rc01型遥控和传输技术在靶场试验测控中的应用

rc01型遥控和传输技术在靶场试验测控中的应用

试验结果分析控制远程测量技术在目标场试验控制系统中发挥着重要作用。靶标遥控设备的好坏直接关系到靶场供靶能力的提高和试验任务的完成质量。目前,靶场的靶标遥控设备在以往试验任务中都能较圆满地完成了供靶任务,但是,也存在许多不足。这主要是:①落后的遥控体制,没有一控多的能力。靶场曾经使用的靶标遥控设备只能一台主控设备控制一台接收设备,或者同时控制两台相同的接收设备,执行完全相同的遥控指令,后一种情况通常只是为了提高接收设备的可靠性而在接收端并接两套接收设备;②系统也没有遥控效果回授能力。现有的遥控设备,信息传输具有单向性,只能从控制端到被控对象,控制端将遥控指令通过无线电信道发送出去,至于接收设备是否接收到指令和指令执行是否正确,控制端不能实时检测,也不能及时了解被控对象的工作状态;③系统没有自检能力。不能实现控制端与被控对象的自动定时联系,只能在试验前对遥控设备调试完毕,使其工作正常,布靶、放靶过程结束后,系统不能定时自检,一旦设备出现故障,将不能为试验正常供靶,控制者不能及时了解,采取措施,这将对试验任务造成巨大损失;④编解码体制复杂、智能化程度低。现有遥控设备大多采用FSK二进制频移键控、PAM脉冲幅度调制、PCM脉冲编码调制等编解码形式,电路结构复杂、调试维修困难,并且不易与射频电路接口。由于大多采用分离元件、小规模集成电路设计,操作复杂,智能化程度低,故障率高。针对以上几点,我们采用双音多频编解码技术、单片微型机计算机技术、最新的无线信道传输技术,结合通讯网络技术,研制成RC01型廉价、智能化、具有组网能力的无线遥控和数据传输系统。1控制板及发射控制端RC01无线遥控系统只具有一套发射控制设备S,而接收端则有R1、R2……,其遥控体制示于图1。在系统中,每一套设备均有一个地址码。发射控制端的地址码为00,接收端R1的为01,R2为02,依此类推。发射的遥控指令码串中包含有地址信息,即对几号设备进行遥控,接收端具有地址识别能力,以确定接收到的串码中的地址是否与本机地址码一致,如不一致,说明该指令不是遥控本机的,收端不予解码执行,如与本机地址码一致,该遥控指令是针对本机的,收端对该指令解码执行,同时,将执行结果信息再编码,加上本机地址,向控制端发送回去,以便使控制端及时了解遥控执行情况。如图2和图3所示,该系统由MCS-51单片机80C31、MT8888双音多频收发器、和具有收、发转换功能的无线信道组成。如果接收端接收到该码,则表示遥控成功。接收端和发射端的区别在于:发射控制端设置了接收操作指令的操作台,接收端设置了执行遥控指令的译码驱动机构和反馈电路。系统以单片机为核心,充分利用单片机的存储、定时、控制、逻辑运算等功能,对外围的编解码电路、无线收、发电路、操作台和指令译码驱动电路进行控制,完成各种遥控功能。单片机对操作台的指令进行分析查表处理,变成串行的十六进制码串,在单片机的控制下,依次送入双音多频编解码器MT8888,由它转换成串行的双音频码,送入无线收、发机的射频调制端,同时将PTT下拉为低电平,使其处于发射状态,将该码串调制在载波上发射出去,然后,PTT上拉为高电平,使其处于接收状态,等待接收被控端的遥控回码。在接收端,射频信号由天线馈入接收机,经过放大、滤波、混频、鉴频,解调出双音频信号,送入MT8888进行双音多频解码,每解出一位,向8031申请一次中断,8031响应中断后将它读入内部RAM,码串经单片机处理,如果其中地址码与本机地址码相同,单片机对该码进行译码,送入执行机构执行,外部执行机构完成动作后,单片机自动生成一组表示遥控指令完成的指令码,单片机控制MT8888发码、控制无线信道PTT为低电平发射状态,将该码发送出去。2接收机及其工作原则2.1编码频率对信号的影响顾名思义,双音频是两个频率不同、但振幅和相位相同的音频信号合成的,而且组成每个双音频码的两个频率是不同的,双音多频信号的编码频率列于表1。组成双音多频编码的8个频率间不存在谐波关系,因而可以大大减少虚假信号的干扰。由于它是两个频率较低的音频正弦波的合成信号,与射频电路接口简单方便,对射频电路的频带宽度要求低。双音多频编码的码元宽度是25ms,间隔25ms,周期为50ms,码速率为20bit/s。2.2编码/解码器集成MT8888是美国泰尔通讯公司生产的双音多频编解码器,其内部集成了双音频编码器和解码器,具有完整的MCS-51单片机接口信号,在单片机的控制下,可以实现双音频信号接收解调、编码发送,从而大大简化编解码电路的设计。MT888的应用原理框图示于图4。3行收、发转换在RC01无线遥控系统中,采用具有锁相环频率合成技术预置频率功能的收发信机,该收发信机可以在微处理器的控制下进行收、发功能的转换,具有信道占用指示功能。它有PTT、BUSY、DTMF-IN和DTMF-OUT四个接线端子。PTT为收、发转换开关。当PTT为高电平时,信道工作在接收状态,在某一频道上接收信息;当PTT为低电平时,信道工作在发射状态,将经过编码的信息发射出去。