以DSP為控制核心的機載遠程投放控制終端設計流程概述

0 引言

導彈研制過程中為考核其抗干擾性指標，需要在靶機上加裝紅外干擾源的投放裝置，在靶機起飛后的特定時間段內(nèi)，按一定的投放序列完成紅外干擾彈的投放，在靶機周圍形成與靶機紅外輻射特征相似的紅外輻射源，對導彈進行干擾。

以往使用的投放裝置，其投放模式基本都是比較固定的：一次性全部投放或以固定時間間隔進行投放，并且投放模式的設置都是在靶機起飛前固化在裝置內(nèi)，無法進行再次修改。這種比較固定的投放模式不能充分驗證導彈的抗干擾性能指標，同時當靶機上天后發(fā)現(xiàn)投放模式設置有誤或臨時需更改投放模式時，無法進行再次重新加載，浪費試驗機會，這些因素嚴重制約了導彈靶場試驗的有效開展。

以DSP為控制核心的機載遠程投放控制終端，利用無線數(shù)傳電臺接收來自地面站的控制指令，對接收到的無線通信數(shù)據(jù)進行解調(diào)、接收和存儲，完成投放模式的設置及點火指令的響應，利用處理器的數(shù)字I／O信號完成紅外干擾源的點火控制，實現(xiàn)靶機的投放任務。

1 硬件電路設計

1．1 系統(tǒng)組成結(jié)構(gòu)

機載遠程投放控制終端采用模塊化設計，主要由通信單元、電源單元、控制單元及執(zhí)行單元4個部分組成。通信單元利用無線數(shù)傳電臺負責與地面站的遠程通信；電源單元對靶機上的直流供電進行隔離與轉(zhuǎn)換，實現(xiàn)投放控制終端用電的匹配；控制單元一方面接受來自地面站的指令，完成投放模式的配置，并根據(jù)指令完成對執(zhí)行單元的控制，同時將終端的狀態(tài)通過通信單元反饋到地面站；執(zhí)行單元接收控制單元的指令，對靶機上的每一個紅外干擾彈單獨進行投放控制。

圖1所示為機載遠程投放控制終端的系統(tǒng)組成結(jié)構(gòu)圖。

1．2 通信單元設計

圖2所示為通信單元原理圖。

通信單元主要由無線數(shù)傳電臺和電平轉(zhuǎn)換芯片組成，完成無線數(shù)據(jù)通信功能。無線數(shù)傳電臺采用Max Stream公司的9Xtend-PKG-R跳頻數(shù)傳電臺模塊。該模塊的主要特點是：在相同發(fā)射功率的情況下采用擴頻通信方式可以傳輸更遠的距離。同時利用該模塊的FHSS跳頻擴頻方式和AES數(shù)據(jù)加密功能，可避免其他無線系統(tǒng)的射頻干擾。

機載遠程投放控制終端與地面站各使用一個同型號無線數(shù)傳電臺，這樣控制終端和地面站之間的通信數(shù)據(jù)可以直接從數(shù)據(jù)口取出使用，不用經(jīng)過特殊設置。無線數(shù)傳電臺使用內(nèi)置RS 232總線接口與DSP處理器進行數(shù)據(jù)傳輸，使用MAX232AMJE芯片完成數(shù)據(jù)收發(fā)電平的轉(zhuǎn)換。

1．3 控制單元設計

控制單元硬件結(jié)構(gòu)如圖3所示。處理器采用TI公司的TMS320F240，該處理器提供10位分辨率的A／D、16位精度的定時器功能、16位精度的看門狗定時器，全雙工的串行接口，片內(nèi)集成32 KB FLASH程序存儲器。在控制單元設計中，片外擴展了64 KB的程序存儲器和64 KB的數(shù)據(jù)存儲器。TMS320F240具備開發(fā)IPA系統(tǒng)的硬件條件，只需借助RS 232串行通信口，通過在FLASH自定義的段中放置加載代碼，利用這段代碼擦寫FLASH、讀取程序存儲器中的代碼，實現(xiàn)線編程。

復位邏輯電路主要用于提高系統(tǒng)的可靠性，采用專用的復位邏輯芯片MAX705MJA來完成系統(tǒng)的可靠復位。MAX705MJA除了上電復位和掉電復位外，還有監(jiān)控系統(tǒng)的電源和數(shù)據(jù)保護的功能。利用MAX705MJA作監(jiān)控系統(tǒng)電源，當電源監(jiān)控供電電壓出現(xiàn)異常時，提供中斷請求信號，方便系統(tǒng)實現(xiàn)異常處理；同時當系統(tǒng)程序跑飛或死鎖時，看門狗定時器會自動復位系統(tǒng)，讓系統(tǒng)重新回到正常的工作狀態(tài)，程序恢復正常運行。

