王太斌

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雷達(dá)故障自動(dòng)修復(fù)設(shè)計(jì)分析

王太斌

中國(guó)電子科技集團(tuán)公司第三十八研究所，安徽 合肥 230031

隨著我國(guó)科技水平不斷提高，雷達(dá)的性能指標(biāo)要求也在不斷提高，雷達(dá)系統(tǒng)更加復(fù)雜。由于系統(tǒng)的復(fù)雜性造成雷達(dá)故障頻發(fā)，需要操作人員進(jìn)行不斷檢修，降低了雷達(dá)的可靠性。研究發(fā)現(xiàn)，通過計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)進(jìn)行故障自動(dòng)修復(fù)，能有效提高雷達(dá)可靠性，降低維修成本。

雷達(dá)；故障；自動(dòng)修復(fù)設(shè)計(jì)

雷達(dá)是一種較為復(fù)雜的大規(guī)模電子產(chǎn)品，因此在使用中易出現(xiàn)故障，導(dǎo)致設(shè)備性能降低。工作人員主要是對(duì)雷達(dá)的狀態(tài)進(jìn)行檢測(cè)和跟蹤，但是對(duì)于雷達(dá)故障不能及時(shí)發(fā)現(xiàn)與預(yù)防，從而使雷達(dá)的可靠性下降。為了保證雷達(dá)的可靠性，建立雷達(dá)故障的自動(dòng)修復(fù)系統(tǒng)，讓雷達(dá)在發(fā)生故障時(shí)可以進(jìn)行自動(dòng)修復(fù)，保障雷達(dá)的使用性能。因此本文對(duì)雷達(dá)故障自動(dòng)修復(fù)設(shè)計(jì)進(jìn)行分析和探討。

1 雷達(dá)故障自動(dòng)修復(fù)設(shè)計(jì)

1.1 系統(tǒng)設(shè)計(jì)

系統(tǒng)設(shè)計(jì)分為計(jì)算機(jī)硬件設(shè)計(jì)與軟件設(shè)計(jì)，其中硬件主要包括數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)處理與計(jì)算機(jī)監(jiān)控設(shè)備，軟件包括在硬件平臺(tái)中實(shí)現(xiàn)故障相關(guān)、狀態(tài)特征數(shù)據(jù)提取及控制修復(fù)功能等[1]。硬件設(shè)計(jì)中的數(shù)據(jù)采集傳感器是對(duì)雷達(dá)各個(gè)系統(tǒng)中的運(yùn)行參數(shù)進(jìn)行采集；數(shù)據(jù)處理是指對(duì)傳感器采集的數(shù)據(jù)信息進(jìn)行處理，與標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)比較，將處理后的數(shù)據(jù)特征值輸出到計(jì)算機(jī)，計(jì)算機(jī)監(jiān)控根據(jù)雷達(dá)的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行合理處理，通過計(jì)算機(jī)判斷是否要啟用冗余設(shè)備或報(bào)警。

1.2 狀態(tài)采集

狀態(tài)采集是雷達(dá)故障自動(dòng)修復(fù)設(shè)計(jì)的重要基礎(chǔ)，根據(jù)各個(gè)系統(tǒng)組成的檢測(cè)電路，利用計(jì)算機(jī)接口和網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行在線監(jiān)測(cè)，將狀態(tài)數(shù)據(jù)信息輸出到計(jì)算機(jī)，進(jìn)行集中控制[2]。例如雷達(dá)的速調(diào)管出現(xiàn)故障時(shí)，會(huì)影響雷達(dá)的發(fā)射功能，通過對(duì)雷達(dá)發(fā)射功率進(jìn)行檢測(cè)，實(shí)時(shí)對(duì)速調(diào)管輸出功率進(jìn)行檢測(cè)，將檢測(cè)的發(fā)射功率輸出到計(jì)算機(jī)，計(jì)算機(jī)將獲取到的發(fā)射功率信息與標(biāo)準(zhǔn)值進(jìn)行比較，發(fā)現(xiàn)發(fā)射功率出現(xiàn)下降，對(duì)故障進(jìn)行預(yù)測(cè)。如圖1所示：

