一種實(shí)時(shí)多任務(wù)多開(kāi)發(fā)環(huán)境雷達系統的設計與實(shí)現

0 引言

某制導雷達主要用來(lái)準確、快速跟蹤低空飛行的小目標，以引導攻擊系統打擊目標。雷達的平臺控制系統應具有掃描精度高，響應速度快等特點(diǎn)?；谏鲜鲆?，本文給出了工控機為核心，在VC++開(kāi)發(fā)環(huán)境下通過(guò)編程實(shí)現雷達終端實(shí)時(shí)數據的采集、顯控和數據回放等功能，同時(shí)在LabWindows CVI開(kāi)發(fā)環(huán)境下通過(guò)編程操控控制平臺的實(shí)現方法。該方法集雷達實(shí)時(shí)顯控與平臺控制操控于一體，因而不僅提高了雷達系統的整體工作性能，同時(shí)也進(jìn)一步改進(jìn)了操控平臺的控制精度、穩定性、靈活性。

1 系統整體結構

本系統的整體結構簡(jiǎn)圖如圖1所示。其中的PCI控機通過(guò)串口與雷達系統終端相連，用于接收從雷達終端傳輸來(lái)的數據，并在保證可靠性地基礎上完成數據采集、實(shí)時(shí)處理，數據回放等多任務(wù)要求。該PC工控機的配置是：CPU選用Intel(R)Core(TM)2 Duo CPU E4600@2.40GHz內存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(pán)和鼠標支持的USB口；底板應選擇適當的PCI和ISA擴展槽數量。

該處理系統中，PC工控機不但可通過(guò)串口接收雷達終端數據。同時(shí)可通過(guò)在PC工控機中配備的PCI7841板卡來(lái)實(shí)現對操控平臺的控制。該PC工控機配備有兩塊PCI7841板卡，可選用其中的任何一塊，因而相當方便。操作時(shí)，只要將操控平臺零點(diǎn)坐標的數值報告給計算機，計算機即可將該值設置為平臺控制軟件的零點(diǎn)。同時(shí)，通過(guò)選擇平臺的掃描方式、掃描范圍和掃描步進(jìn)值便可精確控制雷達平臺的掃描行為。當所有的工作模式和參數設置完畢，就可以通過(guò)操作軟件界面上的功能按鍵開(kāi)始工作，PC工控機便可通過(guò)和PCI7841板卡相連的CAN總線(xiàn)將控制命令發(fā)送出去，而操控平臺在接收到從CAN總線(xiàn)發(fā)送來(lái)的控制信號后，就可實(shí)現相應的平臺動(dòng)作。

2 系統工作界面及功能

圖2所示是實(shí)時(shí)顯控系統軟件的應用界面，圖3是操控平臺控制軟件的應用界面。這兩部分可提供雷達實(shí)時(shí)顯控系統軟件與平臺控制軟件的實(shí)現界面及主要功能模塊?？赏ㄟ^(guò)綜合設計技術(shù)來(lái)實(shí)現系統實(shí)時(shí)顯控和平臺控制的綜合功能。

3 雷達實(shí)時(shí)顯控與平臺控制的綜合設計

本系統通過(guò)使用一臺PC工控機來(lái)完成雷達與平臺的實(shí)時(shí)控制，該工控機配備有兩塊PCI7841卡，操作系統為Windows XP，編程環(huán)境為VC++6.0和LabWindows CVI8.5，可分別提供給雷達實(shí)時(shí)顯控軟件和操控平臺控制軟件開(kāi)發(fā)使用。

