一种导弹飞行测控装备遥控策略的设计与实现

于智春+李中伟

摘 要： 在导弹飞行测控系统中，安控系统是保证试验安全的重中之重。为提高地面遥控系统的可靠性，以某型统一测控装备的遥控系统为设计基础，利用IP网络平台环境，设计和实现了一种基于计算机自适应、自行判断选择并可实时切换的遥控终端双机热备份方案。通过双机交互的设计和判决策略，完成了遥控终端双机热备份的设计与实现。

关键词： 可靠性； 遥控； 热备份； 自行判断

中图分类号： TN911?34 文献标识码： A 文章编号： 1004?373X（2014）04?0070?02

Design and realization of remote control strategy for missile flight TT & C equipment

YU Zhi?chun， LI Zhong?wei

（Unit 91550 of PLA， Dalian 116021， China）

Abstract： In the missile flight measurement and control system， the security control system is the key of ensuring the test safety. Taking the remote control system of a certain type of TT&C equipment as a design foundation， the remote control terminal dual?system hot backup solution based on self?adaptation， self?judgment and choice of computer was designed by the aid of IP network platform to improve the reliability of the remote control system on ground. By the disign of double machine interaction and decision strategy， the design and implementation of the remote control terminal dual?system hot backup was completed.

Keywords： reliability； remote control； hot?redundancy； self?judgment

0 引 言

导弹遥控系统主要用于在导弹飞行试验过程中出现导弹工作异常或飞行偏离轨迹威胁保护目标的情况下，对故障弹进行及时炸毁的地面安全控制，一方面要求在导弹出现无可纠正的异常时必须可靠彻底地销毁导弹，另一方面则要求决不允许由于遥控系统本身故障将状态正常的导弹炸毁。因此对导弹遥控系统本身的可靠性要求非常高。影响导弹遥控系统可靠性的因素很多，包括弹上异常故障和地面装备测控系统故障等，地面测控装备的遥控系统作为对弹安全控制的判断和指令发送、监测装备，其可靠性尤为重中之重，如何提高和保障遥控系统的可靠性即成为测控装备设计研制的技术重点。对于提高地面遥控系统的可靠性，本文针对以往遥控硬件解决方案，介绍一种有效的高可靠性遥控双机备份策略，对遥控系统的设计进行了一种新的尝试。

1 地面装备遥控系统组成

地面测控装备遥控系统主要由遥控终端、副载波调制器、射频上变频器、射频下变频器、功放、功放电源、功放控制组合等组成。遥控系统组成原理框图参见图1。

图1 某地面统一测控设备遥控系统原理框图

以往靶场的遥控装备单台套均采用硬件视频基带板卡的冷备份方案，用来加强和保证遥控分系统的可靠性。板卡的冷备份方案是双总线基带板卡同时安装于遥控终端计算机内，任务中只连接并启动单流板卡，在任务前遥控系统出现不可修复故障时，及时断电连接备份基带板卡并启动，保障任务顺利进行的一种应急方案。冷备份对遥控系统故障的应急处理带来一定隐患，对系统的故障处理实时解决能力存在一定限制和不足。

