雷達(dá)維修訓(xùn)練模擬器設(shè)計

趙朋亮+行正世+謝永亮

摘要：該模擬維修訓(xùn)練模擬器通過硬件電路信號模擬和軟件仿真控制的方式，實(shí)現(xiàn)對雷達(dá)裝備工作狀態(tài)、信號流程、故障現(xiàn)象的模擬，不僅可以用于通用化的雷達(dá)維修訓(xùn)練，通過對數(shù)據(jù)庫的更改，還可以用于特定信號雷達(dá)的維修訓(xùn)練，能有效地提高訓(xùn)練效益。

關(guān)鍵詞：雷達(dá)維修；模擬訓(xùn)練；DDS；故障數(shù)據(jù)庫

中圖分類號：TN95 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1009-3044（2016）10-0278-02

1 概述

雷達(dá)是現(xiàn)代戰(zhàn)爭的眼睛，保持雷達(dá)裝備正常工作，及時修復(fù)雷達(dá)裝備故障，對于保障戰(zhàn)爭勝利至關(guān)重要?，F(xiàn)代雷達(dá)的數(shù)字化、集成化程度越來越高[1]，造價昂貴。在雷達(dá)實(shí)裝上練習(xí)維修，一方面容易造成裝備損壞；另一方面，由于雷達(dá)裝備型號眾多，不利于規(guī)?；虒W(xué)訓(xùn)練，效率低下。

現(xiàn)代雷達(dá)普遍采用模塊化的設(shè)計理念，在進(jìn)行維修的時候，維修人員的工作主要在于分析雷達(dá)工作信號流程，正確的定位故障點(diǎn)，查明故障原因，進(jìn)行電路板或者功能組件、易損件的更換等操作。針對現(xiàn)代雷達(dá)維修的這一特點(diǎn)，本模擬器采用軟件仿真控制、硬件電路信號模擬相結(jié)合的方式。硬件電路部分模擬雷達(dá)信號工作流程，分為若干功能模塊（電路板），軟件控制終端可以對任意功能模塊進(jìn)行故障設(shè)置，并根據(jù)故障庫數(shù)據(jù)，使相關(guān)聯(lián)的功能模塊上產(chǎn)生對應(yīng)的故障現(xiàn)象（信號異常、指示燈異常等），在此基礎(chǔ)上進(jìn)行維修訓(xùn)練。另外控制終端還可以對維修過程進(jìn)行記錄，并可對維修結(jié)果進(jìn)行評估。

本模擬器的設(shè)計有很強(qiáng)的通用性，便于進(jìn)行規(guī)?；虒W(xué)訓(xùn)練，且采用模塊化、標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計，便于進(jìn)行二次開發(fā)，具有較高的實(shí)用價值。

2 系統(tǒng)設(shè)計

2.1 整體設(shè)計

整個硬件平臺的與雷達(dá)功能組成保持一致，如圖1所示，分為顯控分系統(tǒng)、發(fā)射分系統(tǒng)、射頻傳輸分系統(tǒng)、伺服分系統(tǒng)、接收分系統(tǒng)、信號處理分系統(tǒng)、電源系統(tǒng)，控制終端通過通信模塊與各分系統(tǒng)進(jìn)行通信，進(jìn)行故障設(shè)置、功能電路巡檢。例如，在終端設(shè)置發(fā)射機(jī)第一級晶放故障，控制終端會立即查找故障數(shù)據(jù)庫，數(shù)據(jù)中記載了第一級晶放故障會導(dǎo)致哪些功能電路產(chǎn)生何種故障現(xiàn)象，然后通過通信模塊將控制字分別送往各個功能模塊，使各個功能模塊產(chǎn)生相應(yīng)的故障現(xiàn)象。采用這種設(shè)計，各個功能功能模塊間的故障關(guān)聯(lián)性，不是通過模塊間相互通信聯(lián)系設(shè)定，而是由控制終端進(jìn)行統(tǒng)一控制，能夠大大降低設(shè)計難度，且系統(tǒng)添加新的功能模塊時，只需對故障數(shù)據(jù)庫進(jìn)行升級即可，從而使系統(tǒng)具有很強(qiáng)的擴(kuò)展性，避免的了硬件平臺的重復(fù)開發(fā)。

