rc01型遙控和傳輸技術(shù)在靶場(chǎng)試驗(yàn)測(cè)控中的應(yīng)用

rc01型遙控和傳輸技術(shù)在靶場(chǎng)試驗(yàn)測(cè)控中的應(yīng)用

試驗(yàn)結(jié)果分析控制遠(yuǎn)程測(cè)量技術(shù)在目標(biāo)場(chǎng)試驗(yàn)控制系統(tǒng)中發(fā)揮著重要作用。靶標(biāo)遙控設(shè)備的好壞直接關(guān)系到靶場(chǎng)供靶能力的提高和試驗(yàn)任務(wù)的完成質(zhì)量。目前,靶場(chǎng)的靶標(biāo)遙控設(shè)備在以往試驗(yàn)任務(wù)中都能較圓滿地完成了供靶任務(wù),但是,也存在許多不足。這主要是:①落后的遙控體制,沒(méi)有一控多的能力。靶場(chǎng)曾經(jīng)使用的靶標(biāo)遙控設(shè)備只能一臺(tái)主控設(shè)備控制一臺(tái)接收設(shè)備,或者同時(shí)控制兩臺(tái)相同的接收設(shè)備,執(zhí)行完全相同的遙控指令,后一種情況通常只是為了提高接收設(shè)備的可靠性而在接收端并接兩套接收設(shè)備;②系統(tǒng)也沒(méi)有遙控效果回授能力。現(xiàn)有的遙控設(shè)備,信息傳輸具有單向性,只能從控制端到被控對(duì)象,控制端將遙控指令通過(guò)無(wú)線電信道發(fā)送出去,至于接收設(shè)備是否接收到指令和指令執(zhí)行是否正確,控制端不能實(shí)時(shí)檢測(cè),也不能及時(shí)了解被控對(duì)象的工作狀態(tài);③系統(tǒng)沒(méi)有自檢能力。不能實(shí)現(xiàn)控制端與被控對(duì)象的自動(dòng)定時(shí)聯(lián)系,只能在試驗(yàn)前對(duì)遙控設(shè)備調(diào)試完畢,使其工作正常,布靶、放靶過(guò)程結(jié)束后,系統(tǒng)不能定時(shí)自檢,一旦設(shè)備出現(xiàn)故障,將不能為試驗(yàn)正常供靶,控制者不能及時(shí)了解,采取措施,這將對(duì)試驗(yàn)任務(wù)造成巨大損失;④編解碼體制復(fù)雜、智能化程度低?，F(xiàn)有遙控設(shè)備大多采用FSK二進(jìn)制頻移鍵控、PAM脈沖幅度調(diào)制、PCM脈沖編碼調(diào)制等編解碼形式,電路結(jié)構(gòu)復(fù)雜、調(diào)試維修困難,并且不易與射頻電路接口。由于大多采用分離元件、小規(guī)模集成電路設(shè)計(jì),操作復(fù)雜,智能化程度低,故障率高。針對(duì)以上幾點(diǎn),我們采用雙音多頻編解碼技術(shù)、單片微型機(jī)計(jì)算機(jī)技術(shù)、最新的無(wú)線信道傳輸技術(shù),結(jié)合通訊網(wǎng)絡(luò)技術(shù),研制成RC01型廉價(jià)、智能化、具有組網(wǎng)能力的無(wú)線遙控和數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)。1控制板及發(fā)射控制端RC01無(wú)線遙控系統(tǒng)只具有一套發(fā)射控制設(shè)備S,而接收端則有R1、R2……,其遙控體制示于圖1。在系統(tǒng)中,每一套設(shè)備均有一個(gè)地址碼。發(fā)射控制端的地址碼為00,接收端R1的為01,R2為02,依此類(lèi)推。發(fā)射的遙控指令碼串中包含有地址信息,即對(duì)幾號(hào)設(shè)備進(jìn)行遙控,接收端具有地址識(shí)別能力,以確定接收到的串碼中的地址是否與本機(jī)地址碼一致,如不一致,說(shuō)明該指令不是遙控本機(jī)的,收端不予解碼執(zhí)行,如與本機(jī)地址碼一致,該遙控指令是針對(duì)本機(jī)的,收端對(duì)該指令解碼執(zhí)行,同時(shí),將執(zhí)行結(jié)果信息再編碼,加上本機(jī)地址,向控制端發(fā)送回去,以便使控制端及時(shí)了解遙控執(zhí)行情況。