雷达发射机自动化控制系统的设计与实现

黄源

引言

雷达指令制导的弹载接收机测试过程中发生指令解析故障的原因较多，可能是由于雷达发送指令的包数和内容错误引起的，也可能是由于弹载接收机的接收和处理电路故障引起的，造成排除故障占用时间较长，为了简化排故流程，快速定位故障原因，需要监测雷达发射端指令编码的发送包数和正确性。为此，采用FPGA技术，结合雷达的微波接收机研制成功了雷达发射指令监测设备，将不同频点的雷达发射指令通过串口打印出来，通过软件进行译码还原，可直观显示发射指令编码的包数和编码内容。

1雷达概念内涵

2006年，加拿大HaykinS教授在一个学术研讨会上首次提出认知雷达概念。认知雷达是引入并模仿人类认知特性的新一代智能雷达系统，具有完善的接收和发射自适应特征，通过与环境的不斷交互和学习，获取环境信息，结合先验知识和推理，不断调整接收机和发射机参数，自适应探测目标，旨在提高复杂、时变以及未知电磁环境与地理环境下的探测性能。认知雷达的内涵可概括为“一个目的、两个层面、三个能力”。（1）认知雷达的目的是通过引入人类认知思维，构建具有“精度高、调度快、性能稳、资源省”优点的全新雷达架构。这不仅仅是现代战争对雷达系统的需求，也是未来雷达系统的发展方向。（2）认知雷达具有机器认知处理和人类认知监管两个层面。第一个层面是机器处理的层面，利用机器在海量数据处理等方面的优势，实现环境和目标特性的实时感知、目标的探测、跟踪和识别等。第二个层面是人类监管的层面，利用人类的经验和感觉等非因果处理能力，对认知雷达中机器处理的过程进行监管，避免过度优化、死循环等情况的出现。（3）认知雷达具有以下三种能力，即环境自感知、处理自适应、能力自提高。环境自感知是指雷达能够自主感知外界环境，解析战场态势，分析干扰样式；处理自适应是指雷达能够自主地分配系统资源，选择处理策略，认知收发处理；能力自提高是指雷达能够自主记忆处理结果，推演最优算法，更新知识结构。认知雷达的本质就是通过与环境不断的交互而理解环境并适应环境的闭环雷达系统。

2系统控制电路分析

2.1数据处理器

该自动化控制系统以数字化发射机为基准，通过主机采集模拟参数，并将采集数据传递到数据处理器，光电隔离处理后的数据被传递至主控CPU，但是值得注意的是这些数据并未进行相应的处理分析，参数仍旧是以模拟参数的格式存在。主机发出的状态量必须经由数据处理器和光电隔离后才能被传递至中央处理器位置。

2.2驻波比监控

反射波检测信号输入端插座并不受限制，可以为任意一个插座，信号输入后在同相放大器中被放大，之后不同的插座输入的反射波检波信号会分路，一路信号会进入到驻波比比较器，另一路信号则会被电位器进行处理并被传递至主控中央处理器显示出来，利用电位器的调节作用可以实现反射波信号显示数据的改动。在驻波比超过1：5：1的情况下，同相放大器输入的信号为高电平，信号在经过电容、电阻及二极管共同组成的保持电路之后会被送入驻波比比较器输出高电平。驻波比比较器的输出一种会经过另外的比较器和反相器到达同相放大器，以实现继电器K1的吸合，K1-2脚接地并由X1-4输出去封锁激励器的射频信号。驻波比比较器输入的另一路信号在经过两个或以上的电阻分压后会由三个插座输出驻波比状态信号。1-7号插座都可接收由主控中央处理器送来的驻波恢复信号，如果系统内的驻波比荷数在三次以下，则中央处理器会自动生成相应的回复信号，而这些信号在经放大器放大后会被传递至清零信号，比较器则恢复到原状态，其所输出的信号为低电平，当驻波比荷数大于三次，那么主控中央处理器不会出现恢复信号，驻波比荷处于高电平状态。一驻波比门限值的调节可以通过电位器的相关操作实现。

3系统设计与实现

3.1指令采样与存储器设计

指令监测逻辑实现有两个关键的点，一是如何正确采样检波数据，二是输出结果能否满足实时性要求。由于受到外界干扰及传输功率的影响，信号的传输很能达到理想状态，信号码元可能变坏，信号脉冲宽度在一定范围内变化，以标准脉冲宽度200ns为例，接收到的脉冲宽度可能在180～220ns范围内。为了保证检波数据采样的正确性，采取三个方面的措施。一是采用握手信号，将指令的前16位设为字头EB90，当接收端确认收到正确的字头后，才开始接收后面的指令内容；二是采用线性分组码、交织码差错控制技术，在信息码元序列中加入监督码元，以纠正并发现码元差错，考虑到纠正的差错位越多，码距较大且代码冗余度高，选用能纠正一个差错，发现两个差错的汉明码作为编码方式，原代码的码长为4比特，附加纠错编码部分为3比特，合成后的纠错码为7比特，故“一个差错”的情况共有7种，加上“正常”状态共有八种状态，3比特的附加纠错码能分辨这八种状态，同时将最后的8比特原码作为校验码，如表1所示。三是采用高速时钟采样检波数据信号，并选择在中间位置采样。

3.2控制程序设计与实现

发射机数据的收集、存储、显示、查阅、数据报表的生成打印、发射机开关机控制、激励器状态调节、遥控综测及故障的自动记录都是控制系统的功能。在进行控制程序的设计时首先要明确系统的安装方法，在服务器上加工软件的安装光盘插入后打开相应的安装文件夹，再点击Setup.exe进行软件安装程序的启动，根据相应的提示信息选择具体的安装路径后点击确认开始进行正式安装。系统安装结束后方可进行后续的操作。主激励器和备用激励器两边分别有两个色等，绿色灯亮表示正在使用，黄色灯亮表示激励器待机尚未使用。发射机的功放模块与框图中间的功放单元相对应，功放单元中也有相应的色等表示功放模块的状态。框图右上的天线和假负载灯分别表示现在发射机所接的为假负载装置或者是天线。界面下放为数据值的显示，包括工作温度、功率、电压等。界面上方有三个按钮分别表示开机、关机和自动开关机时间表，但是并不是所有按钮都可以操作，操作人员对于发射机开关机的具体设置直接决定了这些按钮是否可以操作。

结语

信息化技术的发展与普及为数字化发射机自动化控制系统的研发和应用创造了条件，数字化发射机自动化控制系统的的应用有利于提高广播电视转播部门对发射机的控制能力和故障分析能力，促进工作效率的提升。但是该控制系统目前的数据处理中还存在一定的不足，数据库软件的直接调用处理及监控系统中直接的数据处理打印是提高数据处理便捷性的有效措施。相关实践表明数字化发射机自动化控制系统可以满足相关单位的使用需求，应当加以推广应用。

参考文献：

[1]金晓明.中短波发射机自动化控制及远程网络管理系统的探讨研究[J].电子技术与软件工程，2015（21）.

[2]陈加佳.发射台数字化集成监控管理平台的应用研究[J].广播与电视技术，2017（44）.