星載雷達雙機交叉備份光傳輸設備互換性鏈路設計

林洪娟 束宇翔 邾琳琳

摘? 要：針對星載雷達高可靠性和互換性的苛刻要求，研究了星載雷達雙機交叉備份光傳輸設備鏈路設計方案，利用數學組合理論對鏈路設計方案進行設計、計算和分析，得出4種滿足設備互換性的鏈路設計方案，同時滿足了星載雷達高可靠性和互換性的要求。

關鍵詞：星載雷達;雙機交叉備份;光傳輸設備;互換性

中圖分類號：TN959.7 文獻標志碼：A? ? ? ? ?文章編號：2095-2945（2020）30-0026-02

Abstract： According to the stringent requirements of high reliability and interchangeability of spaceborne radar， the link design scheme of dual-computer cross backup optical transmission equipment for spaceborne radar is studied， and the link design scheme is designed， calculated and analyzed by using mathematical combination theory. Four kinds of link design schemes which meet the requirements of high reliability and interchangeability of spaceborne radar are obtained.

Keywords： spaceborne radar; dual-computer cross backup; optical transmission equipment; interchangeability

引言

星載雷達以衛星為觀測平臺，具有探測范圍廣、探測距離遠、不易受到攻擊且可以全天候的探測和跟蹤目標等優點，并且無論在軍事國防，還是民用測繪探測中都扮演著重要角色，是目前雷達研究的熱點之一[1]。星載雷達工作在無人干預的低溫、高輻射的空間環境，因此，星載雷達系統必須滿足壽命長、可靠性高、抗輻射能力強的要求。同時，受到搭載火箭載重的限制，星載產品一直在重量方面有非常嚴苛的要求。光電子技術應用于各種雷達系統可提高系統的精度、抗干擾能力和系統的反應能力。它使雷達的信息傳輸容量成千上萬倍地增加，且尺寸、重量大大降低，信號傳輸過程中的能量損耗降低和系統的錯誤率也成數量級地減少[2-3]。故星載大陣面數字陣列雷達很有必要采用光纖傳輸技術。但受現有技術的限制，星載數字陣列雷達所用的個別器件可靠性指標有限，不能滿足星載雷達高可靠性指標的要求，為了防止單點故障，提升系統可靠性，對于部分可靠性指標不高的模塊或單機采用雙機備份冗余設計。且光纜組件在折疊或受到太空環境影響可靠性會降低，為了提升整個系統的可靠性指標，故采用雙機光傳輸設備交叉備份的設計。為了減少系統設計的復雜性，在工程實現上一般要求同一產品代號的、同一研制階段的所有產品，技術狀態應保持一致，具有相同配置狀態，應能不經任何修改，就可直接更換，即主備單機需滿足互換性設計要求。

本文針對星載雷達高可靠性和互換性的苛刻要求，研究了星載雷達雙機交叉備份光傳輸設備鏈路設計方案，利用數學組合理論對鏈路設計方案進行設計、計算和分析，得出了4種滿足設備互換性的鏈路設計方案，同時滿足了星載雷達高可靠性和互換性的要求。

1 星載雷達雙機交叉備份光傳輸設備方案設計

某星載雷達有兩個需要光通信的單機A和B，單機A、B都包含光模塊和光連接器等發射和接收光信號，并對光信號進行光電轉換的模塊和器件。單機A、B之間通過光纜組件互聯。因為單機A和B均為復雜單機，單機可靠性指標低，不能滿足星載雷達系統高可靠性指標的要求，故對單機A和B分別進行備份冗余設計，分為主單機和備單機。且光纜組件在折疊或受到太空環境影響下可靠性能會降低，為了提升整個系統的可靠性指標，故采用雙機交叉備份的設計。系統設計框圖如圖1所示。

雙機交叉備份系統設計中要求每一個單機都與互聯主備單機連接，四條通路中只要有一條通路通信正常，系統便可以正常工作，因此大大提高系統的可靠性。此系統利用數學組合理論，可知A、B各主備單機的連接方式N為：

N=4×2×2×1=16

2星載雷達雙機交叉備份光傳輸設備互換性鏈路設計

經計算，A、B各主備單機共16種連接方式。列舉其中四種鏈路設計框圖如圖2：

從圖2可以看出，只有圖（1）滿足各單機的互換性，即在設計檢查中不基于位置碼信息，僅通過端口位置，就可以判斷對方設備主備的好壞，互換以后不修改任何程序，4個分機，不管哪個分機的主備份關系都一樣，而且主備單機可以隨意交換。而圖（2）左側單機可互換，右側單機不能互換，圖（3）右側單機可互換，左側單機不能互換，圖（4）兩側分機均不能互換。所以本系統中雙備份系統設計需采用圖（1）的接口連接關系，確保各互為備份的單機能隨意互換，互換后不需要修改任何軟硬件。

經進一步分析，發現如需滿足互換性設計，保持圖（1）中的結構關系，將單機A或者B的主備互換，共可以得到4種滿足雙機交叉備份系統互換性的鏈路設計方案，如表1所示。

3 結束語

本文針對星載雷達高可靠性和互換性的苛刻要求，研究了星載雷達雙機交叉備份光傳輸設備鏈路設計方案，經計算，A、B各主備單機共16種連接方式，經進一步分析得出了4種滿足設備互換性的鏈路設計方案，同時滿足了星載雷達高可靠性和互換性的要求。本文所述的雙機交叉備份互換性鏈路設計方案不僅適用于星載雷達光傳輸設備，對于其他有可靠性苛刻要求和互換性要求的雙機交叉備份系統也有借鑒意義。

參考文獻：

[1]路洪震.星載雷達雜波干擾環境建模與仿真[D].西安電子科技大學，2017.

[2]陳美君.光纖技術在雷達系統中的應用[J].現代雷達，2007（11）：9-12.

[3]龍偉軍，王暐，王查散.光纖傳輸在數字陣雷達中的應用[J].現代雷達，2008（10）：81-84.