车载天线一键自动展收控制系统的研究

党李昕

【摘 要】介绍了一种车载天线通过一键控制自动展开和撤收的系统及控制流程。提出一种简单可靠的反射面翻转交流伺服控制系统。提出通过展收按键结合指示灯状态反映控制系统运行过程中的状态。该控制系统使得整个车载天线的系统特性及任务接受能力有了明显的提高。

【关键词】一键自动展收；反射面翻转

中图分类号： TN828 文献标识码： A 文章编号： 2095-2457（2018）11-0017-002

DOI：10.19694/j.cnki.issn2095-2457.2018.11.006

【Abstract】This paper introduces a kind of system and control process for automatic expansion and withdrawal of an on-board antenna. This paper presents a simple and reliable ac servo control system. This paper puts forward the state of the control system in the process of control system. The control system improves the system characteristics and task acceptance capability of the whole vehicle antenna.

【Key words】One-click automatic display； Reflector

0 引言

车载机动站天线相对于固定站的最大优势在于其机动性强，可适应不同地形环境，实现方便、快捷的任务接受。车载天线的一键自动展开和撤收功能更是极大地缩短了机动站运输状态和工作状态之间的转换时间，从而提高其机动性和任务接受能力。

对于一键展收功能的控制系统，其核心在于控制流程的合理性和系统的可靠性。本文以实际车载天线应用为基础，提出一种新的控制方法，旨在实现在高可靠性的前提下提高车载天线的展收效率。

1 控制流程

一键自动展收控制系统是针对在具有自动调平功能的载车上安装由方位、俯仰和第三轴组成的三轴结构天线设计的，其控制流程主要分为四个环节，如图1所示。其中整个控制流程由ACU（天线控制单元）完成，PCC（可编程计算机控制器）作为功能实现的控制单元。

在一键展收过程中，车体调平和支腿撤收由ACU控制调平系统完成；第三轴直立和卧倒由PCC控制交流电机实现；反射面展开和折叠由PCC通过控制交流伺服系统实现；俯仰角度控制通过交流伺服系统位置闭环完成。

整个流程中反射面的展开和折叠至关重要，会直接影响整个展收过程的执行速度和可靠性。反射面在翻转过程中应该保持匀速，实际应用中的翻转速度既要保证不影响整个自动展收完成时间，也要考虑翻转过程中的安全性，所以翻转速度要结合具体工程需求来确定。而反射面翻转机构的限位开关既是可靠性的保证，在自动展收流程中也是必不可少。天线反射面翻转过程的主要控制流程如图2所示。

对于反射面翻转环节，ACU控制流程中会根据系统当前状态判断是否进入该环节，然后发出展开或折叠指令。PCC根据指令控制驱动器实现反射面展开和折叠的功能。最后根据限位开关状态返回判断是否完成反射面展开和折叠的环节并进入下一环节。

2 反射体翻转的控制

PCC对反射面翻转驱动器的控制是通过I/O输出实现的。PCC与反射面翻转驱动器的接线关系如图3所示。其中一路驱动器使能，一路翻转方向选择，另外两路进行翻转速度选择。不同的翻转速度是用于设备调试阶段选择不同的速度以适应工程需要，在调试完成后确定合适的速度不再改变。这种使用固定I/O输出的控制方式既简单方便，又能保证控制的可靠性。

反射面翻转控制的交流伺服系统是基于Parker公司SLVD5ND-R18UL交流伺服驱动器和SMBF60161.45112IB65F82交流伺服电机实现的。如图4所示是反射面翻转伺服系统控制模式界面。在这种操作模式下可以通过更改配置文件相关参数实现对系统速度环和位置环的配置。

在此系统中，针对位置环的应用，专门设置了定位器功能。系统将电机转动一圈的位置变化分成4096阶，在配置文件中可以任意设定电机的目标位置值，这样电机在经过位置闭环会非常精确的到达设定位置。如果将这种控制方式应用的反射面翻转中，即可以很大程度提高控制精度，又可以摆脱对限位开關的依赖，使系统可靠性更高。图5为应用定位器配置系统。

反射面翻转面与固定面的连接是通过电磁铁的吸合来实现的，这种设计即可以固定和保护反射面，也可以保证反射面精度。反射面展开到位时电磁铁吸合，固定反射面；反射面折叠时电磁铁加电释放吸力，反射面开始折叠。实际应用中反射面展开到位和折叠到位如图6所示。

3 一键控制的实现

一键展收的关键还在于可以通过外围按键操作实现一键控制整个展开和撤收的功能。这种控制方法实现简单，操作方便，可靠性很高。如图7所示是一键展收控制盒。标识为“ON”的绿色按键为一键展开按钮，标识为“OFF”的黄色按键为一键折叠按钮。控制盒上的急停开关可以使展收过程随时停止，以防止展收过程出现的意外状况。

一键展收过程中按键指示灯的点亮和熄灭由PCC根据展收流程和系统状态控制，其闪烁方式用于反映控制系统当前的状态。图8为按键指示灯不同闪烁方式的示意图。在未进行展收时，按键处于弹起状态。当ACU向PCC发送允许展开或撤收指令时，按键指示灯点亮并处于常亮状态，此时已经具备一键展开或撤收的状态；当按下按键开始展收流程时，指示灯开始缓慢闪烁（长闪），表示展收过程正在进行，且控制系统状态正常；当完成展开或撤收流程时，指示灯变成常亮状态，此时弹起按键，指示灯熄灭，展收完成。在展开完成的状态下只有撤收按键指示灯可以被点亮，此时展开按键指示灯处于熄灭状态，即使被按下，控制系统也不会响应。在撤收完成的状态下只有展开按键指示灯可以被点亮，同样的撤收按键也不起作用，指示灯熄灭。若天线处于展开和撤收的中间状态，展开和撤收按键可以同时被点亮，在此状态下既可以展开也可以撤收。当一键展收控制系统处于异常状态或没有被允许操作时两个按键指示灯都会快速闪烁（短闪），这既可以提示此状态不具备一键展收条件，同时也可以通过ACU采集的状态反馈信息确定系统出现异常的位置，进行快速恢复。表1为控制系统与按键和指示灯的状态对应关系。

4 结论

一键展收功能的实现极大地缩短了车载天线的展收时间，实际应用中可以在10min内完成展开或撤收，提高了机动站的即时反应速度和任务接受能力。作为一键展收流程中的重要环节，PCC配合交流伺服系统控制的反射面翻转在保证反射面精度的前提下，实现了很高的可靠性。一键控制功能的设计可以方便地在设备外围实现车体展开和撤收的功能，又可以通过按键指示灯的闪烁方式反映控制系统的状态，有利于对系统异常情况进行排查和恢复。所以一键展收功能的实现对于车载天线系统性能的优化和任务执行能力的提高意义重大，影响深远。