一種導(dǎo)彈飛行測控裝備遙控策略的設(shè)計與實現(xiàn)

于智春+李中偉

摘 要： 在導(dǎo)彈飛行測控系統(tǒng)中，安控系統(tǒng)是保證試驗安全的重中之重。為提高地面遙控系統(tǒng)的可靠性，以某型統(tǒng)一測控裝備的遙控系統(tǒng)為設(shè)計基礎(chǔ)，利用IP網(wǎng)絡(luò)平臺環(huán)境，設(shè)計和實現(xiàn)了一種基于計算機自適應(yīng)、自行判斷選擇并可實時切換的遙控終端雙機熱備份方案。通過雙機交互的設(shè)計和判決策略，完成了遙控終端雙機熱備份的設(shè)計與實現(xiàn)。

關(guān)鍵詞： 可靠性； 遙控； 熱備份； 自行判斷

中圖分類號： TN911?34 文獻(xiàn)標(biāo)識碼： A 文章編號： 1004?373X（2014）04?0070?02

Design and realization of remote control strategy for missile flight TT & C equipment

YU Zhi?chun， LI Zhong?wei

（Unit 91550 of PLA， Dalian 116021， China）

Abstract： In the missile flight measurement and control system， the security control system is the key of ensuring the test safety. Taking the remote control system of a certain type of TT&C equipment as a design foundation， the remote control terminal dual?system hot backup solution based on self?adaptation， self?judgment and choice of computer was designed by the aid of IP network platform to improve the reliability of the remote control system on ground. By the disign of double machine interaction and decision strategy， the design and implementation of the remote control terminal dual?system hot backup was completed.

Keywords： reliability； remote control； hot?redundancy； self?judgment

0 引 言

導(dǎo)彈遙控系統(tǒng)主要用于在導(dǎo)彈飛行試驗過程中出現(xiàn)導(dǎo)彈工作異?；蝻w行偏離軌跡威脅保護(hù)目標(biāo)的情況下，對故障彈進(jìn)行及時炸毀的地面安全控制，一方面要求在導(dǎo)彈出現(xiàn)無可糾正的異常時必須可靠徹底地銷毀導(dǎo)彈，另一方面則要求決不允許由于遙控系統(tǒng)本身故障將狀態(tài)正常的導(dǎo)彈炸毀。因此對導(dǎo)彈遙控系統(tǒng)本身的可靠性要求非常高。影響導(dǎo)彈遙控系統(tǒng)可靠性的因素很多，包括彈上異常故障和地面裝備測控系統(tǒng)故障等，地面測控裝備的遙控系統(tǒng)作為對彈安全控制的判斷和指令發(fā)送、監(jiān)測裝備，其可靠性尤為重中之重，如何提高和保障遙控系統(tǒng)的可靠性即成為測控裝備設(shè)計研制的技術(shù)重點。對于提高地面遙控系統(tǒng)的可靠性，本文針對以往遙控硬件解決方案，介紹一種有效的高可靠性遙控雙機備份策略，對遙控系統(tǒng)的設(shè)計進(jìn)行了一種新的嘗試。

1 地面裝備遙控系統(tǒng)組成

地面測控裝備遙控系統(tǒng)主要由遙控終端、副載波調(diào)制器、射頻上變頻器、射頻下變頻器、功放、功放電源、功放控制組合等組成。遙控系統(tǒng)組成原理框圖參見圖1。

圖1 某地面統(tǒng)一測控設(shè)備遙控系統(tǒng)原理框圖

以往靶場的遙控裝備單臺套均采用硬件視頻基帶板卡的冷備份方案，用來加強和保證遙控分系統(tǒng)的可靠性。板卡的冷備份方案是雙總線基帶板卡同時安裝于遙控終端計算機內(nèi)，任務(wù)中只連接并啟動單流板卡，在任務(wù)前遙控系統(tǒng)出現(xiàn)不可修復(fù)故障時，及時斷電連接備份基帶板卡并啟動，保障任務(wù)順利進(jìn)行的一種應(yīng)急方案。冷備份對遙控系統(tǒng)故障的應(yīng)急處理帶來一定隱患，對系統(tǒng)的故障處理實時解決能力存在一定限制和不足。

