基于光纤的雷达照射控制装置的制造方法
【专利摘要】本发明提出一种基于光纤的雷达照射控制装置，包括背板，及设置在所述背板上的光电转换插件、照射控制计算机插件、照射控制与定时插件、数字电源插件；光电转换插件通过光纤连接武控系统，实现大数据量传输，以光信号形式接收武控系统的武控指令，并将其实现光电转换，输出电信号形式的武控指令；照射控制计算机插件接收电信号形式的武控指令，解析生成照射控制命令；照射控制与定时插件接收照射控制命令，生成不同控制信号和时序信号，输出给相控阵天线，以根据控制信号控制照射阵面对各个不同目标的工作状态、及根据时序信号控制间断照射。电路简单、可靠性高、结构重量轻、电缆走线少、占用空间小，能够适应恶劣的使用环境等。
【专利说明】
基于光纤的雷达照射控制装置
技术领域
[0001]本发明涉及雷达照射控制与定时技术，特别涉及一种基于光纤的雷达照射控制装置，用于武器照射系统控制与定时，也可用于其他雷达系统的任务调度与定时。
【背景技术】
[0002]照射系统是以某中程舰载防空导弹武器系统型号项目为背景创新研制的，是该导弹武器系统的重要组成部分。照射系统在导弹武器系统的主要用途是，在武控系统的控制和引导下，控制照射系统同时分别对多个空中拦截目标实施瞄准照射，为导弹的弹上导引头提供目标回波信号，配合导引头完成对目标的跟踪，从而实现对拦截目标的作战任务。
[0003]现有的武器照射系统只能实现单一的控制天线照射(辐射)，传输的数据较为简单，且数据量小，无法实现大数据量的传输控制，也没有很好的集中控制管理。
【发明内容】
[0004]本发明所要解决的技术问题是提供一种基于光纤的雷达照射控制装置，是武控系统与相控阵照射系统之间联系的纽带，在整个武器系统中起着承上启下的作用，是整个相控阵照射系统的控制中心和工作时序的提供者。
[0005]为解决上述问题，本发明提出一种基于光纤的雷达照射控制装置，包括背板，及设置在所述背板上的光电转换插件、照射控制计算机插件、照射控制与定时插件、数字电源插件;所述背板用于各插件的连接及信号传输;所述光电转换插件通过光纤连接武控系统，实现大数据量传输，以光信号形式接收武控系统的武控指令，并将其实现光电转换，输出电信号形式的武控指令;所述照射控制计算机插件连接所述光电转换插件，接收所述电信号形式的武控指令，并进行武控指令解析，生成照射控制命令;所述照射控制与定时插件连接所述照射控制计算机插件，接收所述照射控制命令，根据不同照射控制命令生成不同控制信号和时序信号，将控制信号和时序信号输出给相控阵天线，以根据控制信号控制照射阵面对各个不同目标的工作状态、及根据时序信号控制照射阵面对各个不同目标间断照射;所述数字电源插件用以对各插件提供工作电源。
[0006]根据本发明的一个实施例，所述照射控制计算机插件，实现大数据量的集中处理，与所述光电转换插件之间通过LAN连接，与所述照射控制与定时插件之间通过PCI总线连接。
[0007]根据本发明的一个实施例，所述照射控制计算机插件通过PCI总线连接多个所述照射控制与定时插件，以实现照射控制命令的多个分系统分发、及实现多个分系统的阵面状态信息的回告集中转发给武控系统。
[0008]根据本发明的一个实施例，所述照射控制计算机插件还通过串行接口连接搜索雷达;所述搜索雷达用以发现目标，生成天线指向信号，将天线指向信号传输给所述照射控制计算机插件;所述照射控制计算机插件将天线指向信号分发给照射控制与定时插件，由照射控制与定时插件控制相控阵天线的天线指向，以锁定目标。