1．4 執(zhí)行單元設計

圖4所示為執(zhí)行單元硬件原理圖。

機載遠程投放控制終端的處理器收到點火指令后，通過數(shù)字I／O發(fā)出控制信號，經(jīng)過CD54ACT245驅(qū)動模塊，使用TLP621-4對控制信號進行光電隔離，控制繼電器JRW-131MA將點火電源信號送入目標，實現(xiàn)執(zhí)行目標的執(zhí)行。由于每個執(zhí)行目標都通過單獨的繼電器繼續(xù)控制，所以可方便實現(xiàn)投放模式的多樣性。

機載遠程投放控制終端接收到指令后，使用DSP內(nèi)部的16位定時計數(shù)器進行計數(shù)，其控制精度可以達到毫秒級，按照要求的時間間隔產(chǎn)生繼電器的I／O控制信號。同時使用DSP內(nèi)部的A／D模塊對電壓進行監(jiān)控。并將監(jiān)控結(jié)果通過無線通信傳至地面站。

2 軟件設計

機載遠程投放控制終端軟件主要完成系統(tǒng)的自檢、投放模式數(shù)據(jù)的存儲與設置、投放指令的執(zhí)行、點火電壓和工作電壓的采集、終端工作狀態(tài)的反饋等功能。圖5為機載遠程投放控制終端軟件流程圖。

系統(tǒng)上電啟動或者軟、硬件復位后，軟件自動讀取終端上的初始設置，寫入投放模式寄存器，然后進入等待指令狀態(tài)，在等待指令的過程中，同時要發(fā)送中斷活動狀態(tài)，當接收到有效的指令后，進入指令執(zhí)行子程序運行，執(zhí)行之后返回給地面站。系統(tǒng)子程序有以下幾種：

（1）接收到自檢指令。自檢終端，發(fā)送自檢結(jié)果指令給地面站。

（2）接收參數(shù)設置指令。解析到電臺發(fā)射功率，設置電臺發(fā)射功率成功后發(fā)送設置成功指令給地面站。

（3）接收到點火指令。按照投放模式投放，投放完成返回投放完成指令給地面站。

（4）接收到投放模式設定。解析到投放模式數(shù)據(jù)，重新寫入投放模式數(shù)據(jù)寄存器，成功更改后發(fā)送設置成功指令給地面站。

（5）接受到查詢狀態(tài)指令。檢測終端狀態(tài)，把數(shù)據(jù)發(fā)送給地面站。

在機載遠程投放控制終端的通信代碼采用特定的數(shù)據(jù)幀編碼原則，目的是盡量減小數(shù)據(jù)傳輸過程中的誤碼率，并兼顧傳輸效率。該系統(tǒng)傳輸協(xié)議中的數(shù)據(jù)幀結(jié)構(gòu)的第1、2個字節(jié)（包頭）和最后一個字節(jié)（包尾）采用特定的起始碼和結(jié)束碼，如AAH，55H，B5H等，可以有效抑制誤碼。數(shù)據(jù)接收方可以把接收到的數(shù)據(jù)放在一個FIFO緩沖器中，當接收到有效的包頭才開始一個數(shù)據(jù)幀的接收，否則，認為是干擾或誤碼丟棄不處理。數(shù)據(jù)幀開始接收后，根據(jù)數(shù)據(jù)長度，能正確接收數(shù)據(jù)碼，才當一個有效的數(shù)據(jù)幀，否則，丟棄重新開始等待起始碼。數(shù)據(jù)的傳輸常會出現(xiàn)連續(xù)置0的字節(jié)，這種零點平在傳輸中非常容易受到干擾而變成其他數(shù)據(jù)，因此數(shù)據(jù)幀采用余3的編碼方式。對數(shù)據(jù)幀每個字節(jié)都采用奇偶校驗，并計算所有的數(shù)據(jù)字節(jié)累加和、異或和，放在數(shù)據(jù)幀中供接收方校驗。

3 結(jié)語

設計的機載遠程投放控制終端，利用DSP的資源條件，方便實現(xiàn)線編程技術(shù)的應用，使得投放模式的遠程加載能方便實現(xiàn)；對紅外紅外干擾源控制通路的單獨控制，使得投放模式的設置更加多樣性；利用軟件和硬件結(jié)合的方式，提供系統(tǒng)工作的可靠性。此系統(tǒng)使用方便、可靠，在多次的外場靶試中得到了多次應用，效果良好。