雷达维修训练模拟器设计

赵朋亮+行正世+谢永亮

摘要：该模拟维修训练模拟器通过硬件电路信号模拟和软件仿真控制的方式，实现对雷达装备工作状态、信号流程、故障现象的模拟，不仅可以用于通用化的雷达维修训练，通过对数据库的更改，还可以用于特定信号雷达的维修训练，能有效地提高训练效益。

关键词：雷达维修；模拟训练；DDS；故障数据库

中图分类号：TN95 文献标识码：A 文章编号：1009-3044（2016）10-0278-02

1 概述

雷达是现代战争的眼睛，保持雷达装备正常工作，及时修复雷达装备故障，对于保障战争胜利至关重要。现代雷达的数字化、集成化程度越来越高[1]，造价昂贵。在雷达实装上练习维修，一方面容易造成装备损坏；另一方面，由于雷达装备型号众多，不利于规模化教学训练，效率低下。

现代雷达普遍采用模块化的设计理念，在进行维修的时候，维修人员的工作主要在于分析雷达工作信号流程，正确的定位故障点，查明故障原因，进行电路板或者功能组件、易损件的更换等操作。针对现代雷达维修的这一特点，本模拟器采用软件仿真控制、硬件电路信号模拟相结合的方式。硬件电路部分模拟雷达信号工作流程，分为若干功能模块（电路板），软件控制终端可以对任意功能模块进行故障设置，并根据故障库数据，使相关联的功能模块上产生对应的故障现象（信号异常、指示灯异常等），在此基础上进行维修训练。另外控制终端还可以对维修过程进行记录，并可对维修结果进行评估。

本模拟器的设计有很强的通用性，便于进行规模化教学训练，且采用模块化、标准化设计，便于进行二次开发，具有较高的实用价值。

2 系统设计

2.1 整体设计

整个硬件平台的与雷达功能组成保持一致，如图1所示，分为显控分系统、发射分系统、射频传输分系统、伺服分系统、接收分系统、信号处理分系统、电源系统，控制终端通过通信模块与各分系统进行通信，进行故障设置、功能电路巡检。例如，在终端设置发射机第一级晶放故障，控制终端会立即查找故障数据库，数据中记载了第一级晶放故障会导致哪些功能电路产生何种故障现象，然后通过通信模块将控制字分别送往各个功能模块，使各个功能模块产生相应的故障现象。采用这种设计，各个功能功能模块间的故障关联性，不是通过模块间相互通信联系设定，而是由控制终端进行统一控制，能够大大降低设计难度，且系统添加新的功能模块时，只需对故障数据库进行升级即可，从而使系统具有很强的扩展性，避免的了硬件平台的重复开发。

2.2 各分系统标准化设计

如图2所示，各个分系统由指示灯模块、易损件模块、功能分机组成，不同分系统，这些模块的布局分布不同，但实现原理相同，功能分机中的仿真板采用标准化设计，如图3所示，仿真板采用单片机技术、直接数字频率合成（DDS）技术、数控衰减等技术[3]。DDS技术[2]采用全数字化实现，可以输出任意波形，频率分辨率高，是当前广泛采用的波形发生器、函数发生器模块，成熟可靠，控制方便，基本能满足维修平台对各种信号源的需求，且便于整个系统的功能升级扩展。

2.3 控制终端软件系统设计

控制终端有工业控制计算机和控制软件构成。控制终端软件系统由故障设置模块、自检模块、维修效果评估模块、用户数据管理模块等组成。通过故障设置模块可以对各功能电路模块进行故障设定，设定完毕后，根据设定的故障参数，查找此模块中的故障数据库，产生故障控制字，送往各个功能电路产生相应的故障信号或现象，并将各个功能电路板的故障参数写入EEPROM中，无操作情况下若关机重启后，整机仍能保持故障状态。故障检测模块对整个维修过程进行监测，定时读取各个功能模块的EEPROM状态，整个系统相关联模块处于应有的故障或正常状态。维修效果评估系统通过对整个维修过程对更换功能板、易损件等过程的记录，可以对受训人员的维修能力做出基本评估。用户数据管理模块记录受训人员各个科目的训练情况，统计维修训练中的关键数据，便于教练员改进教学，针对不同人员有侧重的训练某些科目，提高训练效果。

2.4 系统工作流程

系统工作流程如图5所示，故障检测模块步骤一、二循环，旨在对整过维修过程进行监测，更新系统故障现象，达到与实装维修一样的效果，故障排除，系统各功能模块恢复正常工作。

3 结束语

本文设计的雷达维修系统，结构简单，扩展性强，既可用于雷达专业的通用培训平台，同时若将故障数据库设置为具体某一型号装备故障数据库，又可以达到实装训练的效果，因而具有广泛的实用性。但是雷达实装中元器件、功能板种类繁多，在实际应用中，很难穷尽其故障数据库，可训练的维修方案数量有限，这是此种设计方法存在的不足。尽管如此，结合雷达装备维修的实际，装备故障的发生往往具有规律性、重复性，常见故障基本集中在一定的范围内，因此本设计的满足雷达维修训练的需要。

参考文献：

[1] 万云朝.某型雷达维修训练模拟器的设计[J].现代计算机，2011（9）：61-63.

[2] 刁丹丹.基于DDS技术的三坐标雷达目标模拟器[J].现代雷达，2014（6）：79-81.

[3] 刘志军.一款高精度大衰减量单片数控衰减器[J].半导体技术，2012（1）：59-62