夏 勇， 段玲琳， 張增繼， 尤 路

（中國電子科技集團公司 第三十八研究所，安徽 合肥 230088）

合成孔徑雷達（Synthetic Aperture Radar，簡稱SAR）是一種具有高分辨率的成像雷達，其原理是通過飛行載體運動來形成雷達的虛擬天線，從而獲得高方位分辨的雷達圖像數(shù)據(jù)［1］。SAR任務(wù)管理系統(tǒng)是SAR的管理、控制中樞，具有SAR的管理控制和整機時序產(chǎn)生功能、雷達各分系統(tǒng)的工作狀態(tài)和BIT檢測功能以及系統(tǒng)對時功能等。

SAR任務(wù)管理系統(tǒng)目前一般采用基于顯示控制界面的控制方式，控制方式較為單一。隨著SAR技術(shù)的發(fā)展，對控制方式的多樣化、工作模式的快速切換等方面提出了更高的要求。SAR任務(wù)管理系統(tǒng)在硬件上通常采用基于PC104總線或ISA總線的計算機控制模塊。這些模塊存在一些不足之處，例如總線數(shù)據(jù)傳輸速度較慢、系統(tǒng)擴展能力差，系統(tǒng)往往需要使用較多的硬件模塊致使可靠性降低，同時軟件也要相應(yīng)地編制較多的軟件模塊。因此需要研制出一款基于高速數(shù)據(jù)傳輸總線、組成架構(gòu)合理且符合SAR技術(shù)發(fā)展需要的新型SAR任務(wù)管理系統(tǒng)。本文設(shè)計的新型SAR任務(wù)管理系統(tǒng)采用CPCI總線設(shè)計。CPCI總線即緊湊型PCI總線，是以PCI電氣規(guī)范為標準的高性能工業(yè)用總線，具有嚴格的標準和規(guī)范，保證了良好的兼容性，支持多種處理器和操作系統(tǒng)，符合CPCI規(guī)范的擴展卡可插入任何CPCI系統(tǒng)并可靠地工作［2－3］?；贑PCI總線的SAR任務(wù)管理系統(tǒng)具有總線數(shù)據(jù)傳輸速度快、可擴展能力強和控制方式靈活等特點。

1 系統(tǒng)功能

任務(wù)管理系統(tǒng)是SAR的控制核心，系統(tǒng)構(gòu)架如圖1所示。任務(wù)管理系統(tǒng)接收來自數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)的任務(wù)列表，對任務(wù)列表的內(nèi)容進行解析后轉(zhuǎn)化為雷達控制指令，再將控制信息發(fā)送給雷達各系統(tǒng)；接收來自慣導(dǎo)／GPS系統(tǒng)的載機姿態(tài)信息，經(jīng)過濾波和坐標轉(zhuǎn)換處理后轉(zhuǎn)發(fā)給伺服系統(tǒng)；接收秒脈沖和時間信息，產(chǎn)生時間基準；接收來自接收系統(tǒng)的時鐘信號，以此為基準產(chǎn)生整機工作時序，并發(fā)送給A／D采集、信號處理、波束形成等系統(tǒng)；波束調(diào)度系統(tǒng)接收到任務(wù)管理系統(tǒng)的波束請求后，發(fā)送波束隊列給任務(wù)管理系統(tǒng)；任務(wù)管理系統(tǒng)采集雷達各系統(tǒng)的BIT（built－in test）信息，在進行故障確認、相關(guān)和隔離處理后，將BIT信息轉(zhuǎn)發(fā)給數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)［4－5］。

圖1 任務(wù)管理系統(tǒng)構(gòu)架

2 硬件設(shè)計

2.1 系統(tǒng)構(gòu)架

SAR任務(wù)管理系統(tǒng)采用模塊化設(shè)計，系統(tǒng)中包括電源模塊、計算機模塊、控制模塊、通信模塊及總線背板等設(shè)備?？梢愿鶕?jù)系統(tǒng)不同的指標要求和設(shè)備規(guī)模，對系統(tǒng)的設(shè)備組成進行組合、裁減和擴展［6］。

2.2 計算機模塊

計算機模塊是任務(wù)管理系統(tǒng)的核心處理單元，通過CPCI總線對控制模塊和通信模塊進行管理，主要由CPU、PCI橋、RAM、BIOS、鍵盤和鼠標接口、串口、雙向并口、軟盤驅(qū)動器、硬盤驅(qū)動器等組成。任務(wù)管理系統(tǒng)的軟件與操作系統(tǒng)駐留在計算機模塊的存儲器中，實現(xiàn)對SAR的控制、檢測和管理功能。

