基于PC104總線的雷達故障檢測儀總體設計

摘要：首先結(jié)合雷達裝備維修的實際經(jīng)驗，分析了傳統(tǒng)雷達故障檢測儀存在的缺陷。在對現(xiàn)代雷達嵌入式故障診斷系統(tǒng)常用總線特點分析的基礎(chǔ)上，聯(lián)系雷達故障檢測儀的設計特點，確立了PC104總線作為最終總線。最后對雷達故障檢測儀的硬件組成和軟件組成作了總體設計。
關(guān)鍵詞：雷達故障檢測儀；PC104總線；設計

1 傳統(tǒng)雷達故障檢測的缺陷
結(jié)合實際的雷達維修經(jīng)驗發(fā)現(xiàn)，目前各種信號的雷達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的單個系統(tǒng)或組合的故障檢測，不能實現(xiàn)對整部雷達各個分系統(tǒng)或組合的故障檢測。
(2)沒有擴展功能，制作完成后，只能用于某一系統(tǒng)的檢測，沒有后續(xù)的擴展功能。故障檢測儀制作完成后，只能對設定方式的故障進行檢測，對于新出現(xiàn)的故障現(xiàn)象，該儀器則沒有繼續(xù)擴展的功能，不能進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，特別是對于雷達全機的檢測則需要多部儀器共同完成，不能滿足基層機動作戰(zhàn)中方便快捷的需求。

2 雷達故障檢測儀器總線的選擇方案
雷達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準總線。自定義總線是某個單位根據(jù)自身的特點和需求，制訂的符合自身發(fā)展需要的總線標準。標準總線則是由多個廠商共同制訂的具有一定通用性的總線標準。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，有時候會由于新模塊的開發(fā)耽誤了產(chǎn)品的研制進度，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，給部隊的后勤保障也帶來了不便，不適應未來戰(zhàn)爭的需要。標準總線產(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，有更好的時效比。由于雷達系統(tǒng)的自身特點，批量往往不大，使用標準總線進行嵌入式系統(tǒng)硬件設計能獲得更多的好處。
標準總線在結(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)點是不采用背板，成本較低，缺點是散熱不易解決，而且容易由于錯插導致模塊燒壞。
為了雷達故障檢測儀器做到通用或基本通用，從總體上說，選擇的標準總線體系結(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程個數(shù)及進程間相對關(guān)系的情況下，能適于各種應用，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)具體應用的信號流或各進程間的相對關(guān)系來改變系統(tǒng)的拓撲結(jié)構(gòu)。實現(xiàn)這一能力實際上要求采用拓撲結(jié)構(gòu)可變的分布式處理系統(tǒng)。
伸縮能力：要能根據(jù)具體應用的計算量大小改變系統(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計，使其不強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：選擇的總線應具有足夠的數(shù)據(jù)帶寬以保證大量運算數(shù)據(jù)的傳輸。
對于雷達故障檢測儀的總體設計而言，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，多設計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。同時通過計算機控制，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 硬件的設計
雷達故障檢測儀的硬件模塊化設計要滿足以下要求：
多任務性：高集成度的雷達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、全機控制、通訊等。
實時性：雷達故障檢測儀所要處理的數(shù)據(jù)是源源不斷的，因此要求雷達嵌入式系統(tǒng)能實時響應，否則將發(fā)生數(shù)據(jù)堆積，影響故障檢測儀的反應速度，甚至引起工作混亂。
階段性：雷達故障檢測儀的工作過程往往由若干個不同的任務階段所組成，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總線的雷達故障檢測儀的總體框圖如圖1所示。

對應于圖1所示的雷達故障檢測儀硬件設計的總體框圖，相應實物硬件組成如圖2所示。