2 遥控终端双机热备份体制下遥控系统的组成

及工作原理

遥控终端双机热备份系统为双遥控终端通过相应判决策略联入遥控系统，组成框图见图2。

图2 遥控终端双机热备份系统原理框图

地面遥控系统在遥控中心、遥控操控台、引导设备和外部接口设备等的支持下，完成目标跟踪和遥控指令的产生、发射任务。遥控中心是安全控制系统的指挥管理中心，完成安全信息的监视、安全判决，以及指令发射情况和执行情况的监视。当导弹正常飞行时，地面遥控系统基本处于等待工作状态，即遥控中心等所有产生指令的设备均不输出任何指令，遥控终端机不工作，发射机无载波输出，只有发射天线在引导设备的引导下跟随目标运动。当飞行的导弹出现故障，飞行轨迹偏离正常范围，达到或超出安全管道的告警线时，根据所选择的发令方式和判决准则，由遥控中心做出告警判决，发出告警指令。告警指令经遥控台传送到地面遥控系统，同时将地面遥控系统由无线电静默状态转入未调载波输出状态，打通遥控信道，使弹上遥控设备进入等待接收遥控指令的状态。若导弹的飞行状态进一步恶化，按照事先确定的安全准则，安全军官通过遥控中心首先发出解保指令，经遥控台传送至地面遥控系统。指令编码器完成该指令的抗干扰性和保密性编码；副载波调制器完成指令码的副载波调制，输至上行载波调制器，完成载波调制，再经上变频至所需射频频点，送至发射天线向空中辐射。地面上变频器在完成载波变频后，耦合分路有线反馈至下变频器，在小环检测接收机中完成载波解调和低频放大，向副载波解调器输出已调副载波信号；副载波解调器完成副载波解调后输出指令码至指令码检测器；指令码检测器通过发射指令码同检测出的指令码的比对，完成发送指令码正确性的判决，判决结果送遥测操控台显示终端，供操作人员监视。而地面小环检测接收机通常以有线方式从发射天线输入端实时采集射频载波信号，回送至下变频器，再以上述信号流程完成遥控小环信息的检测。当导弹或运载火箭的飞行超出了安全管道的必炸线时，由中心计算机自动或安全控制台人工发出炸毁指令。炸毁指令的传送过程与解保指令的传送过程基本相同。弹上遥控分系统输出炸毁指令，通过执行机构将故障导弹炸毁。在导弹飞行过程中，通过遥控系统的故障自检系统对系统软硬件进行实时故障检测与定位，当主用遥控终端出现故障时，实时进行遥控终端的A、B机切换，保障遥控系统对导弹飞行试验的不间断遥控检测与指令发射。

3 遥控终端双机热备份策略

3.1 双机参数同步

为保证参数设置一致性和稳定性，只在主机进行参数设置，备机禁止进行参数设置。主机参数设置完成后通过网络自动同步到备机，已完成备机对参数一致性设置。

3.2 遥控发令策略

只能在主机进行遥控发令，备机禁止进行遥控发令，若主机发令过程中，进行了主备机切换，则原有主机继续完成该次发令过程，新的主机不参与该次发令过程。

3.3 主备机切换策略

主备机切换包括两种形式：自动切换和手动切换。自动切换模式下，手动主备机切换功能失效；手动切换模式下，不进行自动切换，在主机和备机上都可以手动进行终端切换选择。遥控终端软件初始启动时，两台遥控终端都设置为备机，并检测对方机器状态。若检测不到对方机状态（只有一台机器开机），则自动升为主机。两台机器若同时开机，则A机为主机，B机为备机。主机出现异常时，若主机发现，则主机自动将自己降为备机，并发送命令通知备机升为主机；若备机发现，则发送命令通知主机降为备机，确认原有主机已降为备机后再将自己升为主机。在主机和备机都异常情况下，不进行切换。

3.4 主机遥控终端异常情况

主机遥控终端异常情况要进行主备机自动切换，而遥控终端对异常情况的判据主要有：上变频器未连通；遥控基带板与软件交互异常；遥控基带板FPGA时钟不锁定；遥控基带板内部RAM自检异常；遥控基带板FPGA读写自检异常；自动功率控制异常。

4 结 语

本文针对某些地面统一测控设备遥控系统原有冷备份方案存在的问题，介绍了一种基于IP平台判决的计算机终端热备份方案，并给出了具体实现。本文认为其优点主要在于：削弱了以往系统对遥控计算机的依赖，并提高了对板卡故障的应急反应能力，增强了地面遥控系统可靠性；减少了遥控操作手在任务中设备的操作流程，降低了对操作手的压力，提高了设备安全稳定性。

参考文献

[1] 袁静，胡昌华，徐瑞，等.基于改进BDD算法的导弹安控系统故障树仿真分析[J].系统仿真学报，2007，19（1）：9?12.

[2] SKOLNIK M I. 雷达手册[M].王军，林强，译.北京：电子工业出版社，2003.

[3] 马顺南，周弘霄，张菊，等.靶场多站制安全控制体制研究[J].电讯技术，2007（1）：86?89.

[4] 饶启龙.航天测控技术及其发展方向[J].信息通信技术，2011（3）：77?83.

[5] 佘大勇，唐太强，李维晨，等.航天测控系统安全分析与控制[J].装备学院学报，2013（1）：81?85.

[6] 丁鹭飞，耿富录，陈建春.雷达原理[J].北京：电子工业出版社，2009.

