星载雷达双机交叉备份光传输设备互换性链路设计

林洪娟 束宇翔 邾琳琳

摘  要：针对星载雷达高可靠性和互换性的苛刻要求，研究了星载雷达双机交叉备份光传输设备链路设计方案，利用数学组合理论对链路设计方案进行设计、计算和分析，得出4种满足设备互换性的链路设计方案，同时满足了星载雷达高可靠性和互换性的要求。

關键词：星载雷达;双机交叉备份;光传输设备;互换性

中图分类号：TN959.7 文献标志码：A         文章编号：2095-2945（2020）30-0026-02

Abstract： According to the stringent requirements of high reliability and interchangeability of spaceborne radar， the link design scheme of dual-computer cross backup optical transmission equipment for spaceborne radar is studied， and the link design scheme is designed， calculated and analyzed by using mathematical combination theory. Four kinds of link design schemes which meet the requirements of high reliability and interchangeability of spaceborne radar are obtained.

Keywords： spaceborne radar; dual-computer cross backup; optical transmission equipment; interchangeability

引言

星载雷达以卫星为观测平台，具有探测范围广、探测距离远、不易受到攻击且可以全天候的探测和跟踪目标等优点，并且无论在军事国防，还是民用测绘探测中都扮演着重要角色，是目前雷达研究的热点之一[1]。星载雷达工作在无人干预的低温、高辐射的空间环境，因此，星载雷达系统必须满足寿命长、可靠性高、抗辐射能力强的要求。同时，受到搭载火箭载重的限制，星载产品一直在重量方面有非常严苛的要求。光电子技术应用于各种雷达系统可提高系统的精度、抗干扰能力和系统的反应能力。它使雷达的信息传输容量成千上万倍地增加，且尺寸、重量大大降低，信号传输过程中的能量损耗降低和系统的错误率也成数量级地减少[2-3]。故星载大阵面数字阵列雷达很有必要采用光纤传输技术。但受现有技术的限制，星载数字阵列雷达所用的个别器件可靠性指标有限，不能满足星载雷达高可靠性指标的要求，为了防止单点故障，提升系统可靠性，对于部分可靠性指标不高的模块或单机采用双机备份冗余设计。且光缆组件在折叠或受到太空环境影响可靠性会降低，为了提升整个系统的可靠性指标，故采用双机光传输设备交叉备份的设计。为了减少系统设计的复杂性，在工程实现上一般要求同一产品代号的、同一研制阶段的所有产品，技术状态应保持一致，具有相同配置状态，应能不经任何修改，就可直接更换，即主备单机需满足互换性设计要求。

本文针对星载雷达高可靠性和互换性的苛刻要求，研究了星载雷达双机交叉备份光传输设备链路设计方案，利用数学组合理论对链路设计方案进行设计、计算和分析，得出了4种满足设备互换性的链路设计方案，同时满足了星载雷达高可靠性和互换性的要求。

1 星载雷达双机交叉备份光传输设备方案设计

某星载雷达有两个需要光通信的单机A和B，单机A、B都包含光模块和光连接器等发射和接收光信号，并对光信号进行光电转换的模块和器件。单机A、B之间通过光缆组件互联。因为单机A和B均为复杂单机，单机可靠性指标低，不能满足星载雷达系统高可靠性指标的要求，故对单机A和B分别进行备份冗余设计，分为主单机和备单机。且光缆组件在折叠或受到太空环境影响下可靠性能会降低，为了提升整个系统的可靠性指标，故采用双机交叉备份的设计。系统设计框图如图1所示。

双机交叉备份系统设计中要求每一个单机都与互联主备单机连接，四条通路中只要有一条通路通信正常，系统便可以正常工作，因此大大提高系统的可靠性。此系统利用数学组合理论，可知A、B各主备单机的连接方式N为：

N=4×2×2×1=16

2星载雷达双机交叉备份光传输设备互换性链路设计

经计算，A、B各主备单机共16种连接方式。列举其中四种链路设计框图如图2：

从图2可以看出，只有图（1）满足各单机的互换性，即在设计检查中不基于位置码信息，仅通过端口位置，就可以判断对方设备主备的好坏，互换以后不修改任何程序，4个分机，不管哪个分机的主备份关系都一样，而且主备单机可以随意交换。而图（2）左侧单机可互换，右侧单机不能互换，图（3）右侧单机可互换，左侧单机不能互换，图（4）两侧分机均不能互换。所以本系统中双备份系统设计需采用图（1）的接口连接关系，确保各互为备份的单机能随意互换，互换后不需要修改任何软硬件。

经进一步分析，发现如需满足互换性设计，保持图（1）中的结构关系，将单机A或者B的主备互换，共可以得到4种满足双机交叉备份系统互换性的链路设计方案，如表1所示。

3 结束语

本文针对星载雷达高可靠性和互换性的苛刻要求，研究了星载雷达双机交叉备份光传输设备链路设计方案，经计算，A、B各主备单机共16种连接方式，经进一步分析得出了4种满足设备互换性的链路设计方案，同时满足了星载雷达高可靠性和互换性的要求。本文所述的双机交叉备份互换性链路设计方案不仅适用于星载雷达光传输设备，对于其他有可靠性苛刻要求和互换性要求的双机交叉备份系统也有借鉴意义。

参考文献：

[1]路洪震.星载雷达杂波干扰环境建模与仿真[D].西安电子科技大学，2017.

[2]陈美君.光纤技术在雷达系统中的应用[J].现代雷达，2007（11）：9-12.

[3]龙伟军，王暐，王查散.光纤传输在数字阵雷达中的应用[J].现代雷达，2008（10）：81-84.