雷達發(fā)射機自動化控制系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)

黃源

引言

雷達指令制導(dǎo)的彈載接收機測試過程中發(fā)生指令解析故障的原因較多，可能是由于雷達發(fā)送指令的包數(shù)和內(nèi)容錯誤引起的，也可能是由于彈載接收機的接收和處理電路故障引起的，造成排除故障占用時間較長，為了簡化排故流程，快速定位故障原因，需要監(jiān)測雷達發(fā)射端指令編碼的發(fā)送包數(shù)和正確性。為此，采用FPGA技術(shù)，結(jié)合雷達的微波接收機研制成功了雷達發(fā)射指令監(jiān)測設(shè)備，將不同頻點的雷達發(fā)射指令通過串口打印出來，通過軟件進行譯碼還原，可直觀顯示發(fā)射指令編碼的包數(shù)和編碼內(nèi)容。

1雷達概念內(nèi)涵

2006年，加拿大HaykinS教授在一個學(xué)術(shù)研討會上首次提出認知雷達概念。認知雷達是引入并模仿人類認知特性的新一代智能雷達系統(tǒng)，具有完善的接收和發(fā)射自適應(yīng)特征，通過與環(huán)境的不斷交互和學(xué)習(xí)，獲取環(huán)境信息，結(jié)合先驗知識和推理，不斷調(diào)整接收機和發(fā)射機參數(shù)，自適應(yīng)探測目標，旨在提高復(fù)雜、時變以及未知電磁環(huán)境與地理環(huán)境下的探測性能。認知雷達的內(nèi)涵可概括為“一個目的、兩個層面、三個能力”。（1）認知雷達的目的是通過引入人類認知思維，構(gòu)建具有“精度高、調(diào)度快、性能穩(wěn)、資源省”優(yōu)點的全新雷達架構(gòu)。這不僅僅是現(xiàn)代戰(zhàn)爭對雷達系統(tǒng)的需求，也是未來雷達系統(tǒng)的發(fā)展方向。（2）認知雷達具有機器認知處理和人類認知監(jiān)管兩個層面。第一個層面是機器處理的層面，利用機器在海量數(shù)據(jù)處理等方面的優(yōu)勢，實現(xiàn)環(huán)境和目標特性的實時感知、目標的探測、跟蹤和識別等。第二個層面是人類監(jiān)管的層面，利用人類的經(jīng)驗和感覺等非因果處理能力，對認知雷達中機器處理的過程進行監(jiān)管，避免過度優(yōu)化、死循環(huán)等情況的出現(xiàn)。（3）認知雷達具有以下三種能力，即環(huán)境自感知、處理自適應(yīng)、能力自提高。環(huán)境自感知是指雷達能夠自主感知外界環(huán)境，解析戰(zhàn)場態(tài)勢，分析干擾樣式；處理自適應(yīng)是指雷達能夠自主地分配系統(tǒng)資源，選擇處理策略，認知收發(fā)處理；能力自提高是指雷達能夠自主記憶處理結(jié)果，推演最優(yōu)算法，更新知識結(jié)構(gòu)。認知雷達的本質(zhì)就是通過與環(huán)境不斷的交互而理解環(huán)境并適應(yīng)環(huán)境的閉環(huán)雷達系統(tǒng)。

2系統(tǒng)控制電路分析

2.1數(shù)據(jù)處理器

該自動化控制系統(tǒng)以數(shù)字化發(fā)射機為基準，通過主機采集模擬參數(shù)，并將采集數(shù)據(jù)傳遞到數(shù)據(jù)處理器，光電隔離處理后的數(shù)據(jù)被傳遞至主控CPU，但是值得注意的是這些數(shù)據(jù)并未進行相應(yīng)的處理分析，參數(shù)仍舊是以模擬參數(shù)的格式存在。主機發(fā)出的狀態(tài)量必須經(jīng)由數(shù)據(jù)處理器和光電隔離后才能被傳遞至中央處理器位置。

2.2駐波比監(jiān)控

反射波檢測信號輸入端插座并不受限制，可以為任意一個插座，信號輸入后在同相放大器中被放大，之后不同的插座輸入的反射波檢波信號會分路，一路信號會進入到駐波比比較器，另一路信號則會被電位器進行處理并被傳遞至主控中央處理器顯示出來，利用電位器的調(diào)節(jié)作用可以實現(xiàn)反射波信號顯示數(shù)據(jù)的改動。在駐波比超過1：5：1的情況下，同相放大器輸入的信號為高電平，信號在經(jīng)過電容、電阻及二極管共同組成的保持電路之后會被送入駐波比比較器輸出高電平。駐波比比較器的輸出一種會經(jīng)過另外的比較器和反相器到達同相放大器，以實現(xiàn)繼電器K1的吸合，K1-2腳接地并由X1-4輸出去封鎖激勵器的射頻信號。駐波比比較器輸入的另一路信號在經(jīng)過兩個或以上的電阻分壓后會由三個插座輸出駐波比狀態(tài)信號。1-7號插座都可接收由主控中央處理器送來的駐波恢復(fù)信號，如果系統(tǒng)內(nèi)的駐波比荷數(shù)在三次以下，則中央處理器會自動生成相應(yīng)的回復(fù)信號，而這些信號在經(jīng)放大器放大后會被傳遞至清零信號，比較器則恢復(fù)到原狀態(tài)，其所輸出的信號為低電平，當駐波比荷數(shù)大于三次，那么主控中央處理器不會出現(xiàn)恢復(fù)信號，駐波比荷處于高電平狀態(tài)。一駐波比門限值的調(diào)節(jié)可以通過電位器的相關(guān)操作實現(xiàn)。

