan (A - scan:探地雷达在一个测量位置探测获取的一维时域波形图)数据与帧同步数据混合，然后存入FIFO。数据传输控制:计算机通过USB接口对数据采集卡进行访问，并读取FIFO 中的数据。计算机对数据采集卡的访问是通过查询方式完成的。数据采集卡内置的FIFO容量设计为32K ×9bit，如果计算机没有及时读走FIFO内的数据，FIFO就会出现溢出错误。所以查询的时间间隔要满足在该间隔内采集的数据不能大于FIFO的容量;另一方面，查询间隔太短，会加大计算机系统的负担，影响计算机进行数据处理的速度，所以要选取适当的查询间隔。以数据采集卡的最快采集速度为例进行计算: 每个scan的采样点数为1024，采样速率为512 scan / s，每一点的数据长度为2字节。这样在1 s内采集数据的大小为1024 ×2B ×512 = 1MB。在这样的采样率下，经32ms采集的数据就可将FIFO 装满，考虑到计算机系统的其它因素可能导致数据传输的阻碍，将查询间隔设为20ms。此时既可以满足数据传输的可靠性，又可节约手持机系统的资源。

原理框图（如下图所示）

应用软件框架结构图

系统进入正常工作状态后，硬件设备会将采集的数据源源不断地传回主机事先开辟的缓存内，接着对数据进行预处理，进而检测每一帧数据的帧头，将检测到的每一帧数据存放入另一块缓存，进行数据修复，用于系统的实时显示和存储操作，并将事先开辟的缓存做清空处理，准备接收新的数据。应用程序流程图下图所示。

   

其他应用

在科技日新月异的今天，手持式设备随着半导体技术、微电子与固体电子技术、信息技术、大规模集成电路科技的发展不断发展，功能也越来越强大。与此同时，手持式设备在嵌入式开发、低功耗性能、大容量存储等方面的不断突破，使得小型化设备为代表的智能新硬件进入新的时代，然辰汉电子五寸手持机雷达已经不仅局限于军用，也广泛用于各个行业领域，从执法部门实施的汽车系统和速度监控到空中交通管制、天气和海上监控。辰汉电子研发的雷达便携化智能设备为汽车高级驾驶员辅助系统(ADAS)、无人飞行器(UAV)防撞保护和其它工业的应用提供了理想解决方案。

辰汉嵌入式