軌道合成孔徑雷達(RailSAR)是一個非常復雜的成像雷達系統,由功能不同的幾個子系統組成,包括雷達平臺的運動控制,雷達回波的采集、傳輸和存儲,雷達位置的跟蹤測量以及雷達數據的成像處理等。RailSAR的系統結構如圖1所示,其中步進電機實現雷達平臺的步進運動,數字存儲示波器完成雷達回波的數據錄取,經緯儀跟蹤測量雷達天線的3維坐標。RailSAR是一個自動化程度很高的測量系統,其通過計算機軟件,實現對各種不同儀器設備和雷達數據的靈活控制和處理。
利用虛擬儀器系統的概念來構造特定的測量系統是一個發展趨勢。虛擬儀器系統利用各種設備驅動程序和實用軟件包,能夠實現對各種設備的編程控制,完成數據的采集、傳輸和分析處理。本文介紹基于虛擬儀器系統概念設計的RailSAR測控系統的實現過程。
1 系統開發平臺
虛擬儀器系統是現代計算機技術和傳統儀器技術相結合的產物,它利用計算機強大的控制功能,通過軟件編程,將各種不同的儀器靈活地組合在一起,形成一個實現某種特定功能的系統。軟件是虛擬儀器系統的核心,特別是設備驅動程序構成了虛擬儀器系統軟件的基礎。目前國內外使用較為廣泛的虛擬儀器開發平臺是NI公司的LabVIEW和LabWindows/CVI,RailSAR系統使用的是LabWindows/CVI。
LabWindows/CVI是一種面向對象的可視化編程環境,以ANSIC為核心,以各種豐富的庫函數為基礎,為儀器控制、自動測試和數據采集應用提供了一個功能強大的開發平臺。LabWindows/CVI應用程序的結構主要由四部分組成:①用戶接口;②程序控制;③數據采集;④數據分析。LabWindows/CVI的強大功能主要依賴于它的各種庫。對于用戶接口,它提供了面板、菜單、按鈕等用戶接口庫,使用戶能夠簡單方便地作出程序界面。對于數據采集,它提供了儀器庫、GPIB庫、RS-232庫、VISA庫以及VXI庫等,利用接口函數能夠實現對各種儀器的靈活控制。對于數據分析,它提供了格式化I/O庫、分析庫以及高級分析庫,能夠快速地實現各種算法,還可以用用戶接口庫實現數據的各種表示。