一種雷達(dá)操控分系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

中國(guó)電子科技集團(tuán)公司第二十研究所 魯東明

雷達(dá)的中心機(jī)操控分系統(tǒng)主要是用于對(duì)雷達(dá)整機(jī)及各分系統(tǒng)進(jìn)行動(dòng)態(tài)化的控制與管理，對(duì)目標(biāo)物體的位置進(jìn)行捕獲、跟蹤；對(duì)雷達(dá)各分機(jī)的數(shù)據(jù)進(jìn)行匯總和處理；根據(jù)工作狀態(tài)、目標(biāo)的速度和距離等信息選擇雷達(dá)重頻、脈寬、處理點(diǎn)數(shù)；完成雷達(dá)與武器系統(tǒng)火炮火控設(shè)備、雷達(dá)調(diào)試運(yùn)行操控臺(tái)之間的信息交流；控制雷達(dá)在工作時(shí)進(jìn)行自檢和檢查；對(duì)控制雷達(dá)進(jìn)行標(biāo)定與校準(zhǔn)；能夠使用寄生光電跟蹤設(shè)備的數(shù)據(jù)完成對(duì)目標(biāo)的跟蹤。

1 工作原理

本次設(shè)計(jì)的雷達(dá)操控分系統(tǒng)由數(shù)字組合模塊和中繼盒模塊兩部分組成。數(shù)字組合模塊選用Compact PCI總線加固機(jī)箱，加固機(jī)箱內(nèi)包含電源模塊兩塊、計(jì)算機(jī)模塊一塊、接口模塊板一塊。操控分系統(tǒng)計(jì)算機(jī)模塊的電子盤上安裝有實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)Vxwork6.8和雷達(dá)中心機(jī)軟件。

操控分系統(tǒng)計(jì)算機(jī)模塊是整個(gè)雷達(dá)操控分系統(tǒng)的運(yùn)算和控制中心，操作分系統(tǒng)、雷達(dá)中心機(jī)軟件都安裝在數(shù)字組合計(jì)算機(jī)模塊上。計(jì)算機(jī)模塊是通過接口模塊將控制命令下發(fā)到其他各分機(jī)的，用戶通過以太網(wǎng)接口將雷達(dá)操控臺(tái)和武器系統(tǒng)火控臺(tái)下發(fā)的各項(xiàng)命令發(fā)送給雷達(dá)其他各分機(jī)來控制雷達(dá)完成各項(xiàng)功能。在雷達(dá)本控狀態(tài)下，雷達(dá)不再接受武器系統(tǒng)火控臺(tái)的控制而是處于雷達(dá)本機(jī)調(diào)試模式，雷達(dá)操控分系統(tǒng)和雷達(dá)其他分機(jī)接收來自雷達(dá)操控臺(tái)發(fā)送的指令和數(shù)據(jù)，并將雷達(dá)的實(shí)時(shí)狀態(tài)和目標(biāo)發(fā)送給雷達(dá)操控臺(tái)。在雷達(dá)遙控狀態(tài)下，操控分系統(tǒng)控制雷達(dá)處于遙控工作模式不再接受本機(jī)調(diào)試控制，雷達(dá)操控分系統(tǒng)和雷達(dá)其他分機(jī)接收來自武器系統(tǒng)火控臺(tái)發(fā)送的指令和數(shù)據(jù)，控制雷達(dá)在武器系統(tǒng)指揮下工作，并將雷達(dá)的狀態(tài)和目標(biāo)發(fā)送給武器系統(tǒng)火控臺(tái)。

計(jì)算機(jī)模塊通過接口模塊進(jìn)行命令字的下發(fā)，控制各分機(jī)進(jìn)入不同的工作狀態(tài)，并根據(jù)需求裝訂射頻頻率、重復(fù)頻率和脈沖寬度、處理點(diǎn)數(shù)、發(fā)射觸發(fā)脈沖控制、增益控制等雷達(dá)參數(shù)控制，接收雷達(dá)各分機(jī)的狀態(tài)和數(shù)據(jù)，完成誤差歸一化、跟蹤誤差數(shù)據(jù)處理、雷達(dá)數(shù)據(jù)記錄、數(shù)據(jù)標(biāo)定和校準(zhǔn)。

2 操控分系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)

本次設(shè)計(jì)的操控分系統(tǒng)正常工作需要＋12V2A，＋5V6A，＋3.3V3A的直流電源輸入。加固機(jī)箱內(nèi)兩個(gè)電源模塊同時(shí)為操控分系統(tǒng)和加固機(jī)箱內(nèi)其他分系統(tǒng)提供直流電源。

