轨道合成孔径雷达(RailSAR)是一个非常复杂的成像雷达系统,由功能不同的几个子系统组成,包括雷达平台的运动控制,雷达回波的采集、传输和存储,雷达位置的跟踪测量以及雷达数据的成像处理等。RailSAR的系统结构如图1所示,其中步进电机实现雷达平台的步进运动,数字存储示波器完成雷达回波的数据录取,经纬仪跟踪测量雷达天线的3维坐标。RailSAR是一个自动化程度很高的测量系统,其通过计算机软件,实现对各种不同仪器设备和雷达数据的灵活控制和处理。
利用虚拟仪器系统的概念来构造特定的测量系统是一个发展趋势。虚拟仪器系统利用各种设备驱动程序和实用软件包,能够实现对各种设备的编程控制,完成数据的采集、传输和分析处理。本文介绍基于虚拟仪器系统概念设计的RailSAR测控系统的实现过程。
1 系统开发平台
虚拟仪器系统是现代计算机技术和传统仪器技术相结合的产物,它利用计算机强大的控制功能,通过软件编程,将各种不同的仪器灵活地组合在一起,形成一个实现某种特定功能的系统。软件是虚拟仪器系统的核心,特别是设备驱动程序构成了虚拟仪器系统软件的基础。目前国内外使用较为广泛的虚拟仪器开发平台是NI公司的LabVIEW和LabWindows/CVI,RailSAR系统使用的是LabWindows/CVI。
LabWindows/CVI是一种面向对象的可视化编程环境,以ANSIC为核心,以各种丰富的库函数为基础,为仪器控制、自动测试和数据采集应用提供了一个功能强大的开发平台。LabWindows/CVI应用程序的结构主要由四部分组成:①用户接口;②程序控制;③数据采集;④数据分析。LabWindows/CVI的强大功能主要依赖于它的各种库。对于用户接口,它提供了面板、菜单、按钮等用户接口库,使用户能够简单方便地作出程序界面。对于数据采集,它提供了仪器库、GPIB库、RS-232库、VISA库以及VXI库等,利用接口函数能够实现对各种仪器的灵活控制。对于数据分析,它提供了格式化I/O库、分析库以及高级分析库,能够快速地实现各种算法,还可以用用户接口库实现数据的各种表示。