一種實(shí)時(shí)多任務(wù)多開發(fā)環(huán)境雷達(dá)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

0  引言

某制導(dǎo)雷達(dá)主要用來(lái)準(zhǔn)確、快速跟蹤低空飛行的小目標(biāo)，以引導(dǎo)攻擊系統(tǒng)打擊目標(biāo)。雷達(dá)的平臺(tái)控制系統(tǒng)應(yīng)具有掃描精度高，響應(yīng)速度快等特點(diǎn)。基于上述要求，本文給出了工控機(jī)為核心，在VC++開發(fā)環(huán)境下通過(guò)編程實(shí)現(xiàn)雷達(dá)終端實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)的采集、顯控和數(shù)據(jù)回放等功能，同時(shí)在LabWindows CVI開發(fā)環(huán)境下通過(guò)編程操控控制平臺(tái)的實(shí)現(xiàn)方法。該方法集雷達(dá)實(shí)時(shí)顯控與平臺(tái)控制操控于一體，因而不僅提高了雷達(dá)系統(tǒng)的整體工作性能，同時(shí)也進(jìn)一步改進(jìn)了操控平臺(tái)的控制精度、穩(wěn)定性、靈活性。

1  系統(tǒng)整體結(jié)構(gòu)

本系統(tǒng)的整體結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖如圖1所示。其中的PCI控機(jī)通過(guò)串口與雷達(dá)系統(tǒng)終端相連，用于接收從雷達(dá)終端傳輸來(lái)的數(shù)據(jù)，并在保證可靠性地基礎(chǔ)上完成數(shù)據(jù)采集、實(shí)時(shí)處理，數(shù)據(jù)回放等多任務(wù)要求。該P(yáng)C工控機(jī)的配置是：CPU選用Intel(R)Core(TM)2 Duo CPU E4600@2.40GHz內(nèi)存2GHz，顯示卡為Intel(R)82945G Express ChipsetFamily；網(wǎng)絡(luò)適配器選用Intel(R)PRO／1000 PMNetwork Connection；主板可支持包括Intel雙核在內(nèi)的多種CPU及三個(gè)串口、一個(gè)并口、四個(gè)USB口、兩個(gè)CAN口以及PS／2鍵盤和鼠標(biāo)支持的USB口；底板應(yīng)選擇適當(dāng)?shù)腜CI和ISA擴(kuò)展槽數(shù)量。

該處理系統(tǒng)中，PC工控機(jī)不但可通過(guò)串口接收雷達(dá)終端數(shù)據(jù)。同時(shí)可通過(guò)在PC工控機(jī)中配備的PCI7841板卡來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)操控平臺(tái)的控制。該P(yáng)C工控機(jī)配備有兩塊PCI7841板卡，可選用其中的任何一塊，因而相當(dāng)方便。操作時(shí)，只要將操控平臺(tái)零點(diǎn)坐標(biāo)的數(shù)值報(bào)告給計(jì)算機(jī)，計(jì)算機(jī)即可將該值設(shè)置為平臺(tái)控制軟件的零點(diǎn)。同時(shí)，通過(guò)選擇平臺(tái)的掃描方式、掃描范圍和掃描步進(jìn)值便可精確控制雷達(dá)平臺(tái)的掃描行為。當(dāng)所有的工作模式和參數(shù)設(shè)置完畢，就可以通過(guò)操作軟件界面上的功能按鍵開始工作，PC工控機(jī)便可通過(guò)和PCI7841板卡相連的CAN總線將控制命令發(fā)送出去，而操控平臺(tái)在接收到從CAN總線發(fā)送來(lái)的控制信號(hào)后，就可實(shí)現(xiàn)相應(yīng)的平臺(tái)動(dòng)作。

2  系統(tǒng)工作界面及功能

圖2所示是實(shí)時(shí)顯控系統(tǒng)軟件的應(yīng)用界面，圖3是操控平臺(tái)控制軟件的應(yīng)用界面。這兩部分可提供雷達(dá)實(shí)時(shí)顯控系統(tǒng)軟件與平臺(tái)控制軟件的實(shí)現(xiàn)界面及主要功能模塊?？赏ㄟ^(guò)綜合設(shè)計(jì)技術(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)實(shí)時(shí)顯控和平臺(tái)控制的綜合功能。

3  雷達(dá)實(shí)時(shí)顯控與平臺(tái)控制的綜合設(shè)計(jì)

本系統(tǒng)通過(guò)使用一臺(tái)PC工控機(jī)來(lái)完成雷達(dá)與平臺(tái)的實(shí)時(shí)控制，該工控機(jī)配備有兩塊PCI7841卡，操作系統(tǒng)為Windows XP，編程環(huán)境為VC++6.0和LabWindows CVI8.5，可分別提供給雷達(dá)實(shí)時(shí)顯控軟件和操控平臺(tái)控制軟件開發(fā)使用。

3.1  雷達(dá)實(shí)時(shí)顯控系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)

