采用堆疊結構形式的總線設計雷達嵌入式故障檢測儀系統的設計

1、傳統雷達故障檢測的缺陷

結合實際的雷達維修經驗發現，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或組合的故障檢測，不能實現對整部雷達各個分系統或組合的故障檢測。

（2）沒有擴展功能，制作完成后，只能用于某一系統的檢測，沒有后續的擴展功能。故障檢測儀制作完成后，只能對設定方式的故障進行檢測，對于新出現的故障現象，該儀器則沒有繼續擴展的功能，不能進故障檢測功能的持續更新和完善。

（3）傳統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自身的特點和需求，制訂的符合自身發展需要的總線標準。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。自定義總線開發難度低，成本不高，對于大批量產品可以帶來很好的經濟效益：但是由于缺乏其他廠商的支持，所有模塊都需要自己開發完成，有時候會由于新模塊的開發耽誤了產品的研制進度，沒能體現使用模塊化的優越性，另外由于大家使用不同的產品規范，給部隊的后勤保障也帶來了不便，不適應未來戰爭的需要。標準總線產品支持的廠家眾多，產品豐富，對于小批量的產品可以縮短研制周期，有更好的時效比。由于雷達系統的自身特點，批量往往不大，使用標準總線進行嵌入式系統硬件設計能獲得更多的好處。

標準總線在結構形式上有采用堆疊結構形式的，也有采用插卡結構形式的。堆疊結構形式的典型代表是PC104總線，它的優點是不采用背板，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構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及進程間相對關系的情況下，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、系數等）的適用性。

構形能力：要能根據具體應用的信號流或各進程間的相對關系來改變系統的拓撲結構。實現這一能力實際上要求采用拓撲結構可變的分布式處理系統。

伸縮能力：要能根據具體應用的計算量大小改變系統的各種尺寸，因此要求系統采用模塊化積木式結構。

發展能力：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的發展而發展，使其性能不斷提高。

高速數據傳輸能力：選擇的總線應具有足夠的數據帶寬以保證大量運算數據的傳輸。

對于雷達故障檢測儀的總體設計而言，最關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總線數據傳輸的瓶頸問題，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、數據處理、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據是源源不斷的，因此要求雷達嵌入式系統能實時響應，否則將發生數據堆積，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。

采用堆疊結構形式的總線設計雷達嵌入式故障檢測儀系統的設計

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。

4 、軟件總體設計

軟件的設計主要考慮以下幾個方面：

（1）確保軟件的實用性。力求做到界面友好、故障定位準確、引導提示清晰、專家知識完備。雷達的各分機系統及其相應故障現象的表達采用故障樹表示法（用樹形控件表示），故障定位引導、參數說明、測試點指示均采用選項卡方式，以保證各畫面之間的快速切換。對于在故障定位時需要進行實時測量的，則通過調用外部可執行程序方式調用示波器卡等虛擬儀器卡引導用戶進行測試。

（2）自動判斷與人丁智能相結合。目前雷達上測試點電壓（或電流）正常與否的判斷容差還是不確定值，人工參與可能達到更為準確、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總線的雷達故障檢測儀的軟件總體框圖如圖3所示。

采用堆疊結構形式的總線設計雷達嵌入式故障檢測儀系統的設計