接口模塊中采用大規(guī)?？删幊踢壿嬈骷?，用于產(chǎn)生各種讀寫時(shí)序和控制信號(hào)，接口模塊的主要功能是完成計(jì)算機(jī)模塊與其他各分機(jī)之間數(shù)據(jù)狀態(tài)的交互通信。接口模塊與伺服分機(jī)之間的數(shù)據(jù)通信是通過雙口RAM接口實(shí)現(xiàn)的，與中頻模擬器、信號(hào)處理、頻合器、發(fā)射機(jī)、接收機(jī)等分機(jī)之間的數(shù)據(jù)通信是通過并行I/O口實(shí)現(xiàn)的。為簡(jiǎn)化設(shè)計(jì)，發(fā)射機(jī)、接收機(jī)、頻合器在數(shù)字組合處復(fù)用數(shù)據(jù)線，到中繼盒分開。接口模塊的原理框圖如圖1所示。

圖1 操控分系統(tǒng)原理示意圖

中繼盒主要功能是完成頻合器總線與收發(fā)總線的分離以及信號(hào)驅(qū)動(dòng)能力的增強(qiáng)。接口板送到中繼盒有一組16位的數(shù)據(jù)總線以及寫頻合與接收、讀頻合、讀接收、讀發(fā)射共四個(gè)讀寫信號(hào)，在中繼盒中拆分出兩組數(shù)據(jù)總線以及讀寫信號(hào)，分別與頻合器、接收機(jī)和發(fā)射機(jī)進(jìn)行通信。原理框圖如圖3所示。

圖2 接口模塊原理框圖

圖3 中繼盒原理框圖

3 操控分系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)

本次設(shè)計(jì)的操控分系統(tǒng)軟件即雷達(dá)中心機(jī)軟件。雷達(dá)中心機(jī)軟件是雷達(dá)操控分系統(tǒng)軟件中的最重要的組成部分，它是雷達(dá)數(shù)據(jù)資源分配、數(shù)據(jù)處理、參數(shù)控制、BIT、和數(shù)據(jù)計(jì)算的核心處理軟件。本系統(tǒng)的中心機(jī)軟件的開發(fā)環(huán)境為WorkBench3.2，本系統(tǒng)的中心機(jī)軟件是基于嵌入式實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)Vxworks6.8進(jìn)行開發(fā)的。中心機(jī)軟件通過合理的中斷服務(wù)程序、信號(hào)量、任務(wù)優(yōu)先級(jí)設(shè)計(jì)，保證了雷達(dá)工作狀態(tài)切換、參數(shù)控制、數(shù)值計(jì)算的實(shí)時(shí)性。

雷達(dá)的工作狀態(tài)主要包括互導(dǎo)標(biāo)校、例檢、自檢、停托架、補(bǔ)相、歸零、調(diào)轉(zhuǎn)、搜索、自主搜索、截獲、跟蹤、關(guān)機(jī)等，雷達(dá)在不同的工作狀態(tài)之間進(jìn)行切換是通過中心機(jī)軟件設(shè)定的準(zhǔn)則和判據(jù)實(shí)現(xiàn)的。中心機(jī)軟件把來自武器系統(tǒng)火控臺(tái)、雷達(dá)操控臺(tái)和雷達(dá)其他各分機(jī)的數(shù)據(jù)參數(shù)進(jìn)行系統(tǒng)化的處理，再把相應(yīng)的指令和數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)發(fā)送給武器系統(tǒng)火控臺(tái)、雷達(dá)操控臺(tái)和雷達(dá)各分機(jī)。

4 操控分系統(tǒng)測(cè)試性設(shè)計(jì)

測(cè)試方案設(shè)計(jì)時(shí)需充分考慮最少費(fèi)用、最大診斷能力、最佳費(fèi)效比三方面，在中心機(jī)軟件中設(shè)計(jì)接口測(cè)試程序，能夠測(cè)試雙口RAM讀寫、并口讀寫、以太網(wǎng)接口讀寫工作是否正常，方便雷達(dá)各模塊故障排查。操控分系統(tǒng)是雷達(dá)整機(jī)BITE控制、BITE信息匯總的平臺(tái)。雷達(dá)中心機(jī)軟件使用嵌入式操作系統(tǒng)，運(yùn)行于雷達(dá)中心機(jī)。中心機(jī)軟件對(duì)操控分系統(tǒng)（包括中心機(jī)軟件）進(jìn)行BITE檢測(cè)，并把故障信息報(bào)告到系統(tǒng)火控臺(tái)和雷達(dá)操控臺(tái)。

結(jié)束語：本文以硬件設(shè)計(jì)、軟件設(shè)計(jì)、測(cè)試性設(shè)計(jì)為核心實(shí)現(xiàn)了一種雷達(dá)操控分系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，該系統(tǒng)是雷達(dá)的重要組成部分，該系統(tǒng)已應(yīng)用到實(shí)際工程且在實(shí)際使用中穩(wěn)定可靠。