雷達(dá)工作時(shí)，PC工控機(jī)通過(guò)串口將接收來(lái)自雷達(dá)終端的數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)格式為10 ms一幀，每幀38個(gè)字節(jié)，雷達(dá)工作參數(shù)和工作狀態(tài)就裝訂在此數(shù)據(jù)幀中。實(shí)時(shí)顯控軟件主要完成三個(gè)功能：一是終端數(shù)據(jù)采集，以供數(shù)據(jù)的后續(xù)處理；二是現(xiàn)場(chǎng)實(shí)時(shí)顯控，以供現(xiàn)場(chǎng)顯控和分析；三是數(shù)據(jù)回放處理，以供事后分析和功能調(diào)試。在現(xiàn)場(chǎng)系統(tǒng)聯(lián)調(diào)中，可通過(guò)使用實(shí)時(shí)處理功能來(lái)實(shí)時(shí)顯控到雷達(dá)的主要目標(biāo)參數(shù)，包括距離、速度、方位角偏差、俯仰角偏差等，這些參數(shù)不但在數(shù)據(jù)欄中可實(shí)時(shí)顯示，而且還可以曲線的方式直觀地出現(xiàn)在坐標(biāo)系中。本雷達(dá)的主要目標(biāo)狀態(tài)有截獲或未截獲、寬波束或窄波束，根據(jù)這些狀態(tài)可以確定雷達(dá)現(xiàn)場(chǎng)工作的性能。此外，實(shí)時(shí)顯控軟件還應(yīng)提供雷達(dá)本身的關(guān)鍵參數(shù)，以及幅度值A(chǔ)GC等的實(shí)時(shí)顯示。通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)查看上述指標(biāo)可以判斷雷達(dá)工作正常與否。另外，還能以動(dòng)畫形式模擬導(dǎo)彈來(lái)跟蹤目標(biāo)的整個(gè)過(guò)程，也可根據(jù)導(dǎo)彈處于大視場(chǎng)還是小視場(chǎng)來(lái)自動(dòng)切換顯示不同的坐標(biāo)系，從而達(dá)到直觀生動(dòng)模擬導(dǎo)彈運(yùn)行過(guò)程的效果。

3.2 平臺(tái)控制系統(tǒng)

由于PC工控機(jī)配備有兩塊PCI7841卡，可通過(guò)PCI7841卡將其固有接口形式轉(zhuǎn)換為CAN總線對(duì)外輸出，從而通過(guò)CAN連接線將另一端連到操控平臺(tái)。由于在進(jìn)行動(dòng)態(tài)性能試驗(yàn)時(shí)，需要平臺(tái)掃描配合，而本平臺(tái)控制軟件即為實(shí)現(xiàn)此功能而設(shè)計(jì)的，它能實(shí)現(xiàn)方位掃描、俯仰掃描、方框掃描、圓掃描等幾種掃描運(yùn)動(dòng)，完全可滿足雷達(dá)動(dòng)態(tài)測(cè)試的要求。同時(shí)，每種掃描方式的掃描范圍、步長(zhǎng)、時(shí)間間隔等均可設(shè)置。另外，使用本平臺(tái)軟件控制平臺(tái)還具有控制精度高，響應(yīng)速度快等優(yōu)點(diǎn)。同時(shí)界面中還設(shè)有優(yōu)先級(jí)最高的復(fù)位鍵，可讓平臺(tái)隨時(shí)復(fù)位到原點(diǎn)位置，為新的系統(tǒng)聯(lián)調(diào)做好狀態(tài)準(zhǔn)備。另外還添加了零時(shí)刻啟動(dòng)功能鍵，通過(guò)該鍵可方便地關(guān)斷制導(dǎo)雷達(dá)的自檢信號(hào)，使雷達(dá)提前由自檢狀態(tài)進(jìn)入工作狀態(tài)。

以上綜合功能均可在一臺(tái)安裝有多個(gè)開發(fā)環(huán)境的PC工控機(jī)上實(shí)現(xiàn)。

4  結(jié)束語(yǔ)

采用雷達(dá)實(shí)時(shí)顯控與平臺(tái)控制綜合設(shè)計(jì)技術(shù)，只需一臺(tái)安裝有相應(yīng)開發(fā)環(huán)境的PC工控機(jī)，就可同時(shí)實(shí)現(xiàn)對(duì)雷達(dá)終端數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)采集、顯控、回放和對(duì)操控平臺(tái)的控制。通過(guò)該實(shí)時(shí)顯控系統(tǒng)，可在第一時(shí)間掌握雷達(dá)的工作狀態(tài)，從而擺脫了只有數(shù)據(jù)采集處理后才能確認(rèn)工作狀態(tài)的困擾，節(jié)省了時(shí)間，豐富了工作方式，提高了效率。另一方面，平臺(tái)控制軟件的應(yīng)用，不但提高了操控平臺(tái)的工作效率，同時(shí)也改善了平臺(tái)的工作精度和靈活性。這樣當(dāng)實(shí)時(shí)顯控和平臺(tái)控制系統(tǒng)同時(shí)啟用時(shí)，只需一個(gè)人用一臺(tái)PC工控機(jī)，就可快速、精確、靈活、實(shí)時(shí)地實(shí)現(xiàn)雷達(dá)性能的動(dòng)態(tài)測(cè)試和分析。目前，該技術(shù)已在某雷達(dá)產(chǎn)品上多次成功應(yīng)用。