一種雷達操控分系統的設計

中國電子科技集團公司第二十研究所 魯東明

雷達的中心機操控分系統主要是用于對雷達整機及各分系統進行動態化的控制與管理，對目標物體的位置進行捕獲、跟蹤；對雷達各分機的數據進行匯總和處理；根據工作狀態、目標的速度和距離等信息選擇雷達重頻、脈寬、處理點數；完成雷達與武器系統火炮火控設備、雷達調試運行操控臺之間的信息交流；控制雷達在工作時進行自檢和檢查；對控制雷達進行標定與校準；能夠使用寄生光電跟蹤設備的數據完成對目標的跟蹤。

1 工作原理

本次設計的雷達操控分系統由數字組合模塊和中繼盒模塊兩部分組成。數字組合模塊選用Compact PCI總線加固機箱，加固機箱內包含電源模塊兩塊、計算機模塊一塊、接口模塊板一塊。操控分系統計算機模塊的電子盤上安裝有實時操作系統Vxwork6.8和雷達中心機軟件。

操控分系統計算機模塊是整個雷達操控分系統的運算和控制中心，操作分系統、雷達中心機軟件都安裝在數字組合計算機模塊上。計算機模塊是通過接口模塊將控制命令下發到其他各分機的，用戶通過以太網接口將雷達操控臺和武器系統火控臺下發的各項命令發送給雷達其他各分機來控制雷達完成各項功能。在雷達本控狀態下，雷達不再接受武器系統火控臺的控制而是處于雷達本機調試模式，雷達操控分系統和雷達其他分機接收來自雷達操控臺發送的指令和數據，并將雷達的實時狀態和目標發送給雷達操控臺。在雷達遙控狀態下，操控分系統控制雷達處于遙控工作模式不再接受本機調試控制，雷達操控分系統和雷達其他分機接收來自武器系統火控臺發送的指令和數據，控制雷達在武器系統指揮下工作，并將雷達的狀態和目標發送給武器系統火控臺。

計算機模塊通過接口模塊進行命令字的下發，控制各分機進入不同的工作狀態，并根據需求裝訂射頻頻率、重復頻率和脈沖寬度、處理點數、發射觸發脈沖控制、增益控制等雷達參數控制，接收雷達各分機的狀態和數據，完成誤差歸一化、跟蹤誤差數據處理、雷達數據記錄、數據標定和校準。

2 操控分系統硬件設計

本次設計的操控分系統正常工作需要＋12V2A，＋5V6A，＋3.3V3A的直流電源輸入。加固機箱內兩個電源模塊同時為操控分系統和加固機箱內其他分系統提供直流電源。

接口模塊中采用大規模可編程邏輯器件，用于產生各種讀寫時序和控制信號，接口模塊的主要功能是完成計算機模塊與其他各分機之間數據狀態的交互通信。接口模塊與伺服分機之間的數據通信是通過雙口RAM接口實現的，與中頻模擬器、信號處理、頻合器、發射機、接收機等分機之間的數據通信是通過并行I/O口實現的。為簡化設計，發射機、接收機、頻合器在數字組合處復用數據線，到中繼盒分開。接口模塊的原理框圖如圖1所示。

圖1 操控分系統原理示意圖

中繼盒主要功能是完成頻合器總線與收發總線的分離以及信號驅動能力的增強。接口板送到中繼盒有一組16位的數據總線以及寫頻合與接收、讀頻合、讀接收、讀發射共四個讀寫信號，在中繼盒中拆分出兩組數據總線以及讀寫信號，分別與頻合器、接收機和發射機進行通信。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 操控分系統軟件設計

本次設計的操控分系統軟件即雷達中心機軟件。雷達中心機軟件是雷達操控分系統軟件中的最重要的組成部分，它是雷達數據資源分配、數據處理、參數控制、BIT、和數據計算的核心處理軟件。本系統的中心機軟件的開發環境為WorkBench3.2，本系統的中心機軟件是基于嵌入式實時操作系統Vxworks6.8進行開發的。中心機軟件通過合理的中斷服務程序、信號量、任務優先級設計，保證了雷達工作狀態切換、參數控制、數值計算的實時性。

雷達的工作狀態主要包括互導標校、例檢、自檢、停托架、補相、歸零、調轉、搜索、自主搜索、截獲、跟蹤、關機等，雷達在不同的工作狀態之間進行切換是通過中心機軟件設定的準則和判據實現的。中心機軟件把來自武器系統火控臺、雷達操控臺和雷達其他各分機的數據參數進行系統化的處理，再把相應的指令和數據實時發送給武器系統火控臺、雷達操控臺和雷達各分機。

4 操控分系統測試性設計

測試方案設計時需充分考慮最少費用、最大診斷能力、最佳費效比三方面，在中心機軟件中設計接口測試程序，能夠測試雙口RAM讀寫、并口讀寫、以太網接口讀寫工作是否正常，方便雷達各模塊故障排查。操控分系統是雷達整機BITE控制、BITE信息匯總的平臺。雷達中心機軟件使用嵌入式操作系統，運行于雷達中心機。中心機軟件對操控分系統（包括中心機軟件）進行BITE檢測，并把故障信息報告到系統火控臺和雷達操控臺。

結束語：本文以硬件設計、軟件設計、測試性設計為核心實現了一種雷達操控分系統的設計，該系統是雷達的重要組成部分，該系統已應用到實際工程且在實際使用中穩定可靠。