如圖2和圖3所示,該系統(tǒng)由MCS-51單片機(jī)80C31、MT8888雙音多頻收發(fā)器、和具有收、發(fā)轉(zhuǎn)換功能的無(wú)線信道組成。如果接收端接收到該碼,則表示遙控成功。接收端和發(fā)射端的區(qū)別在于:發(fā)射控制端設(shè)置了接收操作指令的操作臺(tái),接收端設(shè)置了執(zhí)行遙控指令的譯碼驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)和反饋電路。系統(tǒng)以單片機(jī)為核心,充分利用單片機(jī)的存儲(chǔ)、定時(shí)、控制、邏輯運(yùn)算等功能,對(duì)外圍的編解碼電路、無(wú)線收、發(fā)電路、操作臺(tái)和指令譯碼驅(qū)動(dòng)電路進(jìn)行控制,完成各種遙控功能。單片機(jī)對(duì)操作臺(tái)的指令進(jìn)行分析查表處理,變成串行的十六進(jìn)制碼串,在單片機(jī)的控制下,依次送入雙音多頻編解碼器MT8888,由它轉(zhuǎn)換成串行的雙音頻碼,送入無(wú)線收、發(fā)機(jī)的射頻調(diào)制端,同時(shí)將PTT下拉為低電平,使其處于發(fā)射狀態(tài),將該碼串調(diào)制在載波上發(fā)射出去,然后,PTT上拉為高電平,使其處于接收狀態(tài),等待接收被控端的遙控回碼。在接收端,射頻信號(hào)由天線饋入接收機(jī),經(jīng)過(guò)放大、濾波、混頻、鑒頻,解調(diào)出雙音頻信號(hào),送入MT8888進(jìn)行雙音多頻解碼,每解出一位,向8031申請(qǐng)一次中斷,8031響應(yīng)中斷后將它讀入內(nèi)部RAM,碼串經(jīng)單片機(jī)處理,如果其中地址碼與本機(jī)地址碼相同,單片機(jī)對(duì)該碼進(jìn)行譯碼,送入執(zhí)行機(jī)構(gòu)執(zhí)行,外部執(zhí)行機(jī)構(gòu)完成動(dòng)作后,單片機(jī)自動(dòng)生成一組表示遙控指令完成的指令碼,單片機(jī)控制MT8888發(fā)碼、控制無(wú)線信道PTT為低電平發(fā)射狀態(tài),將該碼發(fā)送出去。2接收機(jī)及其工作原則2.1編碼頻率對(duì)信號(hào)的影響顧名思義,雙音頻是兩個(gè)頻率不同、但振幅和相位相同的音頻信號(hào)合成的,而且組成每個(gè)雙音頻碼的兩個(gè)頻率是不同的,雙音多頻信號(hào)的編碼頻率列于表1。組成雙音多頻編碼的8個(gè)頻率間不存在諧波關(guān)系,因而可以大大減少虛假信號(hào)的干擾。由于它是兩個(gè)頻率較低的音頻正弦波的合成信號(hào),與射頻電路接口簡(jiǎn)單方便,對(duì)射頻電路的頻帶寬度要求低。雙音多頻編碼的碼元寬度是25ms,間隔25ms,周期為50ms,碼速率為20bit/s。2.2編碼/解碼器集成MT8888是美國(guó)泰爾通訊公司生產(chǎn)的雙音多頻編解碼器,其內(nèi)部集成了雙音頻編碼器和解碼器,具有完整的MCS-51單片機(jī)接口信號(hào),在單片機(jī)的控制下,可以實(shí)現(xiàn)雙音頻信號(hào)接收解調(diào)、編碼發(fā)送,從而大大簡(jiǎn)化編解碼電路的設(shè)計(jì)。MT888的應(yīng)用原理框圖示于圖4。3行收、發(fā)轉(zhuǎn)換在RC01無(wú)線遙控系統(tǒng)中,采用具有鎖相環(huán)頻率合成技術(shù)預(yù)置頻率功能的收發(fā)信機(jī),該收發(fā)信機(jī)可以在微處理器的控制下進(jìn)行收、發(fā)功能的轉(zhuǎn)換,具有信道占用指示功能。它有PTT、BUSY、DTMF-IN和DTMF-OUT四個(gè)接線端子。PTT為收、發(fā)轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)。