有關(guān)嵌入式微處理器的自行高炮火控監(jiān)測系統(tǒng)的研究

高含闖

摘 要：隨著自動化技術(shù)和控制技術(shù)的發(fā)展，進一步推動了我國自行高炮火控系統(tǒng)的發(fā)展，如今自行高炮火控系統(tǒng)越來越復雜，對其的維修和檢查難度越來越大，因此必須加強對其監(jiān)測系統(tǒng)的研究。本文主要分析了基于ARM的自行高炮火控監(jiān)測系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)體系，闡述了基于ARM的自行高炮火控監(jiān)測系統(tǒng)的硬件組成，并針對火控監(jiān)測系統(tǒng)的軟件功能進行了研究和探討，以期實現(xiàn)對自行高排火控系統(tǒng)的模擬、數(shù)字和軸角信號的采集和處理。

關(guān)鍵詞：嵌入式處理器；自行高炮火控監(jiān)測系統(tǒng)；結(jié)構(gòu)體系

近年來我國軍事領(lǐng)域的科學技術(shù)發(fā)展取得了巨大的成就，如我國軍事裝備中的某自行高炮系統(tǒng)技術(shù)先進，且系統(tǒng)高度復雜，體現(xiàn)出我國軍事的高水平[1]。由于自行高炮系統(tǒng)的特殊性，必須加強對其的檢查，在維修、訓練和檢查中，均需要進行對火控系統(tǒng)的狀態(tài)監(jiān)測。為了能夠?qū)崿F(xiàn)對自行高炮火控檢測系統(tǒng)的狀態(tài)信息、故障信息等數(shù)據(jù)信息采集、分析和處理，本文主要針對基于ARM的自行高炮火控監(jiān)測系統(tǒng)進行了探討。

1 基于ARM的自行高炮火控監(jiān)測系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)體系

基于ARM的自行高炮火控監(jiān)測系統(tǒng)的主要作用是針對目標跟蹤系統(tǒng)、火控系統(tǒng)、導航系統(tǒng)等進行監(jiān)控，了解各系統(tǒng)的工作狀態(tài)，并做好火控計算機、跟蹤計算機、隨動控制箱、電視跟蹤器等信號的測試[2]。基于ARM的自行高炮火控監(jiān)測系統(tǒng)主要是采用靜止方式和多點同步監(jiān)測方式進行電氣系統(tǒng)的監(jiān)測，詳細分析了電氣系統(tǒng)的各個環(huán)節(jié)，在日常操作訓練和裝備狀態(tài)檢查中應(yīng)用效果較好。在自行高炮行進過程中的監(jiān)測，主要是針對關(guān)鍵部位的狀態(tài)進行監(jiān)測，即目標跟蹤狀態(tài)監(jiān)測、隨動系統(tǒng)工作狀態(tài)監(jiān)測、火控計算機諸元解算過程的監(jiān)測等，能夠全面體現(xiàn)出裝備的工作狀況，可以快速發(fā)展故障問題。此外該監(jiān)測系統(tǒng)還具有狀態(tài)顯示和報警能力。

2 基于ARM的自行高炮火控監(jiān)測系統(tǒng)的硬件組成

基于ARM的自行高炮火控監(jiān)測系統(tǒng)的硬件部分主要包含嵌入式系統(tǒng)平臺、報警電路、顯示控制模塊和數(shù)據(jù)采集電路[3]。其中嵌入式系統(tǒng)平臺作為整個系統(tǒng)的核心，與其他三個部分均產(chǎn)生互動，即其需要負責整個系統(tǒng)的運行；數(shù)據(jù)采集電路的作用是針對自行高炮火控系統(tǒng)的數(shù)據(jù)進行收集，并傳輸至嵌入式系統(tǒng)平臺；顯示控制模塊主要是起到人機交互作用和狀態(tài)顯示作用，即根據(jù)嵌入式系統(tǒng)平臺的數(shù)據(jù)信息進行內(nèi)容的顯示與互動；報警電路主要是依據(jù)嵌入式系統(tǒng)平臺的指令針對裝備的故障問題發(fā)出警報信號。

本文研究的嵌入式系統(tǒng)平臺主要是利用三星公司生產(chǎn)的高性能嵌入式微處理器作為核心，內(nèi)核包含ARM9TDMI、存儲管理單元和高速緩存，并擴展系統(tǒng)管理單元、實時時鐘、觸摸屏控制器等。基于ARM的自行高炮火控監(jiān)測系統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集電路主要利用三通電纜實現(xiàn)與自行高炮火控系統(tǒng)的連接，針對性選擇數(shù)據(jù)采集電路。一般模擬信號在需要經(jīng)過降壓、隔離、濾波、模擬開關(guān)和AFDC等傳輸至嵌入式系統(tǒng)平臺；軸角系統(tǒng)則利用變壓器進行調(diào)理，傳輸至嵌入式系統(tǒng)平臺；數(shù)據(jù)信號字采用FPGA設(shè)計專門的接口電路傳輸至嵌入式系統(tǒng)平臺。此外部分模擬信號可以經(jīng)過多電壓量程模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號。顯示控制模塊主要擦用觸摸屏，起到操作便捷和攜帶方便的作用。報警電路主要是由GPIO進行控制，采用蜂鳴器和LED等閃爍實現(xiàn)警報作用。

