基于IP技术的通用雷达录取显控终端的设计

李秀良

(中国人民解放军91404部队， 河北秦皇岛066000)

0 引言

终端系统是雷达不可缺少的组成部分，随着雷达技术的发展，对终端设备的要求越来越高，要求雷达终端架构更灵活，处理功能更强，显示的雷达信息更多。传统的雷达录取显控终端采用自定义并行总线的形式实现系统内不同功能模块的板间互联，由于不同雷达的信号定义不同，导致雷达终端的通用性较差，扩展困难，已不能满足现代雷达的发展需要。

雷达显控录取终端主要完成对海对空的雷达视频录取、航迹跟踪、信息显示、情报上报等功能。为了提高雷达目标的录取精度和稳定跟踪，需要完成大量的数据处理和高速传输，基于此，提出了一种基于IP交换技术的雷达录取显控终端技术。

1 基于IP的雷达录取显控终端特点

基于IP的雷达录取显控终端是指终端板间的数据交互不再用自定义并行总线方式，而是通过网络互联形式实现数据的交互，有以下2个特点:

(1)板级设备的互联简单，通用性好。多个板级设备互联时不再需要大量的连线而采用交换的方式。数据传输采用TCP/IP网络协议，将雷达的处理信号以IP数据包的形式在局域网和广域网上进行实时传送，每个数据包都有一个唯一的IP地址，通过IP地址可以在网络中进行路由分配，将IP数据包送到需要传送的目的地址［1］。由于背板上只提供网络信号线和电源线，因此很容易实现录取显控终端各功能电路板的通用和互换，且多块板之间的交互变得简单。

(2)板级设备的物理安装更为灵活。由于各电路板之间采用网络互联，只要网线足够长，就可实现远程互联。如将需要与雷达接口连接的单元放在雷达天线附近，而把和雷达操作人员交互的其他终端电路板放在远端，中间只要通过网线或者光纤互联就可以。安装简单灵活，且人员的安全性能得到保障。

2 基于IP的雷达录取显控终端

2.1 硬件功能组成

基于IP的雷达录取显控终端的硬件组成，如图1所示。系统由雷达接口单元、网络数据交换板、检测录取数据处理板、网络存储单元、显示控制板和电源模块组成。

为了能够让终端的电子机箱单元尽量做到通用，将根据每部雷达的特点进行接口适配，雷达接口单元单独放置在电子机箱外面，此时电子机箱单元就变成了一个可以处理雷达网络数据的通用终端设备。

图1 硬件组成框图

2.1.1 雷达接口单元

雷达接口单元主要功能是将雷达的视频信号转换成网络信号，然后，以IP数据包的形式送给电子机箱单元的网络数据交换板。由于不同雷达的信号特征各不相同，故雷达接口单元无法做成通用设备，所以将雷达接口单元从电子机箱单元中独立出来，这样能保证电子机箱的绝对通用［2］。

2.1.2 显示控制单元

显示控制单元主要负责进行雷达回波，用户交互界面的显示，以及协同操控单元对用户的干预命令实现相应操作，界面功能和原传统雷达终端功能相似。

2.1.3 检测录取数据处理单元

检测录取数据处理单元主要负责对雷达视频数据进行相关数据处理，如目标检测、录取、航迹跟踪等。在雷达数据处理运算量比较大的情况下，可以考虑采用两块以上处理板并行处理。

2.1.4 网络存储单元

网络存储单元是基于IP包的数据记录存储器，实现记录、保存、参数调用、回放等各种功能。终端中的每个IP节点设备都可以对网络存储单元中的相应数据进行访问。

2.1.5 网络数据交换单元

网络数据交换单元实际上就是一个网络交换机。终端机箱中所有功能模块的网络都接在网络数据交换板上，实现数据的交换功能。此外网络数据交换板还负责对外的网络接口，实现电子机箱和外部数据(如指挥所)的网络通信。

2.2 工作流程

终端工作时雷达接口单元采集雷达前端的视频、方位、触发以及雷达的操作命令、故障情况等数据，将数据分割打包，以UDP网络包的形式发送到千兆以太网。网络数据交换板接收网络上传输的雷达数据包，将其发送给显示控制单元用来显示雷达回波;发送给检测录取单元，用来对雷达回波进行检测和目标跟踪录取;发送给网络存储单元，用来对雷达的回波进行保存。同时，检测录取数据处理单元将处理后的检测视频和录取后的目标信息送给显示控制单元用于显示，工作流程如图2所示。

图2 基于IP技术的通用雷达录取显控终端处理流程

3 存在的问题

基于IP的雷达录取显控终端优点是通用性较好，且安装、调试、维修以及系统扩展升级都变得非常简单方便，但其缺点是:

(1)网络的实时性没有原先并行总线那么好，因为网络传输的数据有一定的延时。解决办法:通过在网络数据包中加入时间戳的方法，用时间戳来同步数据，使数据的延时造成的不同步减小到可以接收的范围［3］。

(2)网络有丢包和阻塞的现象，会影响雷达数据的正常传输，甚至使网络突然瘫痪。解决方法:通过减小每个网络包的大小或增加适度的发送延时，牺牲一定的网络带宽来减少网络丢包和阻塞的现象。也可根据数据包的特点，将频繁突发的网络数据包和持续稳定传输的网络数据包分在不同的物理网络中传输，就可以大大减小丢包或者网络阻塞现象［4］。

4 结束语

基于IP交换的技术已成功应用于已装备雷达的录取显控终端上，运行可靠稳定。实际应用表明这种基于IP的通用雷达终端大大减小了硬件人员的设计和维护工作，只要更换雷达接口单元和相应的软件模块就可方便地移植到其他雷达中。由于预留了多个扩展槽，为系统功能的扩展提供了硬件基础。主处理槽和扩展槽各自通用，当需要大量数据运算的时候，可以通过多台计算机并行处理，系统内、外的数据通过网络交互实现共享，大大提高了终端的处理能力。

［1］ 杨小军.某光栅扫描雷达实时显控系统的设计及实现［J］.火控雷达技术，2004，33(3):62-65.Yang Xiaojun.The design and realization of the real-time display and control system for a raster-scan radar［J］.Fire Control Radar Technology，2004，33(3):62-65.

［2］ 孙凌枫，范震坤.基于IP广域网络的机动式系统互连实现［J］. 信息化研究，2013，39(2):34-39.Sun Lingfeng，Fan Zhenkun.The realization of maneuvering system interconnection based on IP wide area network［J］.Informatization Research，2013，39(2):34-39.

［3］ 钱 杰.基于多播技术实现实时数据的传输［J］.现代计算机，2007(9):138-140.Qian Jie.Implement of real time data transmission based on multicast［J］.Modern Computer，2007(9):138-140.

［4］ 朱晓梅，郭宇明，牛立君.基于IP多播视频系统的设计与实现［J］.电信工程技术与标准化，2006，19(8):56-58.Zhu Xiaomei，Guo Yuming，Niu Lijun.Design and implementation of video system based on IP multicast technique［J］.Telecom Engineering Technics and Standardization，2006，19(8):56-58.