[0009]根据本发明的一个实施例，所述照射控制与定时插件具有PCI总线控制器IP核、UART控制器IP核和CAN总线IP核，通过同一片FPGA上配置的IP核实现PCI总线控制器IP核、UART控制器IP核和CAN总线IP核;所述PCI总线控制器IP核用于实现所述照射控制与定时插件和所述照射控制计算机插件之间通过PCI总线的通信;所述CAN总线IP核用以实现所述照射控制与定时插件和照射阵面之间通过CAN控制器的通信;所述UART控制器IP核用以通过串口收发器传输串口数据。
[0010]根据本发明的一个实施例，所述照射控制与定时插件还连接频综，所述频综接收所述照射控制与定时插件的频点调制码和时序信号，生成频点，通过串口将频点传输给所述照射控制与定时插件;所述频点用以配置相控阵天线的收发频率;所述频点调制码在所述照射控制计算机插件中输入，并传输给所述照射控制与定时插件。
[0011 ]根据本发明的一个实施例，所述光电转换插件，包括光电/电光信号转换电路和旋转关节;所述旋转关节设置在所述天线转台中，用以实现所述天线转台的上光纤和所述天线转台的下光纤在机械上的相对旋转连接及光通信连接;所述光电/电光信号转换电路设置在天线转台上方，并通过上光纤连接所述旋转关节，用以实现光电信号的转换和电光信号的转换。
[0012]根据本发明的一个实施例，装置安装在天线转台上，与天线转台下的武控系统通过光纤连接，实现小型化。
[0013]根据本发明的一个实施例，在各组件的CAN总线接口处连接隔离接口芯片，防接口损坏;在光电转换插件的差分传输信号的接口处配置压敏电阻进行保护，以防止高电压造成接口损坏。
[0014]根据本发明的一个实施例，背板的大功耗组件通过导热板或导热介质直接连接到水冷散热箱体上，实现自然传导散热。
[0015]采用上述技术方案后，本发明相比现有技术具有以下有益效果:
[0016]采用通用化的设计，与武控系统之间控制信号和数据总线采用光纤连接，减少了系统的设备量，并大大提高了系统的数据吞吐率，有较好的推广意义；
[0017]采用小型化设计，安装在天线转台，与天线转台下武控系统之间通过光纤来完成控制信号和数据交换，简化了系统连接，提高了系统可靠性；
[0018]隔离技术的应用，采用独立电源，关键输出输入接口在设计上进行保护，减少了系统其他设备对控制与定时装置的干扰，对关键的差分传输信号采用压敏电阻进行保护，有效地防止高电压造成关键接口损坏，另外，对CAN总线接口进行隔离设计，防止接口损坏；
[0019]控制与定时装置的散热主要通过自然传导方式，使功耗较大的器件通过导热板或导热介质直接与箱体连接，增大接触面积，减小热阻，缩短传导路径，使元器件热量迅速散发到机箱外壁，保证整机电路工作的可靠性和系统的密封性，使照射控制与定时装置更好地适应恶劣的使用环境。
【附图说明】
[0020]图1是本发明实施例的基于光纤的雷达照射控制装置的组成结构示意图；
[0021]图2是本发明实施例的基于光纤的雷达照射控制装置的数据流结构示意图；
[0022]图3是本发明实施例的基于光纤的雷达照射控制装置的对外连接结构示意图；
[0023]图4是本发明实施例的照射控制与定时插件的原理结构框图；
[0024]图5是本发明实施例的光电转换插件的结构框图。
【具体实施方式】
[0025]为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明的【具体实施方式】做详细的说明。
[0026]在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明。但是本发明能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似推广，因此本发明不受下面公开的具体实施的限制。