2.2 各分系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計

如圖2所示，各個分系統(tǒng)由指示燈模塊、易損件模塊、功能分機(jī)組成，不同分系統(tǒng)，這些模塊的布局分布不同，但實(shí)現(xiàn)原理相同，功能分機(jī)中的仿真板采用標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計，如圖3所示，仿真板采用單片機(jī)技術(shù)、直接數(shù)字頻率合成（DDS）技術(shù)、數(shù)控衰減等技術(shù)[3]。DDS技術(shù)[2]采用全數(shù)字化實(shí)現(xiàn)，可以輸出任意波形，頻率分辨率高，是當(dāng)前廣泛采用的波形發(fā)生器、函數(shù)發(fā)生器模塊，成熟可靠，控制方便，基本能滿足維修平臺對各種信號源的需求，且便于整個系統(tǒng)的功能升級擴(kuò)展。

2.3 控制終端軟件系統(tǒng)設(shè)計

控制終端有工業(yè)控制計算機(jī)和控制軟件構(gòu)成?？刂平K端軟件系統(tǒng)由故障設(shè)置模塊、自檢模塊、維修效果評估模塊、用戶數(shù)據(jù)管理模塊等組成。通過故障設(shè)置模塊可以對各功能電路模塊進(jìn)行故障設(shè)定，設(shè)定完畢后，根據(jù)設(shè)定的故障參數(shù)，查找此模塊中的故障數(shù)據(jù)庫，產(chǎn)生故障控制字，送往各個功能電路產(chǎn)生相應(yīng)的故障信號或現(xiàn)象，并將各個功能電路板的故障參數(shù)寫入EEPROM中，無操作情況下若關(guān)機(jī)重啟后，整機(jī)仍能保持故障狀態(tài)。故障檢測模塊對整個維修過程進(jìn)行監(jiān)測，定時讀取各個功能模塊的EEPROM狀態(tài)，整個系統(tǒng)相關(guān)聯(lián)模塊處于應(yīng)有的故障或正常狀態(tài)。維修效果評估系統(tǒng)通過對整個維修過程對更換功能板、易損件等過程的記錄，可以對受訓(xùn)人員的維修能力做出基本評估。用戶數(shù)據(jù)管理模塊記錄受訓(xùn)人員各個科目的訓(xùn)練情況，統(tǒng)計維修訓(xùn)練中的關(guān)鍵數(shù)據(jù)，便于教練員改進(jìn)教學(xué)，針對不同人員有側(cè)重的訓(xùn)練某些科目，提高訓(xùn)練效果。

2.4 系統(tǒng)工作流程

系統(tǒng)工作流程如圖5所示，故障檢測模塊步驟一、二循環(huán)，旨在對整過維修過程進(jìn)行監(jiān)測，更新系統(tǒng)故障現(xiàn)象，達(dá)到與實(shí)裝維修一樣的效果，故障排除，系統(tǒng)各功能模塊恢復(fù)正常工作。

3 結(jié)束語

本文設(shè)計的雷達(dá)維修系統(tǒng)，結(jié)構(gòu)簡單，擴(kuò)展性強(qiáng)，既可用于雷達(dá)專業(yè)的通用培訓(xùn)平臺，同時若將故障數(shù)據(jù)庫設(shè)置為具體某一型號裝備故障數(shù)據(jù)庫，又可以達(dá)到實(shí)裝訓(xùn)練的效果，因而具有廣泛的實(shí)用性。但是雷達(dá)實(shí)裝中元器件、功能板種類繁多，在實(shí)際應(yīng)用中，很難窮盡其故障數(shù)據(jù)庫，可訓(xùn)練的維修方案數(shù)量有限，這是此種設(shè)計方法存在的不足。盡管如此，結(jié)合雷達(dá)裝備維修的實(shí)際，裝備故障的發(fā)生往往具有規(guī)律性、重復(fù)性，常見故障基本集中在一定的范圍內(nèi)，因此本設(shè)計的滿足雷達(dá)維修訓(xùn)練的需要。

參考文獻(xiàn)：

[1] 萬云朝.某型雷達(dá)維修訓(xùn)練模擬器的設(shè)計[J].現(xiàn)代計算機(jī)，2011（9）：61-63.

[2] 刁丹丹.基于DDS技術(shù)的三坐標(biāo)雷達(dá)目標(biāo)模擬器[J].現(xiàn)代雷達(dá)，2014（6）：79-81.

[3] 劉志軍.一款高精度大衰減量單片數(shù)控衰減器[J].半導(dǎo)體技術(shù)，2012（1）：59-62