張安青

(國營大眾機械廠第一研究所，山西太原030024)

雷達適配器在某型改系統(tǒng)中作為雷達系統(tǒng)與連指揮計算機的接口裝置，它的主要功能是實現(xiàn)雷達輸出信息的數(shù)字化。目前，現(xiàn)役的某型高炮配備的坐標測定儀種類較多，對于這么多種系統(tǒng)的接入設(shè)計，應有一定的設(shè)計原則，本次設(shè)計要在不改動原裝備的前題下，在現(xiàn)役的某型改系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，以適應各種雷達而設(shè)計的一種通用適配器。

雷達適配器已逐漸成為火控系統(tǒng)的接口控制部分，它是根據(jù)某型炮系統(tǒng)改造方案的要求，炮位計算機或連指揮計算機需要得到目標現(xiàn)在點的位置信息，才能進行未來點的射擊諸元的解算及控制火炮運動射擊完成戰(zhàn)斗的實時控制，由于我國目前某型炮所配雷達火控系統(tǒng)有多種，而這些雷達火控的輸出接口狀態(tài)又各不相同。有的可能有現(xiàn)在點輸出，有的可能沒有現(xiàn)在點輸出而只是直接輸出未來點射擊諸元。因此就需要一種裝置來完成炮位計算機與雷達火控系統(tǒng)的連接匹配，以便在現(xiàn)在條件下實現(xiàn)對某型炮的火控系統(tǒng)的改造。然而在實時檢測控制類的應用系統(tǒng)中，雷達適配器往往是作為一個接口部件來使用，要進行不同領(lǐng)域的微控制器應用系統(tǒng)的設(shè)計和實踐，僅有微控制器方面的知識就顯得不夠，除了要掌握微控制器及其監(jiān)測、控制通道硬件組成的結(jié)構(gòu)特點，還要掌握具體應用對象的軟件設(shè)計方法。

1 系統(tǒng)的組成

本系統(tǒng)由軸角編碼器A/D、80C196數(shù)據(jù)處理器、輸入/輸出串行口、雷達導引接口D/A及雷達數(shù)字量接口等組成。見圖1所示。

圖1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖

2 系統(tǒng)的各模塊及功能設(shè)計

2.1 軸角編碼器

用于將火控雷達輸出的現(xiàn)在點和未來點坐標角度值的模擬量(Bq ф)轉(zhuǎn)換成對應的數(shù)據(jù)值，以便于數(shù)據(jù)處理器進行各種處理。它設(shè)計包括有:電阻分壓網(wǎng)絡(luò)、模擬轉(zhuǎn)換開關(guān)、比例放大器、A/D轉(zhuǎn)換器、數(shù)據(jù)鎖存器、控制電路等。

圖2 軸角編碼器的結(jié)構(gòu)圖

2.2 CAN總線的應用

雷達適配器中的CAN總線通訊是國際上應用最廣泛的現(xiàn)場總線之一，CAN是一種多主方式的串行通訊總線，基本設(shè)計規(guī)范要求有高位速率、高抗電磁干擾性，而且能夠檢測出產(chǎn)生的任何錯誤，當信號傳輸距離達到10 km時CAN仍可提供高達50 kbps的數(shù)據(jù)傳輸速率。作為一種技術(shù)先進、可靠性高、功能完善、成本合理的遠程網(wǎng)絡(luò)通訊控制方式，CANBUS已被廣泛應用到各個自動化控制系統(tǒng)中，例如，在汽車電子自動控制、智能大廈電力系統(tǒng)、安防監(jiān)控等各領(lǐng)域。CANBUS都具有不可比擬的優(yōu)越性。

要對數(shù)據(jù)進行實時處理，就必須將數(shù)據(jù)快速傳送，這就要求數(shù)據(jù)的物理傳輸通路有較高的速度。在幾個站同時需要發(fā)送數(shù)據(jù)時，要求快速地進行總線分配。實時處理通過網(wǎng)絡(luò)交換的緊急數(shù)據(jù)有較大的不同。一個快速變化的物理量，如采集到的目標點的坐標值，將更頻繁地傳送數(shù)據(jù)并要求更短的延時。

通過CAN總線的遠程通訊、高速率傳送、多報文發(fā)送和多節(jié)點接收，實現(xiàn)了微控制器對CAN總線的控制對雷達適配器、炮位計算機和連指揮計算機三方之間進行通信。

3 軟件功能與流程圖

此控制系統(tǒng)的軟件應按模塊化設(shè)計，具有一定的可讀性和直觀性，由以下幾個部分組成:

1)SJA1000初始化模塊

2)D/A轉(zhuǎn)換初始化模塊

3)單片機中的定時器2(T2)的初始化模塊

4)串口初始化模塊

5)輸入模擬量的三相電壓到二相電壓的軟件實現(xiàn)

6)靜態(tài)直流電壓的檢測模塊

7)A/D角度轉(zhuǎn)換及計算模塊

8)四條標準航路生成的算法模塊

9)SJA1000接收數(shù)據(jù)模塊

10)SJA1000發(fā)送任務模塊

11)SJA1000錯誤處理模塊

12)其他系統(tǒng)任務模塊

其流程圖如下:

圖3 軟件流程圖

4 總結(jié)

課題設(shè)計了為火炮系統(tǒng)的炮位計算機與雷達火控系統(tǒng)的連接提供相匹配的接口，無論對現(xiàn)在點輸出還是對未來點的輸出，都能實現(xiàn)雷達輸出信息的數(shù)字化，從而把信息傳遞給炮位計算機。CAN總線的通信速率在5 Kbit/S時，通信距離最遠可達10 kM，通信距離在40 M范圍內(nèi)通信速率最高可達1 Mbit/S，每幀信息都有CRC校驗及其它檢錯措施，數(shù)據(jù)出錯率極低，所有節(jié)點所發(fā)生的錯誤可以被檢測到，與原來相比數(shù)字信號的通信誤差更小、精度更高、可靠性更好。

首先，對系統(tǒng)硬件各分支進行了設(shè)計及調(diào)試，然后對軟件進行了編制及調(diào)試，到最后對整個系統(tǒng)進行了聯(lián)調(diào)，使次系統(tǒng)工作正常，性能穩(wěn)定，通信數(shù)據(jù)準確可靠，達到了預定的目的。

［1］孫世宇，王立冬，程遠增.自行高炮火控系統(tǒng)原理［D］.河北:軍械工程學院，1998.

［2］趙國慶.雷達對抗原理［M］.西安:西安電子科技大學出版社，1999.

［3］王華，葉愛亮，祁立學，等.borland C++3.0編程實例與技巧［M］.北京:機械工業(yè)出版社，1999.

［4］孫涵芳.Intel 16位單片機［M］.北京:北京航空航天大學出版社，1995.

［5］王憲明.用C語言編寫196系列單片機的應用程序［M］.北京:清華大學出版社，2000.

［6］朱培申.航空火力控制原理［M］.北京:國防工業(yè)出版社，1999.

［7］孫偉明.CAN總線的應用技術(shù)［M］.北京:國防工業(yè)出版社，2001.