衛(wèi)星激光測距儀檢測系統(tǒng)
衛(wèi)星激光測距儀檢測系統(tǒng)
提 要
針對(duì)衛(wèi)星激光測距儀的幾個(gè)關(guān)健設(shè)備，建立了一套檢測系統(tǒng)。介紹了該檢測系統(tǒng)的方法、原理
以及實(shí)際應(yīng)用情況。
主題詞：衛(wèi)星激光測距一輔助系統(tǒng)一檢測系統(tǒng)
1 引 言
衛(wèi)星激光測距系統(tǒng)涉及的儀器眾多，如跟蹤設(shè)備、時(shí)頻系統(tǒng)等。這些設(shè)備在整個(gè)系統(tǒng)中起著十分重要的作用，其中任何一個(gè)設(shè)備不正常工作都將導(dǎo)致測距的失敗。針對(duì)這種情況，我們建立了一套用于檢查激光測距儀的幾個(gè)關(guān)健設(shè)備的檢測系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括對(duì)10MHz信號(hào)、氣象儀器、跟蹤設(shè)備、計(jì)數(shù)設(shè)備、自動(dòng)對(duì)時(shí)裝置和激光器等6個(gè)部分的檢測。其特點(diǎn)是檢測對(duì)象相對(duì)獨(dú)立，互不影響，能較快地分析出故障原因，并且在檢測到錯(cuò)誤后，給予充足的報(bào)錯(cuò)信息，操作者根據(jù)檢測的信息，可以有針對(duì)性地采取措施，排除故障，盡早地恢復(fù)正常觀測。
2 檢測方法和原理
設(shè)計(jì)的檢測系統(tǒng)程序建立在Windows環(huán)境下，以Visual Basic 5．0為操作界面，利用計(jì)算機(jī)與設(shè)備的交互作用來檢測各設(shè)備。圖1是運(yùn)行操作界面，可對(duì)系統(tǒng)的6個(gè)部分進(jìn)行檢測。其中的自動(dòng)對(duì)時(shí)裝置和氣象儀器是通過通訊端口與計(jì)算機(jī)交互來實(shí)現(xiàn)設(shè)備的檢測，其余的是利用
圖1 檢測系統(tǒng)主界面Fig．1 Maininterfaced cIleckil1g system20O2年1月25日收到．
Visual C開發(fā)產(chǎn)生具有控制功能模塊的OCX控件，由Visual Basic調(diào)用，與硬件設(shè)備的交互，來實(shí)現(xiàn)設(shè)備的檢測工作。下面對(duì)6個(gè)部分按五段分別予以介紹。
2．1自動(dòng)對(duì)時(shí)裝置和氣象儀器的檢測
自動(dòng)對(duì)時(shí)裝置是用來對(duì)測距系統(tǒng)提供起始標(biāo)準(zhǔn)時(shí)刻的設(shè)備。該裝置的檢測是通過GPS接收機(jī)串口與計(jì)算機(jī)交互來實(shí)現(xiàn)的。當(dāng)計(jì)算機(jī)打開端口并向自動(dòng)對(duì)時(shí)裝置發(fā)送對(duì)鐘請(qǐng)求后，對(duì)時(shí)裝置便返回給計(jì)算機(jī)一串字符，該字符中包含了日期、時(shí)刻以及結(jié)束標(biāo)志符信息，對(duì)該字符串的處理便可得到當(dāng)天的日期、與UTC同步的開始時(shí)刻。利用計(jì)算機(jī)的內(nèi)部計(jì)數(shù)器累加，可以顯示時(shí)間。之后，每隔若干秒對(duì)時(shí)一次。如果檢測系統(tǒng)在規(guī)定時(shí)間內(nèi)不能得到對(duì)時(shí)裝置傳來的字符串的信息，則認(rèn)為交互失敗，隨后給出報(bào)錯(cuò)信息，指出問題原因。氣象儀器可以提供觀測現(xiàn)場的氣壓、溫度、濕度信息。與比對(duì)時(shí)間裝置的檢測過程類似，氣象儀器連接到計(jì)算機(jī)通訊口，在端口開啟后，也是以字符串形式向系統(tǒng)提供數(shù)據(jù)，經(jīng)處理后在檢測界面上顯示出來(見圖2)。檢測系統(tǒng)開啟后每隔數(shù)秒鐘檢測一次氣象儀器，更新當(dāng)前的氣象數(shù)據(jù)，一旦系統(tǒng)無法接收到氣象儀器傳來的信號(hào)，則報(bào)錯(cuò)，圖2下部是檢測出錯(cuò)誤后所提供的報(bào)錯(cuò)信息，操作者可根據(jù)此信息，按步驟檢查排除故障即可。
