車載天線一鍵自動展收控制系統的研究

黨李昕

【摘 要】介紹了一種車載天線通過一鍵控制自動展開和撤收的系統及控制流程。提出一種簡單可靠的反射面翻轉交流伺服控制系統。提出通過展收按鍵結合指示燈狀態反映控制系統運行過程中的狀態。該控制系統使得整個車載天線的系統特性及任務接受能力有了明顯的提高。

【關鍵詞】一鍵自動展收；反射面翻轉

中圖分類號： TN828 文獻標識碼： A 文章編號： 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

車載機動站天線相對于固定站的最大優勢在于其機動性強，可適應不同地形環境，實現方便、快捷的任務接受。車載天線的一鍵自動展開和撤收功能更是極大地縮短了機動站運輸狀態和工作狀態之間的轉換時間，從而提高其機動性和任務接受能力。

對于一鍵展收功能的控制系統，其核心在于控制流程的合理性和系統的可靠性。本文以實際車載天線應用為基礎，提出一種新的控制方法，旨在實現在高可靠性的前提下提高車載天線的展收效率。

1 控制流程

一鍵自動展收控制系統是針對在具有自動調平功能的載車上安裝由方位、俯仰和第三軸組成的三軸結構天線設計的，其控制流程主要分為四個環節，如圖1所示。其中整個控制流程由ACU（天線控制單元）完成，PCC（可編程計算機控制器）作為功能實現的控制單元。

在一鍵展收過程中，車體調平和支腿撤收由ACU控制調平系統完成；第三軸直立和臥倒由PCC控制交流電機實現；反射面展開和折疊由PCC通過控制交流伺服系統實現；俯仰角度控制通過交流伺服系統位置閉環完成。

整個流程中反射面的展開和折疊至關重要，會直接影響整個展收過程的執行速度和可靠性。反射面在翻轉過程中應該保持勻速，實際應用中的翻轉速度既要保證不影響整個自動展收完成時間，也要考慮翻轉過程中的安全性，所以翻轉速度要結合具體工程需求來確定。而反射面翻轉機構的限位開關既是可靠性的保證，在自動展收流程中也是必不可少。天線反射面翻轉過程的主要控制流程如圖2所示。

對于反射面翻轉環節，ACU控制流程中會根據系統當前狀態判斷是否進入該環節，然后發出展開或折疊指令。PCC根據指令控制驅動器實現反射面展開和折疊的功能。最后根據限位開關狀態返回判斷是否完成反射面展開和折疊的環節并進入下一環節。

2 反射體翻轉的控制

PCC對反射面翻轉驅動器的控制是通過I/O輸出實現的。PCC與反射面翻轉驅動器的接線關系如圖3所示。其中一路驅動器使能，一路翻轉方向選擇，另外兩路進行翻轉速度選擇。不同的翻轉速度是用于設備調試階段選擇不同的速度以適應工程需要，在調試完成后確定合適的速度不再改變。這種使用固定I/O輸出的控制方式既簡單方便，又能保證控制的可靠性。

反射面翻轉控制的交流伺服系統是基于Parker公司SLVD5ND-R18UL交流伺服驅動器和SMBF60161.45112IB65F82交流伺服電機實現的。如圖4所示是反射面翻轉伺服系統控制模式界面。在這種操作模式下可以通過更改配置文件相關參數實現對系統速度環和位置環的配置。

在此系統中，針對位置環的應用，專門設置了定位器功能。系統將電機轉動一圈的位置變化分成4096階，在配置文件中可以任意設定電機的目標位置值，這樣電機在經過位置閉環會非常精確的到達設定位置。如果將這種控制方式應用的反射面翻轉中，即可以很大程度提高控制精度，又可以擺脫對限位開關的依賴，使系統可靠性更高。圖5為應用定位器配置系統。

反射面翻轉面與固定面的連接是通過電磁鐵的吸合來實現的，這種設計即可以固定和保護反射面，也可以保證反射面精度。反射面展開到位時電磁鐵吸合，固定反射面；反射面折疊時電磁鐵加電釋放吸力，反射面開始折疊。實際應用中反射面展開到位和折疊到位如圖6所示。

3 一鍵控制的實現

一鍵展收的關鍵還在于可以通過外圍按鍵操作實現一鍵控制整個展開和撤收的功能。這種控制方法實現簡單，操作方便，可靠性很高。如圖7所示是一鍵展收控制盒。標識為“ON”的綠色按鍵為一鍵展開按鈕，標識為“OFF”的黃色按鍵為一鍵折疊按鈕。控制盒上的急停開關可以使展收過程隨時停止，以防止展收過程出現的意外狀況。

一鍵展收過程中按鍵指示燈的點亮和熄滅由PCC根據展收流程和系統狀態控制，其閃爍方式用于反映控制系統當前的狀態。圖8為按鍵指示燈不同閃爍方式的示意圖。在未進行展收時，按鍵處于彈起狀態。當ACU向PCC發送允許展開或撤收指令時，按鍵指示燈點亮并處于常亮狀態，此時已經具備一鍵展開或撤收的狀態；當按下按鍵開始展收流程時，指示燈開始緩慢閃爍（長閃），表示展收過程正在進行，且控制系統狀態正常；當完成展開或撤收流程時，指示燈變成常亮狀態，此時彈起按鍵，指示燈熄滅，展收完成。在展開完成的狀態下只有撤收按鍵指示燈可以被點亮，此時展開按鍵指示燈處于熄滅狀態，即使被按下，控制系統也不會響應。在撤收完成的狀態下只有展開按鍵指示燈可以被點亮，同樣的撤收按鍵也不起作用，指示燈熄滅。若天線處于展開和撤收的中間狀態，展開和撤收按鍵可以同時被點亮，在此狀態下既可以展開也可以撤收。當一鍵展收控制系統處于異常狀態或沒有被允許操作時兩個按鍵指示燈都會快速閃爍（短閃），這既可以提示此狀態不具備一鍵展收條件，同時也可以通過ACU采集的狀態反饋信息確定系統出現異常的位置，進行快速恢復。表1為控制系統與按鍵和指示燈的狀態對應關系。

4 結論

一鍵展收功能的實現極大地縮短了車載天線的展收時間，實際應用中可以在10min內完成展開或撤收，提高了機動站的即時反應速度和任務接受能力。作為一鍵展收流程中的重要環節，PCC配合交流伺服系統控制的反射面翻轉在保證反射面精度的前提下，實現了很高的可靠性。一鍵控制功能的設計可以方便地在設備外圍實現車體展開和撤收的功能，又可以通過按鍵指示燈的閃爍方式反映控制系統的狀態，有利于對系統異常情況進行排查和恢復。所以一鍵展收功能的實現對于車載天線系統性能的優化和任務執行能力的提高意義重大，影響深遠。