2 遙控終端雙機熱備份體制下遙控系統(tǒng)的組成

及工作原理

遙控終端雙機熱備份系統(tǒng)為雙遙控終端通過相應(yīng)判決策略聯(lián)入遙控系統(tǒng)，組成框圖見圖2。

圖2 遙控終端雙機熱備份系統(tǒng)原理框圖

地面遙控系統(tǒng)在遙控中心、遙控操控臺、引導(dǎo)設(shè)備和外部接口設(shè)備等的支持下，完成目標(biāo)跟蹤和遙控指令的產(chǎn)生、發(fā)射任務(wù)。遙控中心是安全控制系統(tǒng)的指揮管理中心，完成安全信息的監(jiān)視、安全判決，以及指令發(fā)射情況和執(zhí)行情況的監(jiān)視。當(dāng)導(dǎo)彈正常飛行時，地面遙控系統(tǒng)基本處于等待工作狀態(tài)，即遙控中心等所有產(chǎn)生指令的設(shè)備均不輸出任何指令，遙控終端機不工作，發(fā)射機無載波輸出，只有發(fā)射天線在引導(dǎo)設(shè)備的引導(dǎo)下跟隨目標(biāo)運動。當(dāng)飛行的導(dǎo)彈出現(xiàn)故障，飛行軌跡偏離正常范圍，達(dá)到或超出安全管道的告警線時，根據(jù)所選擇的發(fā)令方式和判決準(zhǔn)則，由遙控中心做出告警判決，發(fā)出告警指令。告警指令經(jīng)遙控臺傳送到地面遙控系統(tǒng)，同時將地面遙控系統(tǒng)由無線電靜默狀態(tài)轉(zhuǎn)入未調(diào)載波輸出狀態(tài)，打通遙控信道，使彈上遙控設(shè)備進(jìn)入等待接收遙控指令的狀態(tài)。若導(dǎo)彈的飛行狀態(tài)進(jìn)一步惡化，按照事先確定的安全準(zhǔn)則，安全軍官通過遙控中心首先發(fā)出解保指令，經(jīng)遙控臺傳送至地面遙控系統(tǒng)。指令編碼器完成該指令的抗干擾性和保密性編碼；副載波調(diào)制器完成指令碼的副載波調(diào)制，輸至上行載波調(diào)制器，完成載波調(diào)制，再經(jīng)上變頻至所需射頻頻點，送至發(fā)射天線向空中輻射。地面上變頻器在完成載波變頻后，耦合分路有線反饋至下變頻器，在小環(huán)檢測接收機中完成載波解調(diào)和低頻放大，向副載波解調(diào)器輸出已調(diào)副載波信號；副載波解調(diào)器完成副載波解調(diào)后輸出指令碼至指令碼檢測器；指令碼檢測器通過發(fā)射指令碼同檢測出的指令碼的比對，完成發(fā)送指令碼正確性的判決，判決結(jié)果送遙測操控臺顯示終端，供操作人員監(jiān)視。而地面小環(huán)檢測接收機通常以有線方式從發(fā)射天線輸入端實時采集射頻載波信號，回送至下變頻器，再以上述信號流程完成遙控小環(huán)信息的檢測。當(dāng)導(dǎo)彈或運載火箭的飛行超出了安全管道的必炸線時，由中心計算機自動或安全控制臺人工發(fā)出炸毀指令。炸毀指令的傳送過程與解保指令的傳送過程基本相同。彈上遙控分系統(tǒng)輸出炸毀指令，通過執(zhí)行機構(gòu)將故障導(dǎo)彈炸毀。在導(dǎo)彈飛行過程中，通過遙控系統(tǒng)的故障自檢系統(tǒng)對系統(tǒng)軟硬件進(jìn)行實時故障檢測與定位，當(dāng)主用遙控終端出現(xiàn)故障時，實時進(jìn)行遙控終端的A、B機切換，保障遙控系統(tǒng)對導(dǎo)彈飛行試驗的不間斷遙控檢測與指令發(fā)射。

3 遙控終端雙機熱備份策略

3.1 雙機參數(shù)同步

為保證參數(shù)設(shè)置一致性和穩(wěn)定性，只在主機進(jìn)行參數(shù)設(shè)置，備機禁止進(jìn)行參數(shù)設(shè)置。主機參數(shù)設(shè)置完成后通過網(wǎng)絡(luò)自動同步到備機，已完成備機對參數(shù)一致性設(shè)置。