3系統(tǒng)設(shè)計與實現(xiàn)

3.1指令采樣與存儲器設(shè)計

指令監(jiān)測邏輯實現(xiàn)有兩個關(guān)鍵的點，一是如何正確采樣檢波數(shù)據(jù)，二是輸出結(jié)果能否滿足實時性要求。由于受到外界干擾及傳輸功率的影響，信號的傳輸很能達到理想狀態(tài)，信號碼元可能變壞，信號脈沖寬度在一定范圍內(nèi)變化，以標準脈沖寬度200ns為例，接收到的脈沖寬度可能在180～220ns范圍內(nèi)。為了保證檢波數(shù)據(jù)采樣的正確性，采取三個方面的措施。一是采用握手信號，將指令的前16位設(shè)為字頭EB90，當接收端確認收到正確的字頭后，才開始接收后面的指令內(nèi)容；二是采用線性分組碼、交織碼差錯控制技術(shù)，在信息碼元序列中加入監(jiān)督碼元，以糾正并發(fā)現(xiàn)碼元差錯，考慮到糾正的差錯位越多，碼距較大且代碼冗余度高，選用能糾正一個差錯，發(fā)現(xiàn)兩個差錯的漢明碼作為編碼方式，原代碼的碼長為4比特，附加糾錯編碼部分為3比特，合成后的糾錯碼為7比特，故“一個差錯”的情況共有7種，加上“正?！睜顟B(tài)共有八種狀態(tài)，3比特的附加糾錯碼能分辨這八種狀態(tài)，同時將最后的8比特原碼作為校驗碼，如表1所示。三是采用高速時鐘采樣檢波數(shù)據(jù)信號，并選擇在中間位置采樣。

3.2控制程序設(shè)計與實現(xiàn)

發(fā)射機數(shù)據(jù)的收集、存儲、顯示、查閱、數(shù)據(jù)報表的生成打印、發(fā)射機開關(guān)機控制、激勵器狀態(tài)調(diào)節(jié)、遙控綜測及故障的自動記錄都是控制系統(tǒng)的功能。在進行控制程序的設(shè)計時首先要明確系統(tǒng)的安裝方法，在服務(wù)器上加工軟件的安裝光盤插入后打開相應(yīng)的安裝文件夾，再點擊Setup.exe進行軟件安裝程序的啟動，根據(jù)相應(yīng)的提示信息選擇具體的安裝路徑后點擊確認開始進行正式安裝。系統(tǒng)安裝結(jié)束后方可進行后續(xù)的操作。主激勵器和備用激勵器兩邊分別有兩個色等，綠色燈亮表示正在使用，黃色燈亮表示激勵器待機尚未使用。發(fā)射機的功放模塊與框圖中間的功放單元相對應(yīng)，功放單元中也有相應(yīng)的色等表示功放模塊的狀態(tài)。框圖右上的天線和假負載燈分別表示現(xiàn)在發(fā)射機所接的為假負載裝置或者是天線。界面下放為數(shù)據(jù)值的顯示，包括工作溫度、功率、電壓等。界面上方有三個按鈕分別表示開機、關(guān)機和自動開關(guān)機時間表，但是并不是所有按鈕都可以操作，操作人員對于發(fā)射機開關(guān)機的具體設(shè)置直接決定了這些按鈕是否可以操作。

結(jié)語

信息化技術(shù)的發(fā)展與普及為數(shù)字化發(fā)射機自動化控制系統(tǒng)的研發(fā)和應(yīng)用創(chuàng)造了條件，數(shù)字化發(fā)射機自動化控制系統(tǒng)的的應(yīng)用有利于提高廣播電視轉(zhuǎn)播部門對發(fā)射機的控制能力和故障分析能力，促進工作效率的提升。但是該控制系統(tǒng)目前的數(shù)據(jù)處理中還存在一定的不足，數(shù)據(jù)庫軟件的直接調(diào)用處理及監(jiān)控系統(tǒng)中直接的數(shù)據(jù)處理打印是提高數(shù)據(jù)處理便捷性的有效措施。相關(guān)實踐表明數(shù)字化發(fā)射機自動化控制系統(tǒng)可以滿足相關(guān)單位的使用需求，應(yīng)當加以推廣應(yīng)用。

參考文獻：

[1]金曉明.中短波發(fā)射機自動化控制及遠程網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)的探討研究[J].電子技術(shù)與軟件工程，2015（21）.

[2]陳加佳.發(fā)射臺數(shù)字化集成監(jiān)控管理平臺的應(yīng)用研究[J].廣播與電視技術(shù)，2017（44）.