CN112394339A - 一种应用于测云雷达的控制电路 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种应用于测云雷达的控制电路，其技术方案是：包括电源转换电路模块、串口通信模块、高速模数转换采集模块、存储模块、FPGA时序控制模块、单片机算法处理模块、倾角检测模块、激光器工作电压调节模块、探测器工作电压调节模块、激光器温度控制模块和工作电压监控模块，本发明的有益效果是：通过FPGA来控制激光器的工作状态，保证了系统的灵活性和稳定性，可以调整工作频率、脉宽，而且通过工作电压控制模块可以改变脉冲能量，通过光电探测器的放大倍数可以根据算法处理后的结果动态调整，提高了云层测试结果的准确性。
Description
技术领域
本发明涉及激光测云雷达领域，具体涉及一种应用于测云雷达的控制电路。
背景技术
激光测云雷达系统的基本原理是通过控制测云雷达中发射端的激光器发射一定周期的短脉冲激光，当激光到达云底后会发生反射回到测云雷达的接收端，通过对接收端的接收信号进行后期处理，得到云底高度及云层相关的信息。
现有技术存在以下不足：现有的激光测云雷达系统不能让系统满足长期稳定性工作，且没有实时采集系统工作时的各种参数值，采集到的信息不能准确的反映云层信息。
因此，发明一种应用于测云雷达的控制电路很有必要。
本发明内容
为此，本发明提供一种应用于测云雷达的控制电路，通过控制激光器工作频率、脉宽、脉冲能量和光电探测器放大倍数的控制电路，以解决激光测云雷达系统不能让系统满足长期稳定性工作，且没有实时采集系统工作时的各种参数值，采集到的信息不能准确的反映云层信息的问题。
为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种应用于测云雷达的控制电路，包括电源转换电路模块、串口通信模块、高速模数转换采集模块、存储模块、FPGA时序控制模块、单片机算法处理模块、倾角检测模块、激光器工作电压调节模块、探测器工作电压调节模块、激光器温度控制模块和工作电压监控模块，所述电源转换电路模块与所述串口通信模块、存储模块、FPGA时序控制模块、单片机算法处理模块、倾角检测模块、激光器工作电压调节模块、探测器工作电压调节模块、激光器温度控制模块、工作电压监控模块电性连接；
所述FPGA时序控制模块电性连接所述串口通信模块、所述存储模块、所述高速模数转换采集模块、所述激光器工作电压调节模块、所述探测器工作电压调节模块和所述激光器温度控制模块；
所述存储模块电性连接所述单片机算法处理模块，所述单片机算法处理模块电性连接所述串口通信模块；
所述倾角检测模块电性连接所述单片机算法处理模块。
优选的，所述电源转换电路模块包括电源转换电路，用于对外部输入电压进行降压转换。
优选的，所述串口通信模块包括RS和RS，用于接收上位控制命令，调节激光器工作电压、光电放大器电路放大倍数和基准电压。
优选的，所述高速模数转换采集模块用于实现将探测器采集电路得到的模拟信号转换为数字信号。
优选的，所述存储电路用于存储FPGA处理后的数据。
优选的，所述FPGA时序控制模块用于实现整个系统的时序控制。
优选的，所述单片机算法处理模块用于进行云层算法处理程序。
优选的，所述倾角检测模块用于判断激光测云雷达整机的摆放方向。
优选的，所述激光器工作电压调节模块和所述探测器工作电压调节模块用于控制系统中高压模块的输出电压。
优选的，所述激光器温度控制模块用于控制激光器工作温度稳定不受外部环境温度的影响，所述工作电压监控模块用于监控系统工作时各个模块的工作电压。
与现有技术相比，该应用于测云雷达的控制电路的优点：
本发明通过FPGA来控制激光器的工作状态，保证了系统的灵活性和稳定性，可以调整工作频率、脉宽，而且通过工作电压控制模块可以改变脉冲能量，通过光电探测器的放大倍数可以根据算法处理后的结果动态调整，提高了云层测试结果的准确性。
附图说明
图1为本发明提供的模块连接结构图；
图2为本发明提供的电性结构图；