3.2 遙控發(fā)令策略

只能在主機進(jìn)行遙控發(fā)令，備機禁止進(jìn)行遙控發(fā)令，若主機發(fā)令過程中，進(jìn)行了主備機切換，則原有主機繼續(xù)完成該次發(fā)令過程，新的主機不參與該次發(fā)令過程。

3.3 主備機切換策略

主備機切換包括兩種形式：自動切換和手動切換。自動切換模式下，手動主備機切換功能失效；手動切換模式下，不進(jìn)行自動切換，在主機和備機上都可以手動進(jìn)行終端切換選擇。遙控終端軟件初始啟動時，兩臺遙控終端都設(shè)置為備機，并檢測對方機器狀態(tài)。若檢測不到對方機狀態(tài)（只有一臺機器開機），則自動升為主機。兩臺機器若同時開機，則A機為主機，B機為備機。主機出現(xiàn)異常時，若主機發(fā)現(xiàn)，則主機自動將自己降為備機，并發(fā)送命令通知備機升為主機；若備機發(fā)現(xiàn)，則發(fā)送命令通知主機降為備機，確認(rèn)原有主機已降為備機后再將自己升為主機。在主機和備機都異常情況下，不進(jìn)行切換。

3.4 主機遙控終端異常情況

主機遙控終端異常情況要進(jìn)行主備機自動切換，而遙控終端對異常情況的判據(jù)主要有：上變頻器未連通；遙控基帶板與軟件交互異常；遙控基帶板FPGA時鐘不鎖定；遙控基帶板內(nèi)部RAM自檢異常；遙控基帶板FPGA讀寫自檢異常；自動功率控制異常。

4 結(jié) 語

本文針對某些地面統(tǒng)一測控設(shè)備遙控系統(tǒng)原有冷備份方案存在的問題，介紹了一種基于IP平臺判決的計算機終端熱備份方案，并給出了具體實現(xiàn)。本文認(rèn)為其優(yōu)點主要在于：削弱了以往系統(tǒng)對遙控計算機的依賴，并提高了對板卡故障的應(yīng)急反應(yīng)能力，增強了地面遙控系統(tǒng)可靠性；減少了遙控操作手在任務(wù)中設(shè)備的操作流程，降低了對操作手的壓力，提高了設(shè)備安全穩(wěn)定性。

參考文獻(xiàn)

[1] 袁靜，胡昌華，徐瑞，等.基于改進(jìn)BDD算法的導(dǎo)彈安控系統(tǒng)故障樹仿真分析[J].系統(tǒng)仿真學(xué)報，2007，19（1）：9?12.

[2] SKOLNIK M I. 雷達(dá)手冊[M].王軍，林強，譯.北京：電子工業(yè)出版社，2003.

[3] 馬順南，周弘霄，張菊，等.靶場多站制安全控制體制研究[J].電訊技術(shù)，2007（1）：86?89.

[4] 饒啟龍.航天測控技術(shù)及其發(fā)展方向[J].信息通信技術(shù)，2011（3）：77?83.

[5] 佘大勇，唐太強，李維晨，等.航天測控系統(tǒng)安全分析與控制[J].裝備學(xué)院學(xué)報，2013（1）：81?85.

[6] 丁鷺飛，耿富錄，陳建春.雷達(dá)原理[J].北京：電子工業(yè)出版社，2009.

3 遙控終端雙機熱備份策略

3.1 雙機參數(shù)同步

為保證參數(shù)設(shè)置一致性和穩(wěn)定性，只在主機進(jìn)行參數(shù)設(shè)置，備機禁止進(jìn)行參數(shù)設(shè)置。主機參數(shù)設(shè)置完成后通過網(wǎng)絡(luò)自動同步到備機，已完成備機對參數(shù)一致性設(shè)置。

3.2 遙控發(fā)令策略

只能在主機進(jìn)行遙控發(fā)令，備機禁止進(jìn)行遙控發(fā)令，若主機發(fā)令過程中，進(jìn)行了主備機切換，則原有主機繼續(xù)完成該次發(fā)令過程，新的主機不參與該次發(fā)令過程。