[0027]参看图1，本实施例的基于光纤的雷达照射控制装置，包括背板I，及设置在背板I上的光电转换插件2、照射控制计算机插件3、照射控制与定时插件4、数字电源插件5。基于光纤的雷达照射控制装置是照射器的控制中心和工作时序的提供者，负责接收并执行武控中心的作战指令，有序的安排照射系统对各个不同目标的间断照射和产生相应的工作时序;在不同的指令下，负责发起不同的工作任务，引导照射系统工作。
[0028]背板I用于各插件的连接及信号传输。背板I上设有各插件的相应插槽，各插件通过插接方式连接到背板上，背板I上有相应线路实现各插件间的数据传输。
[0029]参看图2和图3，光电转换插件2通过光纤连接武控系统，实现大数据量传输，以光信号形式接收武控系统的武控指令，并将其实现光电转换，输出电信号形式的武控指令。武控系统的武控指令及其他数据以光信号的形式，通过光纤传输到光电转换插件中，进行光电转换为电信号，传输给照射控制计算机插件。
[0030]照射控制计算机插件3连接光电转换插件2，接收电信号形式的武控指令，并进行武控指令解析，生成照射控制命令。照射控制计算机插件3具有联网功能，且有大数据处理能力，对照射控制与定时插件4进行控制管理，通过总线连接照射控制与定时插件4，可以实现多个阵面各分系统的集中管控。照射控制计算机插件3接收光电转换插件2输出的电信号武控指令，对武控指令进行处理、解析，得到适合总线传输的照射控制命令。
[0031 ]照射控制与定时插件4连接照射控制计算机插件3，接收照射控制计算机插件3的照射控制命令，根据不同照射控制命令生成不同控制信号和时序信号，将控制信号和时序信号输出给相控阵天线，以根据控制信号控制照射阵面对各个不同目标的工作状态、及根据时序信号控制照射阵面对各个不同目标间断照射。控制信号可以控制照射作战过程的起始、间断、结束等工作状态，时序信号可以控制数据处理的节拍，使得照射阵面进行间断照射。
[0032]照射控制与定时插件3负责阵面照射的控制管理，根据照射控制命令产生相应的控制时序，并作为与各阵面之间的CAN总线通讯的主节点，完成对各相控照射阵面控制信号、时序信号及其他数据的分发，还接收各照射阵面的Bit(状态信息)回告，通过照射控制计算机插件回告武控系统。
[0033]数字电源插件5用以对各插件提供稳定的工作电源，保证整个组件的稳定工作。
[0034]照射控制计算机插件3可以实现大数据量的集中处理，与光电转换插件2之间通过LAN (Local Area Ne twork，局域网)连接，与照射控制与定时插件4之间通过PC I(Peripheral Component Interconnect，定义局部总线的标准)总线连接。照射控制计算机插件3与照射控制与定时插件4通过PCI总线完成数据交换。
[0035]进一步，照射控制计算机插件3通过PCI总线连接多个照射控制与定时插件4，以实现照射控制命令的多个分系统分发、及实现多个分系统的阵面状态信息的回告集中转发给武控系统。照射控制计算机插件3可以集中处理武控指令、生成多个控制命令进行分发，并可汇总各分系统的状态回告信息，实现多系统集中控制照射，实现大而复杂数据的交换。
[0036]照射控制计算机插件3还可以通过串行接口连接搜索雷达6，例如通过RS232数据传输接口。搜索雷达6用以发现目标，根据目标方向生成天线指向信号，将天线指向信号传输给照射控制计算机插件3。照射控制计算机插件3将天线指向信号分发(下发)给照射控制与定时插件4，由照射控制与定时插件4控制相控阵天线的天线指向，以锁定目标。