3.1 雷達實(shí)時(shí)顯控系統的實(shí)現

雷達工作時(shí)，PC工控機通過(guò)串口將接收來(lái)自雷達終端的數據，數據格式為10 ms一幀，每幀38個(gè)字節，雷達工作參數和工作狀態(tài)就裝訂在此數據幀中。實(shí)時(shí)顯控軟件主要完成三個(gè)功能：一是終端數據采集，以供數據的后續處理；二是現場(chǎng)實(shí)時(shí)顯控，以供現場(chǎng)顯控和分析；三是數據回放處理，以供事后分析和功能調試。在現場(chǎng)系統聯(lián)調中，可通過(guò)使用實(shí)時(shí)處理功能來(lái)實(shí)時(shí)顯控到雷達的主要目標參數，包括距離、速度、方位角偏差、俯仰角偏差等，這些參數不但在數據欄中可實(shí)時(shí)顯示，而且還可以曲線(xiàn)的方式直觀(guān)地出現在坐標系中。本雷達的主要目標狀態(tài)有截獲或未截獲、寬波束或窄波束，根據這些狀態(tài)可以確定雷達現場(chǎng)工作的性能。此外，實(shí)時(shí)顯控軟件還應提供雷達本身的關(guān)鍵參數，以及幅度值AGC等的實(shí)時(shí)顯示。通過(guò)現場(chǎng)查看上述指標可以判斷雷達工作正常與否。另外，還能以動(dòng)畫(huà)形式模擬導彈來(lái)跟蹤目標的整個(gè)過(guò)程，也可根據導彈處于大視場(chǎng)還是小視場(chǎng)來(lái)自動(dòng)切換顯示不同的坐標系，從而達到直觀(guān)生動(dòng)模擬導彈運行過(guò)程的效果。

3.2 平臺控制系統

由于PC工控機配備有兩塊PCI7841卡，可通過(guò)PCI7841卡將其固有接口形式轉換為CAN總線(xiàn)對外輸出，從而通過(guò)CAN連接線(xiàn)將另一端連到操控平臺。由于在進(jìn)行動(dòng)態(tài)性能試驗時(shí)，需要平臺掃描配合，而本平臺控制軟件即為實(shí)現此功能而設計的，它能實(shí)現方位掃描、俯仰掃描、方框掃描、圓掃描等幾種掃描運動(dòng)，完全可滿(mǎn)足雷達動(dòng)態(tài)測試的要求。同時(shí)，每種掃描方式的掃描范圍、步長(cháng)、時(shí)間間隔等均可設置。另外，使用本平臺軟件控制平臺還具有控制精度高，響應速度快等優(yōu)點(diǎn)。同時(shí)界面中還設有優(yōu)先級最高的復位鍵，可讓平臺隨時(shí)復位到原點(diǎn)位置，為新的系統聯(lián)調做好狀態(tài)準備。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)斷制導雷達的自檢信號，使雷達提前由自檢狀態(tài)進(jìn)入工作狀態(tài)。

以上綜合功能均可在一臺安裝有多個(gè)開(kāi)發(fā)環(huán)境的PC工控機上實(shí)現。

4 結束語(yǔ)

采用雷達實(shí)時(shí)顯控與平臺控制綜合設計技術(shù)，只需一臺安裝有相應開(kāi)發(fā)環(huán)境的PC工控機，就可同時(shí)實(shí)現對雷達終端數據的實(shí)時(shí)采集、顯控、回放和對操控平臺的控制。通過(guò)該實(shí)時(shí)顯控系統，可在第一時(shí)間掌握雷達的工作狀態(tài)，從而擺脫了只有數據采集處理后才能確認工作狀態(tài)的困擾，節省了時(shí)間，豐富了工作方式，提高了效率。另一方面，平臺控制軟件的應用，不但提高了操控平臺的工作效率，同時(shí)也改善了平臺的工作精度和靈活性。這樣當實(shí)時(shí)顯控和平臺控制系統同時(shí)啟用時(shí)，只需一個(gè)人用一臺PC工控機，就可快速、精確、靈活、實(shí)時(shí)地實(shí)現雷達性能的動(dòng)態(tài)測試和分析。目前，該技術(shù)已在某雷達產(chǎn)品上多次成功應用。