原创卫星激光测距仪检测系统

 2011-7-29 11:58  721 4 4 分类: 工程师职场

卫星激光测距仪检测系统

提要
针对卫星激光测距仪的几个关健设备，建立了一套检测系统。介绍了该检测系统的方法、原理
以及实际应用情况。
主题词：卫星激光测距一辅助系统一检测系统
1 引言
卫星激光测距系统涉及的仪器众多，如跟踪设备、时频系统等。这些设备在整个系统中起着十分重要的作用，其中任何一个设备不正常工作都将导致测距的失败。针对这种情况，我们建立了一套用于检查激光测距仪的几个关健设备的检测系统，该系统包括对10MHz信号、气象仪器、跟踪设备、计数设备、自动对时装置和激光器等6个部分的检测。其特点是检测对象相对独立，互不影响，能较快地分析出故障原因，并且在检测到错误后，给予充足的报错信息，操作者根据检测的信息，可以有针对性地采取措施，排除故障，尽早地恢复正常观测。
2 检测方法和原理
设计的检测系统程序建立在Windows环境下，以Visual Basic 5．0为操作界面，利用计算机与设备的交互作用来检测各设备。图1是运行操作界面，可对系统的6个部分进行检测。其中的自动对时装置和气象仪器是通过通讯端口与计算机交互来实现设备的检测，其余的是利用
图1 检测系统主界面Fig．1 Maininterfaced cIleckil1g system20O2年1月25日收到．
Visual C开发产生具有控制功能模块的OCX控件，由Visual Basic调用，与硬件设备的交互，来实现设备的检测工作。下面对6个部分按五段分别予以介绍。
2．1自动对时装置和气象仪器的检测
自动对时装置是用来对测距系统提供起始标准时刻的设备。该装置的检测是通过GPS接收机串口与计算机交互来实现的。当计算机打开端口并向自动对时装置发送对钟请求后，对时装置便返回给计算机一串字符，该字符中包含了日期、时刻以及结束标志符信息，对该字符串的处理便可得到当天的日期、与UTC同步的开始时刻。利用计算机的内部计数器累加，可以显示时间。之后，每隔若干秒对时一次。如果检测系统在规定时间内不能得到对时装置传来的字符串的信息，则认为交互失败，随后给出报错信息，指出问题原因。气象仪器可以提供观测现场的气压、温度、湿度信息。与比对时间装置的检测过程类似，气象仪器连接到计算机通讯口，在端口开启后，也是以字符串形式向系统提供数据，经处理后在检测界面上显示出来(见图2)。检测系统开启后每隔数秒钟检测一次气象仪器，更新当前的气象数据，一旦系统无法接收到气象仪器传来的信号，则报错，图2下部是检测出错误后所提供的报错信息，操作者可根据此信息，按步骤检查排除故障即可。
图2 报错信息一例测厚仪| 测速仪| 转速表| 压力表| 压力计|
2．2激光器状态的检测热流计| 浓度计| 折射仪| 采样仪|
激光器状态的检测是通过激光点火与主波信号的延迟时间来推断激光器工作是否正常。一般情况下，延迟时间都在一定的范围之内，若超过此范围，则说明激光器状态有问题。在界面上显示激光出光率的进程图，出光率计算由m／N来统计，其中Ⅳ 是发射激光指令的总rrt是在Ⅳ次中有正常延迟值个数。检测系统根据此出光比例给出激光器的工作状况，并指出不正常原因。
2．3跟踪设备的检测
跟踪设备的稳定可靠是测距顺利进行的保证。检测系统根据观测对象的不同、跟踪要求不同，将检测分为定位定点跟踪、慢速跟踪和快速跟踪三种情况(图3)。定点跟踪即通过人工输入某个方位、高度值，跟踪装置根据所给定的点位自动跟踪到位。同时在图上给出跟踪的稳定情况，这部分与轨道预报无关，可反映伺服系统的驱动能力。慢速跟踪通过跟踪恒星来反映系统的慢速驱动能力。快速跟踪根据事先给定的某一卫星预报轨道，进行模拟跟踪。在图3左下方的天球图中显示整个跟踪过程，其中粗的圆点是望远镜的实际位置，细线是预报轨道。在图3右下方是方位、高度跟踪稳定情况。用不同颜色来表示跟踪误差大小。另外还实时给出跟踪误差的均值和中误差，便于分析判断。
图3 检测跟踪设备界面
2．4计数器的检测
目前，我们使用的是惠普公司生产的HP5370B通用计数器。该计数器与计算机交互是用“只读”(talkonly)方式进行的。计算机向计数器发出指令，计数器接收指令并作出响应并将结果返回计算机。此过程通过mDev()函数实现。当计数器工作不正常时，通过检测此函数，可以检测出问题的所在。
2．5 10MHz信号的检测
10MHz信号来自于GPS接收机，再通过综合控制板将此信号整形，送到与计算机相联的计数器板，作为其板的标准频率源。当计数到10MHz次后，应正好用时1秒。我们利用此特性，在检测系统中模拟一个比它慢的计数器，同时开启计数，经过若干时间，比较两个计数器值。若由10MHz供源的计数器的值小于另一计数器，则说明10MHz信号有问题，检测系统将报错，原因可能是外部提供的频率源有问题或整形电路的问题。自从建立了检测系统，对问题排除更加有针对性，更加及时，提高了检查效率。一般操作者也可根据检测程序的检测结果进行检测和处理。该检测系统还不十分完善，检测对象有限。下一步检测工作将深入硬件底层，包括检测接口电路、各控制板等，针对性更强，功能更多。
参考文献
1 龚向东．博士后研究工作报告，上海：中国科学院上海天文台，1998
2 黄力，龚向东，杨福民．上海天文台年刊，1999，20：．123

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