3 基于ARM的自行高炮火控監(jiān)測系統(tǒng)的軟件功能

基于ARM的自行高炮火控監(jiān)測系統(tǒng)軟件設(shè)計主要采用Windows CE 5.0嵌入式操作系統(tǒng)，優(yōu)勢比較明顯，可以定制出符合要求的系統(tǒng)。基于ARM的自行高炮火控監(jiān)測系統(tǒng)具有緊湊型、高效性、實時性和通信能力強的特點，可以利用EVC進行相關(guān)功能的開發(fā)[4]。該系統(tǒng)的軟件功能主要有信號特征數(shù)據(jù)設(shè)計功能、數(shù)據(jù)采集功能、實時信號特征提取功能與分析功能等。

3.1 信號特征數(shù)據(jù)庫設(shè)計功能

基于ARM的自行高炮火控監(jiān)測系統(tǒng)信號特征數(shù)據(jù)庫的主要作用存儲數(shù)據(jù)，即監(jiān)測系統(tǒng)對信號的分類、采集、分析和處理，均需要依據(jù)信號特征數(shù)據(jù)庫才能夠?qū)崿F(xiàn)，還具有故障定位的作用。可以采用Windows CE 5.0的SQL Server CE進行開發(fā)，訪問主要是采用AFFOCE。

3.2 數(shù)據(jù)采集功能

依據(jù)自行高炮火控系統(tǒng)的特征，針對不同的監(jiān)測點采用不同的數(shù)據(jù)采集措施，一般可以分為定時采集、連續(xù)動態(tài)采集。在采集過程中還需要同時多點采集，即同步多點時鐘。此外數(shù)據(jù)采集功能實現(xiàn)還需要根據(jù)信號特點，選擇預先觸發(fā)采集方式、滯后觸發(fā)采集方式和實施觸發(fā)采集方式[5]。

3.3 實時信號特征提取功能與分析功能

實時信號特征提取功能的實現(xiàn)主要是利用時域分析和頻域分析結(jié)合，針對一般的模擬信號和數(shù)字信號，采用時域分析方式；針對數(shù)據(jù)和地址等并行通信信號采用時域多路信號處理方法；針對軸角信號和激勵信號采用頻域分析方法。此外一些信號還需要實施時頻分析措施。

3.4 決策處理功能

基于ARM的自行高炮火控監(jiān)測系統(tǒng)開始運行后，選擇所需要監(jiān)測的電纜，然后依據(jù)信號類型進行數(shù)據(jù)采集，采集的信號數(shù)據(jù)進行分析，依據(jù)分析結(jié)果決定是否故障，如果存在故障問題，則發(fā)出警報信號，并查詢數(shù)據(jù)庫進行故障定位，如果沒有故障問題，則返回信號的采集步驟，無限循環(huán)。

4 結(jié)束語

綜上所述，我國軍事領(lǐng)域自行高炮火控系統(tǒng)技術(shù)性越來越高，對其的技術(shù)保障難度也越來越高，因此必須加強對火控系統(tǒng)的監(jiān)測，保證火控系統(tǒng)各狀態(tài)的安全性。基于ARM的自行高炮火控監(jiān)測系統(tǒng)能夠針對火控系統(tǒng)、目標跟蹤系統(tǒng)等狀態(tài)進行孔，且可以實現(xiàn)多點同時監(jiān)測和分析，進一步保障了火控系統(tǒng)的性能水平。

參考文獻

[1]劉逸飛，朱新華，段修生.S3C2440A的某裝備監(jiān)測系統(tǒng)模擬信號采集模塊設(shè)計[J].火力與指揮控制，2011，12：150-153.

[2]蘇建東，段修生.自行高炮火控系統(tǒng)動態(tài)精度模擬中的視覺測量方法[J].火力與指揮控制，2014，12：178-181.

[3]張安青.某型高炮火控系統(tǒng)改造中的雷達適配器的設(shè)計[J].山西電子技術(shù)，2015，04：71-72.

[4]陳鏡同，孫世宇，段修生.某自行高炮火控系統(tǒng)數(shù)字信號并行采集方案設(shè)計[J].火力與指揮控制，2015，11：91-93.

[5]李強，歐陽攀.高炮火控解算視景仿真系統(tǒng)設(shè)計與實現(xiàn)[J].火力與指揮控制，2014，07：106-110.