陳斐 鄒亮

摘要 本文介紹了一種高原無人值守雷達詢問機的備份重組設計方法，重點闡述了備份設計基本架構和設計方法，以及系統(tǒng)進行備份重組工作時，各個模塊組件如何協(xié)同工作達到穩(wěn)定的工作狀態(tài)。

【關鍵詞】備份設計 通道重組 自檢鏈路 健康管理

高原地區(qū)環(huán)境惡劣，對空情報網的建設帶來建設、補給、維護等困難。高原無人值守雷達克服了上述問題，使得雷達站點的維護成本降低，布控更靈活，覆蓋空域更完整。但是由于高原環(huán)境對裝備的影響，備份重組設計顯得尤為重要，一旦系統(tǒng)中某個模塊發(fā)生故障，能夠保障對空情報網不間斷的正常工作。

1 工程設計

高原無人值守雷達詢問機采用模塊備份、收發(fā)通道重組等技術，系統(tǒng)使用三路發(fā)射通道和四路接收通道，其中各備份了一個發(fā)射通道和一個接收通道，通過開關矩陣自動重組;詢問電源使用兩個，其中一個為備份，采用冗余熱備，實現競爭供電、負載均衡;信號處理模塊使用兩個，其中一個為備份，采用輕載旁待設計，僅有主用處理板具有權限控制編碼、譯碼、輸出，備用處理版的發(fā)送通道待機備用。高原無人值守雷達詢問機擁有備份的模塊連接關系如圖1所示。

2 模塊位號授予

信號處理FPGA在上電時根據判斷接插件管腳電平值，從而獲得本機位號。在其余模塊未獲得位號時采用請求的方式向信號處理FPGA請求位號。信號處理的FPGA收到位號請求立即回應，發(fā)射機、接收機、電源以及主用信號處理的PPC的位號由主用信號處理的FPGA回應，備用信號處理的FPGA僅回應備用信號處理的PPC的位號請求。設備在獲得自己位號后，即可加入機內自檢鏈路和健康管理通信鏈路。

3 自檢鏈路和健康管理

設備在加入機內自檢鏈路和健康管理通信鏈路后，即可以獲得自身主用或備用狀態(tài)，也可以獲得當前通道選擇狀態(tài)。各個設備在組包進行狀態(tài)周期上報時添加自己的位號，健康管理系統(tǒng)在獲得各設備的上報狀態(tài)后，采用分層級、分等級，用顏色直觀的圖形化顯示。

4 信號處理備份重組設計

信號處理既是發(fā)射機、接收機、切換網絡、電源等設備的備份重組直接控制模塊，也是數據、通信鏈路的交互路由模塊。針對離散信號，信號處理與發(fā)射機、接收機、切換網絡、電源等模塊間的連接采用LVDS差分線路，增強驅動能力，降低噪聲干擾。通過實時控制LVDS驅動芯片的DIR方向信號實現對離散信號的驅動和放棄驅動。

在異常狀況或熱插拔替換情況下，健康管理系統(tǒng)將通過自檢鏈路和信號處理主備插拔互檢機制定位信號處理板異常，主控權移交至另一個正常的信號處理板。原異常信號處理板FPGA在上電時通過接插件電平獲取位置，獲取位號后進入自檢鏈路，健康管理系統(tǒng)統(tǒng)一下發(fā)當前備份重組狀態(tài)，信號處理板的備份重組狀態(tài)得以回歸一致。

信號處理板自身切換時，備份重組狀態(tài)不得發(fā)生跳變鎖死，內部功能延續(xù)切換前而不是被初始化。所以無論信號處理處于主狀態(tài)或者備用狀態(tài)，均同步響應終端命令和控制，同步產生控制邏輯，同步接收視頻處理數據、譯碼、進行點航跡處理。由于兩個信號處理板處于相同狀態(tài)，能夠保證切換前后工作狀態(tài)保持一致，避免出現工作狀態(tài)紊亂、雙板狀態(tài)沖突、航跡突然消亡或重新起批的現象。

5 電源備份設計

詢問電源內部邏輯處于常態(tài)工作狀態(tài)，通過網絡獲得操作界面下發(fā)開關機命令，實現遠程控制。在其中一個電源故障時，該電源在自檢鏈路中上報故障，同時另一個電源將競爭供電保證系統(tǒng)正常工作。

6 發(fā)射機備份重組設計

發(fā)射機備份重組設計通過控制框架信號、編碼信號、相位信號、頻率信號、功率信號實現，發(fā)射機工作時，信號處理提供上述所有信號，發(fā)射機備份時，僅提供頻率信號、功率信號使其保持待機并且隨時可以啟動狀態(tài)。信號處理根據當前通道狀態(tài)控制開關矩陣重組，輸出工作中發(fā)射機至天線，斷開備份發(fā)射機。

7 接收機備份重組設計

由于接收通道使用高速（工作頻率3.2Gbps） GTX接口，并且需要信號處理與接收機初始化握手，所以備份重組的軟硬件設計不同于離散線。物理連接上，每個接收機均有2個差分數據通路分別連接兩塊信號處理板，而且每個接收機均有兩路分別由兩塊信號處理板提供的差分參考時鐘和1路時鐘選擇控制線。當需要接收機進行主備切換和通道重組時，接收機狀態(tài)并不發(fā)生改變，由信號處理選擇使用和備份的通道數據，并且控制開關矩陣進行通道重組。當信號處理主備發(fā)生切換時，變更時鐘選擇信號通知接收機使用主用信號處理板的參考時鐘，此時接收機重新啟動GTX接口進行新一輪初始化握手，完成初始化GTX流程后將數據切換至B信號處理物理通道，完成信號處理主備切換和接收機通道重組。

8 結束語

本文提出了一種雷達組件備份設計和通道重組技術，不但能夠有效的提高系統(tǒng)功能穩(wěn)定性，而且能夠為定位問題提供參考，從而降低維護成本，具備一定實用價值和參考意義。

參考文獻

[1]張尉，何康，空管二次雷達[J].國防工業(yè)出版社，2017.