一种雷达操控分系统的设计

中国电子科技集团公司第二十研究所 鲁东明

雷达的中心机操控分系统主要是用于对雷达整机及各分系统进行动态化的控制与管理，对目标物体的位置进行捕获、跟踪；对雷达各分机的数据进行汇总和处理；根据工作状态、目标的速度和距离等信息选择雷达重频、脉宽、处理点数；完成雷达与武器系统火炮火控设备、雷达调试运行操控台之间的信息交流；控制雷达在工作时进行自检和检查；对控制雷达进行标定与校准；能够使用寄生光电跟踪设备的数据完成对目标的跟踪。

1 工作原理

本次设计的雷达操控分系统由数字组合模块和中继盒模块两部分组成。数字组合模块选用Compact PCI总线加固机箱，加固机箱内包含电源模块两块、计算机模块一块、接口模块板一块。操控分系统计算机模块的电子盘上安装有实时操作系统Vxwork6.8和雷达中心机软件。

操控分系统计算机模块是整个雷达操控分系统的运算和控制中心，操作分系统、雷达中心机软件都安装在数字组合计算机模块上。计算机模块是通过接口模块将控制命令下发到其他各分机的，用户通过以太网接口将雷达操控台和武器系统火控台下发的各项命令发送给雷达其他各分机来控制雷达完成各项功能。在雷达本控状态下，雷达不再接受武器系统火控台的控制而是处于雷达本机调试模式，雷达操控分系统和雷达其他分机接收来自雷达操控台发送的指令和数据，并将雷达的实时状态和目标发送给雷达操控台。在雷达遥控状态下，操控分系统控制雷达处于遥控工作模式不再接受本机调试控制，雷达操控分系统和雷达其他分机接收来自武器系统火控台发送的指令和数据，控制雷达在武器系统指挥下工作，并将雷达的状态和目标发送给武器系统火控台。

计算机模块通过接口模块进行命令字的下发，控制各分机进入不同的工作状态，并根据需求装订射频频率、重复频率和脉冲宽度、处理点数、发射触发脉冲控制、增益控制等雷达参数控制，接收雷达各分机的状态和数据，完成误差归一化、跟踪误差数据处理、雷达数据记录、数据标定和校准。

2 操控分系统硬件设计

本次设计的操控分系统正常工作需要＋12V2A，＋5V6A，＋3.3V3A的直流电源输入。加固机箱内两个电源模块同时为操控分系统和加固机箱内其他分系统提供直流电源。

接口模块中采用大规模可编程逻辑器件，用于产生各种读写时序和控制信号，接口模块的主要功能是完成计算机模块与其他各分机之间数据状态的交互通信。接口模块与伺服分机之间的数据通信是通过双口RAM接口实现的，与中频模拟器、信号处理、频合器、发射机、接收机等分机之间的数据通信是通过并行I/O口实现的。为简化设计，发射机、接收机、频合器在数字组合处复用数据线，到中继盒分开。接口模块的原理框图如图1所示。

图1 操控分系统原理示意图

中继盒主要功能是完成频合器总线与收发总线的分离以及信号驱动能力的增强。接口板送到中继盒有一组16位的数据总线以及写频合与接收、读频合、读接收、读发射共四个读写信号，在中继盒中拆分出两组数据总线以及读写信号，分别与频合器、接收机和发射机进行通信。原理框图如图3所示。

图2 接口模块原理框图

图3 中继盒原理框图

3 操控分系统软件设计

本次设计的操控分系统软件即雷达中心机软件。雷达中心机软件是雷达操控分系统软件中的最重要的组成部分，它是雷达数据资源分配、数据处理、参数控制、BIT、和数据计算的核心处理软件。本系统的中心机软件的开发环境为WorkBench3.2，本系统的中心机软件是基于嵌入式实时操作系统Vxworks6.8进行开发的。中心机软件通过合理的中断服务程序、信号量、任务优先级设计，保证了雷达工作状态切换、参数控制、数值计算的实时性。

雷达的工作状态主要包括互导标校、例检、自检、停托架、补相、归零、调转、搜索、自主搜索、截获、跟踪、关机等，雷达在不同的工作状态之间进行切换是通过中心机软件设定的准则和判据实现的。中心机软件把来自武器系统火控台、雷达操控台和雷达其他各分机的数据参数进行系统化的处理，再把相应的指令和数据实时发送给武器系统火控台、雷达操控台和雷达各分机。

4 操控分系统测试性设计

测试方案设计时需充分考虑最少费用、最大诊断能力、最佳费效比三方面，在中心机软件中设计接口测试程序，能够测试双口RAM读写、并口读写、以太网接口读写工作是否正常，方便雷达各模块故障排查。操控分系统是雷达整机BITE控制、BITE信息汇总的平台。雷达中心机软件使用嵌入式操作系统，运行于雷达中心机。中心机软件对操控分系统（包括中心机软件）进行BITE检测，并把故障信息报告到系统火控台和雷达操控台。

结束语：本文以硬件设计、软件设计、测试性设计为核心实现了一种雷达操控分系统的设计，该系统是雷达的重要组成部分，该系统已应用到实际工程且在实际使用中稳定可靠。