圖2 報(bào)錯(cuò)信息一例測厚儀| 測速儀| 轉(zhuǎn)速表| 壓力表| 壓力計(jì)| 真空表| 硬度計(jì)| 探傷儀| 電子稱| 熱像儀| 頻閃儀| 測高儀| 測距儀| 金屬探測器| 試驗(yàn)機(jī)| 扭力計(jì)| 流速儀| 粗糙度儀| 流量計(jì)| 平衡儀|
2．2激光器狀態(tài)的檢測
激光器狀態(tài)的檢測是通過激光點(diǎn)火與主波信號(hào)的延遲時(shí)間來推斷激光器工作是否正常。一般情況下，延遲時(shí)間都在一定的范圍之內(nèi)，若超過此范圍，則說明激光器狀態(tài)有問題。在界面上顯示激光出光率的進(jìn)程圖，出光率計(jì)算由m／N來統(tǒng)計(jì)，其中Ⅳ 是發(fā)射激光指令的總rrt是在Ⅳ次中有正常延遲值個(gè)數(shù)。檢測系統(tǒng)根據(jù)此出光比例給出激光器的工作狀況，并指出不正常原因。
2．3跟蹤設(shè)備的檢測
跟蹤設(shè)備的穩(wěn)定可靠是測距順利進(jìn)行的保證。檢測系統(tǒng)根據(jù)觀測對(duì)象的不同、跟蹤要求不同，將檢測分為定位定點(diǎn)跟蹤、慢速跟蹤和快速跟蹤三種情況(圖3)。定點(diǎn)跟蹤即通過人工輸入某個(gè)方位、高度值，跟蹤裝置根據(jù)所給定的點(diǎn)位自動(dòng)跟蹤到位。同時(shí)在圖上給出跟蹤的穩(wěn)定情況，這部分與軌道預(yù)報(bào)無關(guān)，可反映伺服系統(tǒng)的驅(qū)動(dòng)能力。慢速跟蹤通過跟蹤恒星來反映系統(tǒng)的慢速驅(qū)動(dòng)能力�？焖俑櫢鶕�(jù)事先給定的某一衛(wèi)星預(yù)報(bào)軌道，進(jìn)行模擬跟蹤。在圖3左下方的天球圖中顯示整個(gè)跟蹤過程，其中粗的圓點(diǎn)是望遠(yuǎn)鏡的實(shí)際位置，細(xì)線是預(yù)報(bào)軌道。在圖3右下方是方位、高度跟蹤穩(wěn)定情況。用不同顏色來表示跟蹤誤差大小。另外還實(shí)時(shí)給出跟蹤誤差的均值和中誤差，便于分析判斷。
圖3 檢測跟蹤設(shè)備界面
2．4計(jì)數(shù)器的檢測
目前，我們使用的是惠普公司生產(chǎn)的HP5370B通用計(jì)數(shù)器。該計(jì)數(shù)器與計(jì)算機(jī)交互是用“只讀”(talkonly)方式進(jìn)行的。計(jì)算機(jī)向計(jì)數(shù)器發(fā)出指令，計(jì)數(shù)器接收指令并作出響應(yīng)并將結(jié)果返回計(jì)算機(jī)。此過程通過mDev()函數(shù)實(shí)現(xiàn)。當(dāng)計(jì)數(shù)器工作不正常時(shí)，通過檢測此函數(shù)，可以檢測出問題的所在。
2．5 10MHz信號(hào)的檢測
10MHz信號(hào)來自于GPS接收機(jī)，再通過綜合控制板將此信號(hào)整形，送到與計(jì)算機(jī)相聯(lián)的計(jì)數(shù)器板，作為其板的標(biāo)準(zhǔn)頻率源。當(dāng)計(jì)數(shù)到10MHz次后，應(yīng)正好用時(shí)1秒。我們利用此特性，在檢測系統(tǒng)中模擬一個(gè)比它慢的計(jì)數(shù)器，同時(shí)開啟計(jì)數(shù)，經(jīng)過若干時(shí)間，比較兩個(gè)計(jì)數(shù)器值。若由10MHz供源的計(jì)數(shù)器的值小于另一計(jì)數(shù)器，則說明10MHz信號(hào)有問題，檢測系統(tǒng)將報(bào)錯(cuò)，原因可能是外部提供的頻率源有問題或整形電路的問題。自從建立了檢測系統(tǒng)，對(duì)問題排除更加有針對(duì)性，更加及時(shí)，提高了檢查效率。一般操作者也可根據(jù)檢測程序的檢測結(jié)果進(jìn)行檢測和處理。該檢測系統(tǒng)還不十分完善，檢測對(duì)象有限。下一步檢測工作將深入硬件底層，包括檢測接口電路、各控制板等，針對(duì)性更強(qiáng)，功能更多。
參考文獻(xiàn)
1 龔向東．博士后研究工作報(bào)告，上海：中國科學(xué)院上海天文臺(tái)，1998
2 黃力，龔向東，楊福民．上海天文臺(tái)年刊，1999，20：．123
發(fā)布人：2010/8/16 9:43:00954
發(fā)布時(shí)間：2010/8/16 9:43:00
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