3 遥控终端双机热备份策略

3.1 双机参数同步

为保证参数设置一致性和稳定性，只在主机进行参数设置，备机禁止进行参数设置。主机参数设置完成后通过网络自动同步到备机，已完成备机对参数一致性设置。

3.2 遥控发令策略

只能在主机进行遥控发令，备机禁止进行遥控发令，若主机发令过程中，进行了主备机切换，则原有主机继续完成该次发令过程，新的主机不参与该次发令过程。

3.3 主备机切换策略

主备机切换包括两种形式：自动切换和手动切换。自动切换模式下，手动主备机切换功能失效；手动切换模式下，不进行自动切换，在主机和备机上都可以手动进行终端切换选择。遥控终端软件初始启动时，两台遥控终端都设置为备机，并检测对方机器状态。若检测不到对方机状态（只有一台机器开机），则自动升为主机。两台机器若同时开机，则A机为主机，B机为备机。主机出现异常时，若主机发现，则主机自动将自己降为备机，并发送命令通知备机升为主机；若备机发现，则发送命令通知主机降为备机，确认原有主机已降为备机后再将自己升为主机。在主机和备机都异常情况下，不进行切换。

3.4 主机遥控终端异常情况

主机遥控终端异常情况要进行主备机自动切换，而遥控终端对异常情况的判据主要有：上变频器未连通；遥控基带板与软件交互异常；遥控基带板FPGA时钟不锁定；遥控基带板内部RAM自检异常；遥控基带板FPGA读写自检异常；自动功率控制异常。

4 结 语

本文针对某些地面统一测控设备遥控系统原有冷备份方案存在的问题，介绍了一种基于IP平台判决的计算机终端热备份方案，并给出了具体实现。本文认为其优点主要在于：削弱了以往系统对遥控计算机的依赖，并提高了对板卡故障的应急反应能力，增强了地面遥控系统可靠性；减少了遥控操作手在任务中设备的操作流程，降低了对操作手的压力，提高了设备安全稳定性。

参考文献

[1] 袁静，胡昌华，徐瑞，等.基于改进BDD算法的导弹安控系统故障树仿真分析[J].系统仿真学报，2007，19（1）：9?12.

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[6] 丁鹭飞，耿富录，陈建春.雷达原理[J].北京：电子工业出版社，2009.

3 遥控终端双机热备份策略

3.1 双机参数同步

为保证参数设置一致性和稳定性，只在主机进行参数设置，备机禁止进行参数设置。主机参数设置完成后通过网络自动同步到备机，已完成备机对参数一致性设置。

3.2 遥控发令策略

只能在主机进行遥控发令，备机禁止进行遥控发令，若主机发令过程中，进行了主备机切换，则原有主机继续完成该次发令过程，新的主机不参与该次发令过程。

3.3 主备机切换策略

主备机切换包括两种形式：自动切换和手动切换。自动切换模式下，手动主备机切换功能失效；手动切换模式下，不进行自动切换，在主机和备机上都可以手动进行终端切换选择。遥控终端软件初始启动时，两台遥控终端都设置为备机，并检测对方机器状态。若检测不到对方机状态（只有一台机器开机），则自动升为主机。两台机器若同时开机，则A机为主机，B机为备机。主机出现异常时，若主机发现，则主机自动将自己降为备机，并发送命令通知备机升为主机；若备机发现，则发送命令通知主机降为备机，确认原有主机已降为备机后再将自己升为主机。在主机和备机都异常情况下，不进行切换。

3.4 主机遥控终端异常情况

主机遥控终端异常情况要进行主备机自动切换，而遥控终端对异常情况的判据主要有：上变频器未连通；遥控基带板与软件交互异常；遥控基带板FPGA时钟不锁定；遥控基带板内部RAM自检异常；遥控基带板FPGA读写自检异常；自动功率控制异常。

4 结 语

本文针对某些地面统一测控设备遥控系统原有冷备份方案存在的问题，介绍了一种基于IP平台判决的计算机终端热备份方案，并给出了具体实现。本文认为其优点主要在于：削弱了以往系统对遥控计算机的依赖，并提高了对板卡故障的应急反应能力，增强了地面遥控系统可靠性；减少了遥控操作手在任务中设备的操作流程，降低了对操作手的压力，提高了设备安全稳定性。

参考文献

[1] 袁静，胡昌华，徐瑞，等.基于改进BDD算法的导弹安控系统故障树仿真分析[J].系统仿真学报，2007，19（1）：9?12.

[2] SKOLNIK M I. 雷达手册[M].王军，林强，译.北京：电子工业出版社，2003.

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[6] 丁鹭飞，耿富录，陈建春.雷达原理[J].北京：电子工业出版社，2009.