大气微波辐射计采集控制系统的设计与实现

1144766066 · 发表于 2022-5-10 17:22:31

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近年来随着集成电路和微波毫米波技术的发展，小型地基多通道大气微波辐射计在气象领域的应用越来越广泛。K波段大气微波辐射计就是这样一种辐射计，它具有80个通道，用于测量18～26GHz范围内的大气辐射功率谱。采集控制系统是辐射计系统的神经中枢，它控制大气微波辐射计进行大气微波辐射测量与定标的数据采集工作；同时还为操作人员提供了控制终端，用于操控辐射计系统和获取采集的数据。根据K波段大气微波辐射计的结构、工作方式和指标要求，本文为其设计并实现了基于ARM-Linux的采集控制系统，它能自动完成辐射计系统测量与定标的数据采集工作，并可通过远程计算机或现场的触摸屏与键盘对辐射计系统进行操控。采集控制系统的硬件部分由基于ARM9片上系统的核心控制板和采集扩展板构成，采用多总线结构和模块化的设计，因此系统具有体积小、扩展灵活的特点。它实现了可同时采集辐射计接收机8路检波信号的数据采集模块、射频前端的频段切换接口和反射镜伺服机构的控制接口，从而能分时采集来自不同角度方向所有通道的场景亮温数据。采集控制系统还具有气象传感器与GPS模块，可提供工作地点的环境信息，并具备了用于远程操控的以太网接口，用于现场操控的触摸屏与键盘和用于挂载移动存储设备的USB接口。系统的软件部分主要建立在嵌入式Linux操作系统之上，通过相关的设备驱动程序实现了辐射计系统数据采集与控制的硬件访问接口，采用多线程技术进行采集控制应用程序的设计，实现了辐射计系统测量与定标的数据采集控制、采集数据管理、网络通信服务和人机交互等功能。另外，还在PC机上实现了远程控制程序，它不仅能够远程操控辐射计系统和接收采集的数据，还能对大气微波辐射测量的结果进行绘图分析。最后本文对采集控制系统进行了测试，并对整个辐射计系统进行了联调测试。测试结果表明，该采集控制系统能够满足K波段大气微波辐射计数据采集与控制的要求。

大气微波辐射计采集控制系统的设计与实现

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