[0037]参看图4，照射控制与定时插件4用来实现信号接口的部分，包括PCI总线控制器IP核、UART控制器IP核和CAN总线IP核，通过同一片FPGA上配置的IP核实现PCI总线控制器IP核、UART控制器IP核和CAN总线IP核。PCI总线控制器IP核用于实现照射控制与定时插件4和照射控制计算机插件3之间通过PCI总线的通信;CAN总线IP核用以实现照射控制与定时插件4和照射阵面之间通过CAN控制器的通信;UART控制器IP核用以通过串口收发器传输串口数据。FPGA实现2路422串口信号接收、仲裁/切换命令的接收、2路串口信号发送、4路外部中断信号的接收、实现4路触点信号的控制。其中，PCI控制器使用IP核实现，可以实现32bit、33MHz的PCI从接口功能;2路UART控制器使用IP核实现。
[0038]继续参看图2和图3，照射控制与定时插件4还可连接频综7，频综7接收照射控制与定时插件4的频点调制码和时序信号，生成频点，通过串口将频点传输给照射控制与定时插件4。频点用以配置相控阵天线的收发频率。频点调制码在照射控制计算机插件3中输入，并传输给照射控制与定时插件4。
[0039]参看图5，在一个实施例中，光电转换插件2可以包括光电/电光信号转换电路和旋转关节。旋转关节设置在天线转台中，用以实现天线转台的上光纤和天线转台的下光纤在机械上的相对旋转连接及光通信连接。光电/电光信号转换电路设置在天线转台上方，并通过上光纤连接旋转关节，用以实现光电信号的转换和电光信号的转换。光电/电光信号转换电路可随天线转台旋转而旋转，通过旋转关节连接转台上光纤和转台下光纤，满足光纤旋转要求。在图5中，示出两块光电/电光信号转换电路，电光信号转换电路将控制总线LAN和其他控制信号转成光信号，光电信号转换电路将光信号还原成电控制信号。光电/电光信号转换电路可以选用通用光电转换接口模块，从而实现通用化。
[0040]光电转换插件2的组成按信号类型分为电信号处理、光信号处理和电源管理三部分。即对外连接具有电源接口、电信号接口、光信号接口，在外部供电情况下，模块立即可以实现输入电/光信号，输出光/电信号功能。
[0041]进一步的，基于光纤的雷达照射控制装置安装在天线转台上，与天线转台下的武控系统通过光纤连接，实现小型化。采用小型化设计，安装在天线转台，与天线转台下武控系统之间通过光纤来完成控制信号和数据交换，简化了系统连接，提高了系统可靠性。
[0042]较佳的，在各组件的CAN总线接口处连接隔离接口芯片，防接口损坏;在光电转换插件2的差分传输信号的接口处配置压敏电阻进行保护，以防止高电压造成接口损坏。隔离技术的应用，减少了系统其他设备对系统控制与定时组件的干扰，采用独立电源和信号差分传输技术，关键输出输入接口在设计上进行保护，减少了系统其他设备对控制与定时装置的干扰，对关键的差分传输信号采用压敏电阻进行保护，有效地防止高电压造成关键接口损坏，另外，对CAN总线接口进行隔离设计，防止接口损坏。
[0043]较佳的，背板I的大功耗组件通过导热板或导热介质直接连接到水冷散热箱体上，实现自然传导散热。控制与定时装置的散热主要通过自然传导方式，使功耗较大的器件通过导热板或导热介质直接与箱体连接，增大接触面积，减小热阻，缩短传导路径，使元器件热量迅速散发到机箱外壁，保证整机电路工作的可靠性和系统的密封性，使照射控制与定时装置更好地适应恶劣的使用环境。
[0044]本发明具有电路简单、可靠性高、结构重量轻、电缆走线少、占用空间小，能够适应恶劣的使用环境等有益效果。
[0045]本发明虽然以较佳实施例公开如上，但其并不是用来限定权利要求，任何本领域技术人员在不脱离本发明的精神和范围内，都可以做出可能的变动和修改，因此本发明的保护范围应当以本发明权利要求所界定的范围为准。
【主权项】