DTMF-IN是双音频信号输入端,DTMF-OUT是双音频信号输出端。4系统的可扩充性由于系统功能较多,电路设计较为复杂,完全依靠电路设计很难实现,特别是逻辑运算、判断、控制较多,采用微处理器技术,结合软件设计,使双音频编解码、信息编码、地址码识别、信道控制、操作台控制、遥控信息解码、外部设备驱动控制等均由微处理器完成。这样大大简化了系统的设计,提高了系统的可靠性,也使系统小型化。图5和图6分别是控制端和接收端的程序框图。5是否同步检码时码串正确在系统中,采用单片机技术,具有软件分析、识别、逻辑处理能力,编解码容易方便,灵活性大,很好地克服普通遥控设备的缺点,使硬件电路得到简化。在编码设计中,我们采用三位同步起始位,两位地址编码位,两位信息位,两位结束校验位,共九位,其格式为S1S2S3A0A1D0D1S4S5同步码的作用一是代表一组遥控指令码的起始和结束,另一方面,用来提高系统编解码的可靠性,防止误码。在系统中,发射控制端可以只有一套设备,接收机可以由编码地址不同的多套接收设备组成,不同的接收机依据不同的地址编码区分,即A0A1,如01XX表示XX指令是发给01号接收机的,则只有01接收机接收到后,才会产生动作,其他接收机虽然也能接收到该指令,但由于其地址编码不是01,所以不产生动作;D0D1是遥控指令信息位,用来区分不同的遥控动作,如:00代表联络码,08代表联络回码,01代表正车指令;S1,S2,S3是系统遥控码同步起始位,系统中用三个A表示,当单片机连续接收到三个A时,表示同步信号已经收到,以后的信息是地址信息,同步检出标志置位;如果单片机收到的码不是A且同步检出标志没有置位,或者不是连续的三个A,单片机不将标志置位。如果同步标志已经置位,单片机将接下来的第四、第五两位码存入地址单元,再接下来的第六、第七两位码存入信息缓存单元。如果第八、第九两位码是B,表示接收到的码的确是由控制端发射来的,中间四位地址、信息码正确。如果第八、第九两位不是B,则表示码串不正常,将同步检出标志清零,地址缓存单元、信息缓存单元清零,重新进行接收判别。正确的地址、信息码解出后,单片机将该接收机在系统中的地址编码与接收缓存单元的地址码比较,如果两者一致,表示控制端的遥控指令是发给该套设备的,单片机将信息码译码后,送往输出端口,通过驱动电路使相应的部件产生动作。在一般情况下,地址编码和信息编码与同步位和校验位不应相同,否则容易产生误码。如:控制端要控点燃两套接收设备上的两个曳光管(即01#接收机的01#、02#曳光管),其指令编码如下:首先点燃1#设备1#曳光管,单片机将控制端的PTT下拉为低电平,将码串AAA0101BB,依次通过MT8888、信道发射出去,PTT再上拉为高电平,处于接收状态。这时,1#设备和2#设备均能接收到0101码,但对于2#设备,其地址编码为02,故不对信息进行译码、不产生动作。对1#设备,其地址编码为01,与接收到的地址码相同,对01信息码译码,驱动相应端口,点燃1#曳光管,然后,将这一码串自动返回到MT8888,控制接收机的PTT为低电平发射状态,将AAA0101BB发射出去。此时,控制端已经处于接收状态,如果收到AAA0101BB,则表示该次遥控操作正确完成,同时给以提示;如果控制端在一定时间内收不到回码,或回码不是AAA0101BB,则控制端自动将AAA0101BB重发一次,如果仍收不到回码,系统将报错,表示系统故障。在实际应用中,往往长时间没有操作指令,为保持控制端和接收端的联络,时常检测系统的工作状态,实现系统的自检,同时也为接收端提供判断失去控制的依据,每隔两分钟,控制端自动对其控制的各接收机发出联络指令:控制端将1#接收机联络码AAA0100BB发射出去后,转换成接收状态,如果收到AAA010FBB,表示控制端和1#接收机联络正常,否则,将AAA0100BB再发射一次,如果仍然收不到AAA010FBB,则系统报错,1#接收机通讯故障。这样,将系统中的各个接收机都联络一遍。接收端设置了一个定时器,每当有正确码译出时,定时器清零。接收端接收到AAA0100BB码后,使定时器清零,同时,将码AAA010FBB发射出去。如果在两分半钟之内,没有指令码,也没有联络码。表示接收设备与控制端失去联系,系统将执行一系列的保护动作。例如,对靶艇来说,首先执行低速指令,过半分钟后,执行左满舵,使其转圈,再过半分钟,执行停机指令使其漂浮在海上,确保试验航区内的安全。该系统采用了串行编码格式,每一位码元宽度25ms,间隔25ms,一组遥控码大约9×50=450ms,每一指令连续发射两次,约900ms,一个完整的遥控指令包括回码大约需要2s,较FSK、PAM、PCM的指令周期长。在被控设备多、遥控信息量大的情况下,可将码串的长度延长;在被控设备少、信息量小的情况下,可将码串长度减短。6指标本设备的技术指标如下。7控使用测控系统双音多频信号在电讯中,作为用户选址信号和局间信号得到了广泛的应用。与单片机技术结合,构成