图中：电源转换电路模块1、串口通信模块2、高速模数转换采集模块3、存储模块4、FPGA时序控制模块5、单片机算法处理模块6、倾角检测模块7、激光器工作电压调节模块8、探测器工作电压调节模块9、激光器温度控制模块10、工作电压监控模块11。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。
参照附图1-图2，本发明提供的一种应用于测云雷达的控制电路，包括电源转换电路模块1、串口通信模块2、高速模数转换采集模块3、存储模块4、FPGA时序控制模块5、单片机算法处理模块6、倾角检测模块7、激光器工作电压调节模块8、探测器工作电压调节模块9、激光器温度控制模块10、工作电压监控模块11；
进一步地，电源转换电路模块1电性连接存储模块4，包括电源转换电路模块1包括电源转换电路，具体的，电源转换电路与串口通信模块2、存储模块4、FPGA时序控制模块5、单片机算法处理模块6、倾角检测模块7、激光器工作电压调节模块8、探测器工作电压调节模块9、激光器温度控制模块10、工作电压监控模块11电性连接，FPGA时序控制模块5电性连接串口通信模块2、存储模块4、高速模数转换采集模块3、激光器工作电压调节模块8、探测器工作电压调节模块9和激光器温度控制模块10，存储模块4电性连接单片机算法处理模块6，单片机算法处理模块6电性连接串口通信模块2，倾角检测模块7电性连接单片机算法处理模块6，通过FPGA来控制激光器的工作状态，保证了系统的灵活性和稳定性，可以调整工作频率、脉宽，而且通过工作电压控制模块可以改变脉冲能量，通过光电探测器的放大倍数可以根据算法处理后的结果动态调整，提高了云层测试结果的准确性，其中电源转换电路1用于对外部输入电压进行降压转换，通过高频开关电源管理芯片，控制内部功率开关器件，然后经过外部滤波整形电路实现调节输出电压幅度的功能，串口通信模块2包括RS232和RS485，用于接收上位控制命令，调节激光器工作电压、光电放大器电路放大倍数、基准电压，并可以实时传输系统工作状态到上位机显示，高速模数转换采集模块3实现将探测器采集电路得到的模拟信号转换为数字信号，FPGA时序控制模块5用于实现整个系统的时序控制，激光器驱动频率、脉宽，产生高速采集电路的同步时钟信号，监控系统工作电压状态并控制电源通断，控制外部加热装置工作，单片机算法处理模块6用于进行云层算法处理程序，接收从存储器缓冲后的云层数字量数据，进行算法计算并将计算结果通过串口通信模块发送到上位机，倾角检测模块7用于判断激光测云雷达整机的摆放方向，单片机算法处理模块根据不同的方向调整算法，得到精确的测量信息，激光器工作电压调节模块8和探测器工作电压调节模块9用于控制系统中高压模块的输出电压，激光器温度控制模块10用于控制激光器工作温度稳定不受外部环境温度的影响，保证系统测量的稳定性，工作电压监控模块11用于监控系统工作时各个模块的工作电压。
本发明的使用过程如下：本领域技术人员通过电源转换电路与串口通信模块2、存储模块4、FPGA时序控制模块5、单片机算法处理模块6、倾角检测模块7、激光器工作电压调节模块8、探测器工作电压调节模块9、激光器温度控制模块10、工作电压监控模块11电性连接，FPGA时序控制模块5电性连接串口通信模块2、存储模块4、高速模数转换采集模块3、激光器工作电压调节模块8、探测器工作电压调节模块9和激光器温度控制模块10，存储模块4电性连接单片机算法处理模块6，单片机算法处理模块6电性连接串口通信模块2，倾角检测模块7电性连接单片机算法处理模块6，通过FPGA来控制激光器的工作状态，保证了系统的灵活性和稳定性，可以调整工作频率、脉宽，而且通过工作电压控制模块可以改变脉冲能量，通过光电探测器的放大倍数可以根据算法处理后的结果动态调整，提高了云层测试结果的准确性，其中电源转换电路1用于对外部输入电压进行降压转换，通过高频开关电源管理芯片，控制内部功率开关器件，然后经过外部滤波整形电路实现调节输出电压幅度的功能，串口通信模块2包括RS232和RS485，用于接收上位控制命令，调节激光器工作电压、光电放大器电路放大倍数、基准电压，并可以实时传输系统工作状态到上位机显示，高速模数转换