采用堆疊結(jié)構(gòu)形式的總線設(shè)計(jì)雷達(dá)嵌入式故障檢測儀系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

1、 傳統(tǒng)雷達(dá)故障檢測的缺陷

結(jié)合實(shí)際的雷達(dá)維修經(jīng)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，目前各種信號的雷達(dá)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(dá)的單個(gè)系統(tǒng)或組合的故障檢測，不能實(shí)現(xiàn)對整部雷達(dá)各個(gè)分系統(tǒng)或組合的故障檢測。

（2）沒有擴(kuò)展功能，制作完成后，只能用于某一系統(tǒng)的檢測，沒有后續(xù)的擴(kuò)展功能。故障檢測儀制作完成后，只能對設(shè)定方式的故障進(jìn)行檢測，對于新出現(xiàn)的故障現(xiàn)象，該儀器則沒有繼續(xù)擴(kuò)展的功能，不能進(jìn)故障檢測功能的持續(xù)更新和完善。

（3）傳統(tǒng)的故障檢測儀體積較大，特別是對于雷達(dá)全機(jī)的檢測則需要多部儀器共同完成，不能滿足基層機(jī)動作戰(zhàn)中方便快捷的需求。

2、 雷達(dá)故障檢測儀器總線的選擇方案

雷達(dá)嵌入式故障檢測儀系統(tǒng)硬件可以采用自定義總線也可以采用標(biāo)準(zhǔn)總線。自定義總線是某個(gè)單位根據(jù)自身的特點(diǎn)和需求，制訂的符合自身發(fā)展需要的總線標(biāo)準(zhǔn)。標(biāo)準(zhǔn)總線則是由多個(gè)廠商共同制訂的具有一定通用性的總線標(biāo)準(zhǔn)。自定義總線開發(fā)難度低，成本不高，對于大批量產(chǎn)品可以帶來很好的經(jīng)濟(jì)效益：但是由于缺乏其他廠商的支持，所有模塊都需要自己開發(fā)完成，有時(shí)候會由于新模塊的開發(fā)耽誤了產(chǎn)品的研制進(jìn)度，沒能體現(xiàn)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(guī)范，給部隊(duì)的后勤保障也帶來了不便，不適應(yīng)未來戰(zhàn)爭的需要。標(biāo)準(zhǔn)總線產(chǎn)品支持的廠家眾多，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(dá)系統(tǒng)的自身特點(diǎn)，批量往往不大，使用標(biāo)準(zhǔn)總線進(jìn)行嵌入式系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)能獲得更多的好處。

標(biāo)準(zhǔn)總線在結(jié)構(gòu)形式上有采用堆疊結(jié)構(gòu)形式的，也有采用插卡結(jié)構(gòu)形式的。堆疊結(jié)構(gòu)形式的典型代表是PC104總線，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(cuò)插導(dǎo)致模塊燒壞。

為了雷達(dá)故障檢測儀器做到通用或基本通用，從總體上說，選擇的標(biāo)準(zhǔn)總線體系結(jié)構(gòu)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(shù)及進(jìn)程間相對關(guān)系的情況下，能適于各種應(yīng)用，并提供對改變信號處理要求（如處理方式、算法、參數(shù)、系數(shù)等）的適用性。

構(gòu)形能力：要能根據(jù)具體應(yīng)用的信號流或各進(jìn)程間的相對關(guān)系來改變系統(tǒng)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。實(shí)現(xiàn)這一能力實(shí)際上要求采用拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)可變的分布式處理系統(tǒng)。

伸縮能力：要能根據(jù)具體應(yīng)用的計(jì)算量大小改變系統(tǒng)的各種尺寸，因此要求系統(tǒng)采用模塊化積木式結(jié)構(gòu)。

發(fā)展能力：從總體上說要采用開放式設(shè)計(jì)，使其不強(qiáng)烈依賴于具體的芯片，以便能充分發(fā)揮各種通用及專用處理芯片的能力，并能方便地隨著微電子技術(shù)的發(fā)展而發(fā)展，使其性能不斷提高。

高速數(shù)據(jù)傳輸能力：選擇的總線應(yīng)具有足夠的數(shù)據(jù)帶寬以保證大量運(yùn)算數(shù)據(jù)的傳輸。

對于雷達(dá)故障檢測儀的總體設(shè)計(jì)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(shè)計(jì)板卡才能盡可能保證多功能。

因此在總線的選擇上我們采用了PC104總線，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)通過計(jì)算機(jī)控制，有效解決PC104總線數(shù)據(jù)傳輸?shù)钠款i問題，合理分配硬件資源。

3 、硬件的設(shè)計(jì)

雷達(dá)故障檢測儀的硬件模塊化設(shè)計(jì)要滿足以下要求：

多任務(wù)性：高集成度的雷達(dá)故障檢測儀需要做多種處理工作，如信號采集、數(shù)據(jù)處理、故障檢測、定時(shí)、全機(jī)控制、通訊等。

實(shí)時(shí)性：雷達(dá)故障檢測儀所要處理的數(shù)據(jù)是源源不斷的，因此要求雷達(dá)嵌入式系統(tǒng)能實(shí)時(shí)響應(yīng)，否則將發(fā)生數(shù)據(jù)堆積，影響故障檢測儀的反應(yīng)速度，甚至引起工作混亂。

階段性：雷達(dá)故障檢測儀的工作過程往往由若干個(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(jù)以上要求，基于PC104總線的雷達(dá)故障檢測儀的總體框圖如圖1所示。

對應(yīng)于圖1所示的雷達(dá)故障檢測儀硬件設(shè)計(jì)的總體框圖，相應(yīng)實(shí)物硬件組成如圖2所示。

4 、軟件總體設(shè)計(jì)

軟件的設(shè)計(jì)主要考慮以下幾個(gè)方面：

（1）確保軟件的實(shí)用性。力求做到界面友好、故障定位準(zhǔn)確、引導(dǎo)提示清晰、專家知識完備。雷達(dá)的各分機(jī)系統(tǒng)及其相應(yīng)故障現(xiàn)象的表達(dá)采用故障樹表示法（用樹形控件表示），故障定位引導(dǎo)、參數(shù)說明、測試點(diǎn)指示均采用選項(xiàng)卡方式，以保證各畫面之間的快速切換。對于在故障定位時(shí)需要進(jìn)行實(shí)時(shí)測量的，則通過調(diào)用外部可執(zhí)行程序方式調(diào)用示波器卡等虛擬儀器卡引導(dǎo)用戶進(jìn)行測試。

（2）自動判斷與人丁智能相結(jié)合。目前雷達(dá)上測試點(diǎn)電壓（或電流）正常與否的判斷容差還是不確定值，人工參與可能達(dá)到更為準(zhǔn)確、快捷的效果。

（3）為便于模塊間的信息交換，采脂讀寫文件方式傳遞信息。

基于PC104總線的雷達(dá)故障檢測儀的軟件總體框圖如圖3所示。

5 、結(jié)束語

采用PC104總線設(shè)計(jì)雷達(dá)故障檢測儀，能滿足便攜式和多功能兩方面的要求。同時(shí)檢測儀后續(xù)功能可以進(jìn)行擴(kuò)展，特別是采用專家系統(tǒng)進(jìn)行故障判斷后，整體提高了故障檢測儀的使用范圍，目前可以擴(kuò)展到整部雷達(dá)甚至是多種信號雷達(dá)的故障檢測，適應(yīng)了部隊(duì)實(shí)際需求。

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