2.3 控制模塊

控制模塊用于接收來自雷達其他功能單元的狀態(tài)信號，再通過CPCI總線傳輸給計算機模塊進行處理。同時通過CPCI總線接收來自計算機模塊的控制信號，并根據(jù)這些信號產(chǎn)生雷達整機工作所需要的時序信號?？刂颇K內(nèi)部所有的寄存器均擁有統(tǒng)一的PCI總線存儲空間基地址，該基地址是由軟件發(fā)動PCI總線配置周期來設(shè)定的。這些存儲器可以由PCI總線32位的存儲讀寫周期來訪問。

2.4 通信模塊

通信模塊用于接收來自其他功能單元的通信信號，再通過CPCI總線傳輸給計算機模塊進行處理。同時通過CPCI總線接收來自計算機模塊的數(shù)據(jù)，并將其轉(zhuǎn)換為通信信號發(fā)送給其他功能單元。通信模塊包括若干個可選的RS232C／RS422／RS485通信串口，所有通道可以被連續(xù)的32位輸入輸出地址段所尋址，所有通道共享1個CPCI中斷，由中斷寄存器來決定中斷源。

2.5 電源模塊

電源模塊用于對任務(wù)管理系統(tǒng)供電，主要由直流變換器、濾波電路、取樣比較放大電路和控制驅(qū)動電路組成。電源模塊的核心器件是直流變換器，電源輸入經(jīng)直流／直流變換后，從濾波器輸出。反饋電路檢測輸出電壓，并與基準電壓比較，其誤差信號經(jīng)過放大輸入控制驅(qū)動電路，從而達到調(diào)整輸出電壓的目的。

3 軟件設(shè)計

基于CPCI總線的SAR任務(wù)管理系統(tǒng)的系統(tǒng)軟件可以分為5個功能模塊：中央控制處理模塊、工作模式管理模塊、系統(tǒng)對時模塊、坐標轉(zhuǎn)換模塊、工作時序產(chǎn)生模塊［6］，其軟件處理流程如圖2所示。

SAR的控制方式包括本地控制和時間匹配控制、探測任務(wù)列表控制等［7］。中央控制處理軟件開始工作后，首先判斷控制模式是本地控制還是時間匹配控制或探測任務(wù)列表控制，如果是時間匹配或探測任務(wù)列表控制方式，則需要將數(shù)據(jù)的格式轉(zhuǎn)換為本地控制方式，再進行處理。

中央控制處理軟件模塊把每個子任務(wù)作為1個節(jié)點，對于按時間匹配的任務(wù)建立時間控制鏈表，按時間的先后順序插入鏈表。執(zhí)行子任務(wù)時，在收到波束形成系統(tǒng)發(fā)出的第1個BOK（Beam OK）信號后，執(zhí)行開時序操作，否則處于等待狀態(tài)。軟件模塊在響應(yīng)波束切換信號產(chǎn)生的中斷時，向相應(yīng)的硬件端口寫入控制參數(shù)，產(chǎn)生所需的工作時序；同時判斷波束形成系統(tǒng)發(fā)來的波序號和目前任務(wù)管理系統(tǒng)執(zhí)行的波序號是否一致。如果波序號不一致，則要清除波束隊列，并通知波束調(diào)度系統(tǒng)重發(fā)波束隊列；如波序號一致，則依次執(zhí)行波束隊列。當波束隊列快執(zhí)行完時，發(fā)送波束請求給波束調(diào)度系統(tǒng)，申請下一組波束隊列［8］。當該子任務(wù)執(zhí)行完畢后，中央控制處理軟件模塊執(zhí)行關(guān)時序操作。

圖2 中央控制處理模塊軟件處理流程

4 結(jié)束語

基于CPCI總線的SAR任務(wù)管理系統(tǒng)具有數(shù)據(jù)傳輸速度快、可擴展能力強、可靠性高等優(yōu)點。任務(wù)管理系統(tǒng)軟件采用基于多任務(wù)、多探測方式切換的資源調(diào)度算法，適應(yīng)了SAR在多種工作模式下對任務(wù)管理控制多樣化和工作模式快速切換的要求。

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