當(dāng)PTT為高電平時(shí),信道工作在接收狀態(tài),在某一頻道上接收信息;當(dāng)PTT為低電平時(shí),信道工作在發(fā)射狀態(tài),將經(jīng)過(guò)編碼的信息發(fā)射出去。DTMF-IN是雙音頻信號(hào)輸入端,DTMF-OUT是雙音頻信號(hào)輸出端。4系統(tǒng)的可擴(kuò)充性由于系統(tǒng)功能較多,電路設(shè)計(jì)較為復(fù)雜,完全依靠電路設(shè)計(jì)很難實(shí)現(xiàn),特別是邏輯運(yùn)算、判斷、控制較多,采用微處理器技術(shù),結(jié)合軟件設(shè)計(jì),使雙音頻編解碼、信息編碼、地址碼識(shí)別、信道控制、操作臺(tái)控制、遙控信息解碼、外部設(shè)備驅(qū)動(dòng)控制等均由微處理器完成。這樣大大簡(jiǎn)化了系統(tǒng)的設(shè)計(jì),提高了系統(tǒng)的可靠性,也使系統(tǒng)小型化。圖5和圖6分別是控制端和接收端的程序框圖。5是否同步檢碼時(shí)碼串正確在系統(tǒng)中,采用單片機(jī)技術(shù),具有軟件分析、識(shí)別、邏輯處理能力,編解碼容易方便,靈活性大,很好地克服普通遙控設(shè)備的缺點(diǎn),使硬件電路得到簡(jiǎn)化。在編碼設(shè)計(jì)中,我們采用三位同步起始位,兩位地址編碼位,兩位信息位,兩位結(jié)束校驗(yàn)位,共九位,其格式為S1S2S3A0A1D0D1S4S5同步碼的作用一是代表一組遙控指令碼的起始和結(jié)束,另一方面,用來(lái)提高系統(tǒng)編解碼的可靠性,防止誤碼。在系統(tǒng)中,發(fā)射控制端可以只有一套設(shè)備,接收機(jī)可以由編碼地址不同的多套接收設(shè)備組成,不同的接收機(jī)依據(jù)不同的地址編碼區(qū)分,即A0A1,如01XX表示XX指令是發(fā)給01號(hào)接收機(jī)的,則只有01接收機(jī)接收到后,才會(huì)產(chǎn)生動(dòng)作,其他接收機(jī)雖然也能接收到該指令,但由于其地址編碼不是01,所以不產(chǎn)生動(dòng)作;D0D1是遙控指令信息位,用來(lái)區(qū)分不同的遙控動(dòng)作,如:00代表聯(lián)絡(luò)碼,08代表聯(lián)絡(luò)回碼,01代表正車(chē)指令;S1,S2,S3是系統(tǒng)遙控碼同步起始位,系統(tǒng)中用三個(gè)A表示,當(dāng)單片機(jī)連續(xù)接收到三個(gè)A時(shí),表示同步信號(hào)已經(jīng)收到,以后的信息是地址信息,同步檢出標(biāo)志置位;如果單片機(jī)收到的碼不是A且同步檢出標(biāo)志沒(méi)有置位,或者不是連續(xù)的三個(gè)A,單片機(jī)不將標(biāo)志置位。如果同步標(biāo)志已經(jīng)置位,單片機(jī)將接下來(lái)的第四、第五兩位碼存入地址單元,再接下來(lái)的第六、第七兩位碼存入信息緩存單元。如果第八、第九兩位碼是B,表示接收到的碼的確是由控制端發(fā)射來(lái)的,中間四位地址、信息碼正確。如果第八、第九兩位不是B,則表示碼串不正常,將同步檢出標(biāo)志清零,地址緩存單元、信息緩存單元清零,重新進(jìn)行接收判別。正確的地址、信息碼解出后,單片機(jī)將該接收機(jī)在系統(tǒng)中的地址編碼與接收緩存單元的地址碼比較,如果兩者一致,表示控制端的遙控指令是發(fā)給該套設(shè)備的,單片機(jī)將信息碼譯碼后,送往輸出端口,通過(guò)驅(qū)動(dòng)電路使相應(yīng)的部件產(chǎn)生動(dòng)作。在一般情況下,地址編碼和信息編碼與同步位和校驗(yàn)位不應(yīng)相同,否則容易產(chǎn)生誤碼。