一種實時多任務多開發(fā)環(huán)境雷達系統(tǒng)的設計與實現(xiàn)

0 引言

某制導雷達主要用來準確、快速跟蹤低空飛行的小目標，以引導攻擊系統(tǒng)打擊目標。雷達的平臺控制系統(tǒng)應具有掃描精度高，響應速度快等特點?；谏鲜鲆?，本文給出了工控機為核心，在VC++開發(fā)環(huán)境下通過編程實現(xiàn)雷達終端實時數(shù)據(jù)的采集、顯控和數(shù)據(jù)回放等功能，同時在LabWindows CVI開發(fā)環(huán)境下通過編程操控控制平臺的實現(xiàn)方法。該方法集雷達實時顯控與平臺控制操控于一體，因而不僅提高了雷達系統(tǒng)的整體工作性能，同時也進一步改進了操控平臺的控制精度、穩(wěn)定性、靈活性。

1 系統(tǒng)整體結構

本系統(tǒng)的整體結構簡圖如圖1所示。其中的PCI控機通過串口與雷達系統(tǒng)終端相連，用于接收從雷達終端傳輸來的數(shù)據(jù)，并在保證可靠性地基礎上完成數(shù)據(jù)采集、實時處理，數(shù)據(jù)回放等多任務要求。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及三個串口、一個并口、四個USB口、兩個CAN口以及PS／2鍵盤和鼠標支持的USB口；底板應選擇適當?shù)腜CI和ISA擴展槽數(shù)量。

該處理系統(tǒng)中，PC工控機不但可通過串口接收雷達終端數(shù)據(jù)。同時可通過在PC工控機中配備的PCI7841板卡來實現(xiàn)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，只要將操控平臺零點坐標的數(shù)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。同時，通過選擇平臺的掃描方式、掃描范圍和掃描步進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(shù)設置完畢，就可以通過操作軟件界面上的功能按鍵開始工作，PC工控機便可通過和PCI7841板卡相連的CAN總線將控制命令發(fā)送出去，而操控平臺在接收到從CAN總線發(fā)送來的控制信號后，就可實現(xiàn)相應的平臺動作。

2 系統(tǒng)工作界面及功能

圖2所示是實時顯控系統(tǒng)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時顯控系統(tǒng)軟件與平臺控制軟件的實現(xiàn)界面及主要功能模塊?？赏ㄟ^綜合設計技術來實現(xiàn)系統(tǒng)實時顯控和平臺控制的綜合功能。

3 雷達實時顯控與平臺控制的綜合設計

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

3.1 雷達實時顯控系統(tǒng)的實現(xiàn)

雷達工作時，PC工控機通過串口將接收來自雷達終端的數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)格式為10 ms一幀，每幀38個字節(jié)，雷達工作參數(shù)和工作狀態(tài)就裝訂在此數(shù)據(jù)幀中。實時顯控軟件主要完成三個功能：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)場實時顯控，以供現(xiàn)場顯控和分析；三是數(shù)據(jù)回放處理，以供事后分析和功能調試。在現(xiàn)場系統(tǒng)聯(lián)調中，可通過使用實時處理功能來實時顯控到雷達的主要目標參數(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)欄中可實時顯示，而且還可以曲線的方式直觀地出現(xiàn)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(jù)這些狀態(tài)可以確定雷達現(xiàn)場工作的性能。此外，實時顯控軟件還應提供雷達本身的關鍵參數(shù)，以及幅度值AGC等的實時顯示。通過現(xiàn)場查看上述指標可以判斷雷達工作正常與否。另外，還能以動畫形式模擬導彈來跟蹤目標的整個過程，也可根據(jù)導彈處于大視場還是小視場來自動切換顯示不同的坐標系，從而達到直觀生動模擬導彈運行過程的效果。

3.2 平臺控制系統(tǒng)

由于PC工控機配備有兩塊PCI7841卡，可通過PCI7841卡將其固有接口形式轉換為CAN總線對外輸出，從而通過CAN連接線將另一端連到操控平臺。由于在進行動態(tài)性能試驗時，需要平臺掃描配合，而本平臺控制軟件即為實現(xiàn)此功能而設計的，它能實現(xiàn)方位掃描、俯仰掃描、方框掃描、圓掃描等幾種掃描運動，完全可滿足雷達動態(tài)測試的要求。同時，每種掃描方式的掃描范圍、步長、時間間隔等均可設置。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。同時界面中還設有優(yōu)先級最高的復位鍵，可讓平臺隨時復位到原點位置，為新的系統(tǒng)聯(lián)調做好狀態(tài)準備。另外還添加了零時刻啟動功能鍵，通過該鍵可方便地關斷制導雷達的自檢信號，使雷達提前由自檢狀態(tài)進入工作狀態(tài)。

以上綜合功能均可在一臺安裝有多個開發(fā)環(huán)境的PC工控機上實現(xiàn)。

4 結束語

采用雷達實時顯控與平臺控制綜合設計技術，只需一臺安裝有相應開發(fā)環(huán)境的PC工控機，就可同時實現(xiàn)對雷達終端數(shù)據(jù)的實時采集、顯控、回放和對操控平臺的控制。通過該實時顯控系統(tǒng)，可在第一時間掌握雷達的工作狀態(tài)，從而擺脫了只有數(shù)據(jù)采集處理后才能確認工作狀態(tài)的困擾，節(jié)省了時間，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，同時也改善了平臺的工作精度和靈活性。這樣當實時顯控和平臺控制系統(tǒng)同時啟用時，只需一個人用一臺PC工控機，就可快速、精確、靈活、實時地實現(xiàn)雷達性能的動態(tài)測試和分析。目前，該技術已在某雷達產(chǎn)品上多次成功應用。