1.一种基于光纤的雷达照射控制装置，其特征在于，包括背板，及设置在所述背板上的光电转换插件、照射控制计算机插件、照射控制与定时插件、数字电源插件;所述背板用于各插件的连接及信号传输;所述光电转换插件通过光纤连接武控系统，实现大数据量传输，以光信号形式接收武控系统的武控指令，并将其实现光电转换，输出电信号形式的武控指令;所述照射控制计算机插件连接所述光电转换插件，接收所述电信号形式的武控指令，并进行武控指令解析，生成照射控制命令;所述照射控制与定时插件连接所述照射控制计算机插件，接收所述照射控制命令，根据不同照射控制命令生成不同控制信号和时序信号，将控制信号和时序信号输出给相控阵天线，以根据控制信号控制照射阵面对各个不同目标的工作状态、及根据时序信号控制照射阵面对各个不同目标间断照射;所述数字电源插件用以对各插件提供工作电源。2.如权利要求1所述的基于光纤的雷达照射控制装置，其特征在于，所述照射控制计算机插件，实现大数据量的集中处理，与所述光电转换插件之间通过LAN连接，与所述照射控制与定时插件之间通过PCI总线连接。3.如权利要求2所述的基于光纤的雷达照射控制装置，其特征在于，所述照射控制计算机插件通过PCI总线连接多个所述照射控制与定时插件，以实现照射控制命令的多个分系统分发、及实现多个分系统的阵面状态信息的回告集中转发给武控系统。4.如权利要求1或2或3所述的基于光纤的雷达照射控制装置，其特征在于，所述照射控制计算机插件还通过串行接口连接搜索雷达;所述搜索雷达用以发现目标，生成天线指向信号，将天线指向信号传输给所述照射控制计算机插件;所述照射控制计算机插件将天线指向信号分发给照射控制与定时插件，由照射控制与定时插件控制相控阵天线的天线指向，以锁定目标。5.如权利要求1所述的基于光纤的雷达照射控制装置，其特征在于，所述照射控制与定时插件具有PCI总线控制器IP核、UART控制器IP核和CAN总线IP核，通过同一片FPGA上配置的IP核实现PCI总线控制器IP核、UART控制器IP核和CAN总线IP核;所述PCI总线控制器IP核用于实现所述照射控制与定时插件和所述照射控制计算机插件之间通过PCI总线的通信；所述CAN总线IP核用以实现所述照射控制与定时插件和照射阵面之间通过CAN控制器的通信;所述UART控制器IP核用以通过串口收发器传输串口数据。6.如权利要求1或5所述的基于光纤的雷达照射控制装置，其特征在于，所述照射控制与定时插件还连接频综，所述频综接收所述照射控制与定时插件的频点调制码和时序信号，生成频点，通过串口将频点传输给所述照射控制与定时插件;所述频点用以配置相控阵天线的收发频率;所述频点调制码在所述照射控制计算机插件中输入，并传输给所述照射控制与定时插件。7.如权利要求1所述的基于光纤的雷达照射控制装置，其特征在于，所述光电转换插件，包括光电/电光信号转换电路和旋转关节;所述旋转关节设置在所述天线转台中，用以实现所述天线转台的上光纤和所述天线转台的下光纤在机械上的相对旋转连接及光通信连接;所述光电/电光信号转换电路设置在天线转台上方，并通过上光纤连接所述旋转关节，用以实现光电信号的转换和电光信号的转换。8.如权利要求7所述的基于光纤的雷达照射控制装置，其特征在于，装置安装在天线转台上，与天线转台下的武控系统通过光纤连接，实现小型化。9.如权利要求1所述的基于光纤的雷达照射控制装置，其特征在于，在各组件的CAN总线接口处连接隔离接口芯片，防接口损坏;在光电转换插件的差分传输信号的接口处配置压敏电阻进行保护，以防止高电压造成接口损坏。10.如权利要求1所述的基于光纤的雷达照射控制装置，其特征在于，背板的大功耗组件通过导热板或导热介质直接连接到水冷散热箱体上，实现自然传导散热。
【文档编号】G01S13/88GK106019273SQ201610675855
【公开日】2016年10月12日
【申请日】2016年8月16日
【发明人】沈全成, 张德平, 徐光辉
【申请人】上海航天测控通信研究所