3.3 主備機切換策略

主備機切換包括兩種形式：自動切換和手動切換。自動切換模式下，手動主備機切換功能失效；手動切換模式下，不進(jìn)行自動切換，在主機和備機上都可以手動進(jìn)行終端切換選擇。遙控終端軟件初始啟動時，兩臺遙控終端都設(shè)置為備機，并檢測對方機器狀態(tài)。若檢測不到對方機狀態(tài)（只有一臺機器開機），則自動升為主機。兩臺機器若同時開機，則A機為主機，B機為備機。主機出現(xiàn)異常時，若主機發(fā)現(xiàn)，則主機自動將自己降為備機，并發(fā)送命令通知備機升為主機；若備機發(fā)現(xiàn)，則發(fā)送命令通知主機降為備機，確認(rèn)原有主機已降為備機后再將自己升為主機。在主機和備機都異常情況下，不進(jìn)行切換。

3.4 主機遙控終端異常情況

主機遙控終端異常情況要進(jìn)行主備機自動切換，而遙控終端對異常情況的判據(jù)主要有：上變頻器未連通；遙控基帶板與軟件交互異常；遙控基帶板FPGA時鐘不鎖定；遙控基帶板內(nèi)部RAM自檢異常；遙控基帶板FPGA讀寫自檢異常；自動功率控制異常。

4 結(jié) 語

本文針對某些地面統(tǒng)一測控設(shè)備遙控系統(tǒng)原有冷備份方案存在的問題，介紹了一種基于IP平臺判決的計算機終端熱備份方案，并給出了具體實現(xiàn)。本文認(rèn)為其優(yōu)點主要在于：削弱了以往系統(tǒng)對遙控計算機的依賴，并提高了對板卡故障的應(yīng)急反應(yīng)能力，增強了地面遙控系統(tǒng)可靠性；減少了遙控操作手在任務(wù)中設(shè)備的操作流程，降低了對操作手的壓力，提高了設(shè)備安全穩(wěn)定性。

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3.1 雙機參數(shù)同步

為保證參數(shù)設(shè)置一致性和穩(wěn)定性，只在主機進(jìn)行參數(shù)設(shè)置，備機禁止進(jìn)行參數(shù)設(shè)置。主機參數(shù)設(shè)置完成后通過網(wǎng)絡(luò)自動同步到備機，已完成備機對參數(shù)一致性設(shè)置。

3.2 遙控發(fā)令策略

只能在主機進(jìn)行遙控發(fā)令，備機禁止進(jìn)行遙控發(fā)令，若主機發(fā)令過程中，進(jìn)行了主備機切換，則原有主機繼續(xù)完成該次發(fā)令過程，新的主機不參與該次發(fā)令過程。

3.3 主備機切換策略

主備機切換包括兩種形式：自動切換和手動切換。自動切換模式下，手動主備機切換功能失效；手動切換模式下，不進(jìn)行自動切換，在主機和備機上都可以手動進(jìn)行終端切換選擇。遙控終端軟件初始啟動時，兩臺遙控終端都設(shè)置為備機，并檢測對方機器狀態(tài)。若檢測不到對方機狀態(tài)（只有一臺機器開機），則自動升為主機。兩臺機器若同時開機，則A機為主機，B機為備機。主機出現(xiàn)異常時，若主機發(fā)現(xiàn)，則主機自動將自己降為備機，并發(fā)送命令通知備機升為主機；若備機發(fā)現(xiàn)，則發(fā)送命令通知主機降為備機，確認(rèn)原有主機已降為備機后再將自己升為主機。在主機和備機都異常情況下，不進(jìn)行切換。

3.4 主機遙控終端異常情況

主機遙控終端異常情況要進(jìn)行主備機自動切換，而遙控終端對異常情況的判據(jù)主要有：上變頻器未連通；遙控基帶板與軟件交互異常；遙控基帶板FPGA時鐘不鎖定；遙控基帶板內(nèi)部RAM自檢異常；遙控基帶板FPGA讀寫自檢異常；自動功率控制異常。

4 結(jié) 語

本文針對某些地面統(tǒng)一測控設(shè)備遙控系統(tǒng)原有冷備份方案存在的問題，介紹了一種基于IP平臺判決的計算機終端熱備份方案，并給出了具體實現(xiàn)。本文認(rèn)為其優(yōu)點主要在于：削弱了以往系統(tǒng)對遙控計算機的依賴，并提高了對板卡故障的應(yīng)急反應(yīng)能力，增強了地面遙控系統(tǒng)可靠性；減少了遙控操作手在任務(wù)中設(shè)備的操作流程，降低了對操作手的壓力，提高了設(shè)備安全穩(wěn)定性。

參考文獻(xiàn)

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