采集模块3实现将探测器采集电路得到的模拟信号转换为数字信号，FPGA时序控制模块5用于实现整个系统的时序控制，激光器驱动频率、脉宽，产生高速采集电路的同步时钟信号，监控系统工作电压状态并控制电源通断，控制外部加热装置工作，单片机算法处理模块6用于进行云层算法处理程序，接收从存储器缓冲后的云层数字量数据，进行算法计算并将计算结果通过串口通信模块发送到上位机，倾角检测模块7用于判断激光测云雷达整机的摆放方向，单片机算法处理模块根据不同的方向调整算法，得到精确的测量信息，激光器工作电压调节模块8和探测器工作电压调节模块9用于控制系统中高压模块的输出电压，激光器温度控制模块10用于控制激光器工作温度稳定不受外部环境温度的影响，保证系统测量的稳定性，工作电压监控模块11用于监控系统工作时各个模块的工作电压。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例，任何熟悉本领域的技术人员均可能利用上述阐述的技术方案对本发明加以修改或将其修改为等同的技术方案。因此，依据本发明的技术方案所进行的任何简单修改或等同置换，尽属于本发明要求保护的范围。
Claims (10)
1.一种应用于测云雷达的控制电路，包括电源转换电路模块(1)、串口通信模块(2)、高速模数转换采集模块(3)、存储模块(4)、FPGA时序控制模块(5)、单片机算法处理模块(6)、倾角检测模块(7)、激光器工作电压调节模块(8)、探测器工作电压调节模块(9)、激光器温度控制模块(10)和工作电压监控模块(11)，其特征在于：所述电源转换电路模块(1)与所述串口通信模块(2)、存储模块(4)、FPGA时序控制模块(5)、单片机算法处理模块(6)、倾角检测模块(7)、激光器工作电压调节模块(8)、探测器工作电压调节模块(9)、激光器温度控制模块(10)、工作电压监控模块(11)电性连接；
所述FPGA时序控制模块(5)电性连接所述串口通信模块(2)、所述存储模块(4)、所述高速模数转换采集模块(3)、所述激光器工作电压调节模块(8)、所述探测器工作电压调节模块(9)和所述激光器温度控制模块(10)；
所述存储模块(4)电性连接所述单片机算法处理模块(6)，所述单片机算法处理模块(6)电性连接所述串口通信模块(2)；
所述倾角检测模块(7)电性连接所述单片机算法处理模块(6)。
2.根据权利要求1所述的一种应用于测云雷达的控制电路，其特征在于：所述电源转换电路模块(1)包括电源转换电路，用于对外部输入电压进行降压转换。
3.根据权利要求1所述的一种应用于测云雷达的控制电路，其特征在于：所述串口通信模块(2)包括RS232和RS485，用于接收上位控制命令，调节激光器工作电压、光电放大器电路放大倍数和基准电压。
4.根据权利要求1所述的一种应用于测云雷达的控制电路，其特征在于：所述高速模数转换采集模块(3)用于实现将探测器采集电路得到的模拟信号转换为数字信号。
5.根据权利要求1所述的一种应用于测云雷达的控制电路，其特征在于：所述存储电路(4)用于存储FPGA处理后的数据。
6.根据权利要求1所述的一种应用于测云雷达的控制电路，其特征在于：所述FPGA时序控制模块(5)用于实现整个系统的时序控制。
7.根据权利要求1所述的一种应用于测云雷达的控制电路，其特征在于：所述单片机算法处理模块(6)用于进行云层算法处理程序。
8.根据权利要求1所述的一种应用于测云雷达的控制电路，其特征在于：所述倾角检测模块(7)用于判断激光测云雷达整机的摆放方向。
9.根据权利要求1所述的一种应用于测云雷达的控制电路，其特征在于：所述激光器工作电压调节模块(8)和所述探测器工作电压调节模块(9)用于控制系统中高压模块的输出电压。
10.根据权利要求1所述的一种应用于测云雷达的控制电路，其特征在于：所述激光器温度控制模块(10)用于控制激光器工作温度稳定不受外部环境温度的影响，所述工作电压监控模块(11)用于监控系统工作时各个模块的工作电压。
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