基于PC104總線(xiàn)的雷達故障檢測儀總體設計

摘要：首先結合雷達裝備維修的實(shí)際經(jīng)驗，分析了傳統雷達故障檢測儀存在的缺陷。在對現代雷達嵌入式故障診斷系統常用總線(xiàn)特點(diǎn)分析的基礎上，聯(lián)系雷達故障檢測儀的設計特點(diǎn)，確立了PC104總線(xiàn)作為最終總線(xiàn)。最后對雷達故障檢測儀的硬件組成和軟件組成作了總體設計。
關(guān)鍵詞：雷達故障檢測儀；PC104總線(xiàn)；設計

1 傳統雷達故障檢測的缺陷
結合實(shí)際的雷達維修經(jīng)驗發(fā)現，目前各種信號的雷達故障檢測儀雖然品種繁多，但是均存在以下缺陷：
(1)檢測功能單一化。某種檢測儀只能用于某一型號雷達的單個(gè)系統或組合的故障檢測，不能實(shí)現對整部雷達各個(gè)分系統或組合的故障檢測。
(2)沒(méi)有擴展功能，制作完成后，只能用于某一系統的檢測，沒(méi)有后續的擴展功能。故障檢測儀制作完成后，只能對設定方式的故障進(jìn)行檢測，對于新出現的故障現象，該儀器則沒(méi)有繼續擴展的功能，不能進(jìn)故障檢測功能的持續更新和完善。
(3)傳統的故障檢測儀體積較大，特別是對于雷達全機的檢測則需要多部?jì)x器共同完成，不能滿(mǎn)足基層機動(dòng)作戰中方便快捷的需求。

2 雷達故障檢測儀器總線(xiàn)的選擇方案
雷達嵌入式故障檢測儀系統硬件可以采用自定義總線(xiàn)也可以采用標準總線(xiàn)。自定義總線(xiàn)是某個(gè)單位根據自身的特點(diǎn)和需求，制訂的符合自身發(fā)展需要的總線(xiàn)標準。標準總線(xiàn)則是由多個(gè)廠(chǎng)商共同制訂的具有一定通用性的總線(xiàn)標準。自定義總線(xiàn)開(kāi)發(fā)難度低，成本不高，對于大批量產(chǎn)品可以帶來(lái)很好的經(jīng)濟效益：但是由于缺乏其他廠(chǎng)商的支持，所有模塊都需要自己開(kāi)發(fā)完成，有時(shí)候會(huì )由于新模塊的開(kāi)發(fā)耽誤了產(chǎn)品的研制進(jìn)度，沒(méi)能體現使用模塊化的優(yōu)越性，另外由于大家使用不同的產(chǎn)品規范，給部隊的后勤保障也帶來(lái)了不便，不適應未來(lái)戰爭的需要。標準總線(xiàn)產(chǎn)品支持的廠(chǎng)家眾多，產(chǎn)品豐富，對于小批量的產(chǎn)品可以縮短研制周期，有更好的時(shí)效比。由于雷達系統的自身特點(diǎn)，批量往往不大，使用標準總線(xiàn)進(jìn)行嵌入式系統硬件設計能獲得更多的好處。
標準總線(xiàn)在結構形式上有采用堆疊結構形式的，也有采用插卡結構形式的。堆疊結構形式的典型代表是PC104總線(xiàn)，它的優(yōu)點(diǎn)是不采用背板，成本較低，缺點(diǎn)是散熱不易解決，而且容易由于錯插導致模塊燒壞。
為了雷達故障檢測儀器做到通用或基本通用，從總體上說(shuō)，選擇的標準總線(xiàn)體系結構至少需要具備以下能力：
可編程能力：至少要做到在不改變進(jìn)程個(gè)數及進(jìn)程間相對關(guān)系的情況下，能適于各種應用，并提供對改變信號處理要求(如處理方式、算法、參數、系數等)的適用性。
構形能力：要能根據具體應用的信號流或各進(jìn)程間的相對關(guān)系來(lái)改變系統的拓撲結構。實(shí)現這一能力實(shí)際上要求采用拓撲結構可變的分布式處理系統。
伸縮能力：要能根據具體應用的計算量大小改變系統的各種尺寸，因此要求系統采用模塊化積木式結構。
發(fā)展能力：從總體上說(shuō)要采用開(kāi)放式設計，使其不強烈依賴(lài)于具體的芯片，以便能充分發(fā)揮各種通用及專(zhuān)用處理芯片的能力，并能方便地隨著(zhù)微電子技術(shù)的發(fā)展而發(fā)展，使其性能不斷提高。
高速數據傳輸能力：選擇的總線(xiàn)應具有足夠的數據帶寬以保證大量運算數據的傳輸。
對于雷達故障檢測儀的總體設計而言，最關(guān)鍵的就是要解決多功能和便攜式兩方面的矛盾。對于便攜式而言，要求檢測儀器的體積盡量小，方便操作與使用。但是相對與多功能而言，這卻是相矛盾的，多設計板卡才能盡可能保證多功能。
因此在總線(xiàn)的選擇上我們采用了PC104總線(xiàn)，將信號顯示卡、示波卡、多用表卡采用堆疊的方式集成在一塊，這樣最大限度的縮小檢測儀的體積。同時(shí)通過(guò)計算機控制，有效解決PC104總線(xiàn)數據傳輸的瓶頸問(wèn)題，合理分配硬件資源。

3 硬件的設計
雷達故障檢測儀的硬件模塊化設計要滿(mǎn)足以下要求：
多任務(wù)性：高集成度的雷達故障檢測儀需要做多種處理工作，如信號采集、數據處理、故障檢測、定時(shí)、全機控制、通訊等。
實(shí)時(shí)性：雷達故障檢測儀所要處理的數據是源源不斷的，因此要求雷達嵌入式系統能實(shí)時(shí)響應，否則將發(fā)生數據堆積，影響故障檢測儀的反應速度，甚至引起工作混亂。
階段性：雷達故障檢測儀的工作過(guò)程往往由若干個(gè)不同的任務(wù)階段所組成，各階段要采取各不相同的處理方式。例如，對信號的測試、故障模式的選擇、故障定位與判斷等。
依據以上要求，基于PC104總線(xiàn)的雷達故障檢測儀的總體框圖如圖1所示。

對應于圖1所示的雷達故障檢測儀硬件設計的總體框圖，相應實(shí)物硬件組成如圖2所示。