如:控制端要控點(diǎn)燃兩套接收設(shè)備上的兩個(gè)曳光管(即01#接收機(jī)的01#、02#曳光管),其指令編碼如下:首先點(diǎn)燃1#設(shè)備1#曳光管,單片機(jī)將控制端的PTT下拉為低電平,將碼串AAA0101BB,依次通過(guò)MT8888、信道發(fā)射出去,PTT再上拉為高電平,處于接收狀態(tài)。這時(shí),1#設(shè)備和2#設(shè)備均能接收到0101碼,但對(duì)于2#設(shè)備,其地址編碼為02,故不對(duì)信息進(jìn)行譯碼、不產(chǎn)生動(dòng)作。對(duì)1#設(shè)備,其地址編碼為01,與接收到的地址碼相同,對(duì)01信息碼譯碼,驅(qū)動(dòng)相應(yīng)端口,點(diǎn)燃1#曳光管,然后,將這一碼串自動(dòng)返回到MT8888,控制接收機(jī)的PTT為低電平發(fā)射狀態(tài),將AAA0101BB發(fā)射出去。此時(shí),控制端已經(jīng)處于接收狀態(tài),如果收到AAA0101BB,則表示該次遙控操作正確完成,同時(shí)給以提示;如果控制端在一定時(shí)間內(nèi)收不到回碼,或回碼不是AAA0101BB,則控制端自動(dòng)將AAA0101BB重發(fā)一次,如果仍收不到回碼,系統(tǒng)將報(bào)錯(cuò),表示系統(tǒng)故障。在實(shí)際應(yīng)用中,往往長(zhǎng)時(shí)間沒(méi)有操作指令,為保持控制端和接收端的聯(lián)絡(luò),時(shí)常檢測(cè)系統(tǒng)的工作狀態(tài),實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的自檢,同時(shí)也為接收端提供判斷失去控制的依據(jù),每隔兩分鐘,控制端自動(dòng)對(duì)其控制的各接收機(jī)發(fā)出聯(lián)絡(luò)指令:控制端將1#接收機(jī)聯(lián)絡(luò)碼AAA0100BB發(fā)射出去后,轉(zhuǎn)換成接收狀態(tài),如果收到AAA010FBB,表示控制端和1#接收機(jī)聯(lián)絡(luò)正常,否則,將AAA0100BB再發(fā)射一次,如果仍然收不到AAA010FBB,則系統(tǒng)報(bào)錯(cuò),1#接收機(jī)通訊故障。這樣,將系統(tǒng)中的各個(gè)接收機(jī)都聯(lián)絡(luò)一遍。接收端設(shè)置了一個(gè)定時(shí)器,每當(dāng)有正確碼譯出時(shí),定時(shí)器清零。接收端接收到AAA0100BB碼后,使定時(shí)器清零,同時(shí),將碼AAA010FBB發(fā)射出去。如果在兩分半鐘之內(nèi),沒(méi)有指令碼,也沒(méi)有聯(lián)絡(luò)碼。表示接收設(shè)備與控制端失去聯(lián)系,系統(tǒng)將執(zhí)行一系列的保護(hù)動(dòng)作。例如,對(duì)靶艇來(lái)說(shuō),首先執(zhí)行低速指令,過(guò)半分鐘后,執(zhí)行左滿舵,使其轉(zhuǎn)圈,再過(guò)半分鐘,執(zhí)行停機(jī)指令使其漂浮在海上,確保試驗(yàn)航區(qū)內(nèi)的安全。該系統(tǒng)采用了串行編碼格式,每一位碼元寬度25ms,間隔25ms,一組遙控碼大約9×50=450ms,每一指令連續(xù)發(fā)射兩次,約900ms,一個(gè)完整的遙控指令包括回碼大約需要2s,較FSK、PAM、PCM的指令周期長(zhǎng)。在被控設(shè)備多、遙控信息量大的情況下,可將碼串的長(zhǎng)度延長(zhǎng);在被控設(shè)備少、信息量小的情況下,可將碼串長(zhǎng)度減短。6指標(biāo)本設(shè)備的技術(shù)指標(biāo)如下。7控使用測(cè)控系統(tǒng)雙音多頻信號(hào)在電訊中,作為用戶選址信號(hào)和局間信號(hào)得到了廣泛的應(yīng)用。與單片機(jī)技術(shù)結(jié)合,構(gòu)成