圖1 狀態(tài)分布采集與分層處理示意圖

1.3 冗余設(shè)計(jì)

冗余設(shè)計(jì)是在雷達(dá)中的單個(gè)系統(tǒng)或組件發(fā)生故障時(shí)，為了保障系統(tǒng)的可靠性，或在系統(tǒng)無法進(jìn)行停機(jī)修復(fù)時(shí)，冗余設(shè)計(jì)的優(yōu)勢(shì)變得以體現(xiàn)出來，冗余設(shè)計(jì)有多種形式，主要有并聯(lián)冗余、串并聯(lián)組合冗余設(shè)計(jì)、并串聯(lián)組合冗余設(shè)計(jì)。其中并聯(lián)冗余是具有n個(gè)相同功能的工作模塊并聯(lián)構(gòu)成，只要其中1個(gè)模塊能正常工作，則系統(tǒng)能正常工作，但當(dāng)工作模塊不斷增加，設(shè)備成本、設(shè)備重量也在不斷增加，雷達(dá)的機(jī)動(dòng)性功能降低，因此在設(shè)計(jì)中一般將固定站的雷達(dá)并聯(lián)冗余設(shè)備設(shè)為2[3]。如圖2所示：

圖2 并串冗余示意圖

1.4 故障自動(dòng)修復(fù)

故障自動(dòng)修復(fù)主要是在狀態(tài)采集的基礎(chǔ)上，利用監(jiān)控計(jì)算機(jī)和冗余設(shè)備獨(dú)自進(jìn)行故障修復(fù)[4]。例如在雷達(dá)中，功率檢測(cè)模塊發(fā)現(xiàn)速調(diào)管的功率下降到某一范圍時(shí)，監(jiān)控計(jì)算機(jī)會(huì)對(duì)操作人員進(jìn)行檢查維修的提醒，當(dāng)速調(diào)管功率下降到有可能會(huì)發(fā)生故障時(shí)，監(jiān)控計(jì)算機(jī)就會(huì)啟動(dòng)備份發(fā)射機(jī)，完成設(shè)備的切換工作，保障系統(tǒng)的性能和可靠性。

1.5 故障自動(dòng)修復(fù)使用限制

在冗余設(shè)計(jì)中，要求監(jiān)控計(jì)算機(jī)的可靠性良好，才能保障雷達(dá)任務(wù)可靠。但在冗余設(shè)計(jì)中增加了設(shè)備量，增加系統(tǒng)重量和投資金額，影響到雷達(dá)機(jī)動(dòng)性功能。因此對(duì)于故障自動(dòng)修復(fù)功能的設(shè)計(jì)需要監(jiān)控計(jì)算機(jī)具有良好的可靠性，以及數(shù)據(jù)采集傳感器采集的數(shù)據(jù)具有高可靠性，在這個(gè)基礎(chǔ)上優(yōu)化冗余設(shè)計(jì)，使冗余設(shè)計(jì)中的設(shè)備量能達(dá)到雷達(dá)重量、成本與機(jī)動(dòng)性的要求，才能從根本上提高雷達(dá)系統(tǒng)可靠性。

2 結(jié)語

綜上所述，雷達(dá)故障自動(dòng)修復(fù)設(shè)計(jì)是建立在狀態(tài)采集數(shù)據(jù)的高可靠性，以及監(jiān)控計(jì)算機(jī)可靠性良好的基礎(chǔ)上，通過監(jiān)控計(jì)算機(jī)，對(duì)雷達(dá)系統(tǒng)故障自動(dòng)修復(fù)功能進(jìn)行實(shí)時(shí)控制，減少操作人員對(duì)故障的檢查和維修時(shí)間成本，降低維修費(fèi)用，保證了雷達(dá)系統(tǒng)的使用功能。

[1]沈浩浩，劉慶華，劉慶，唐翥.基于物聯(lián)網(wǎng)的雷達(dá)裝備遠(yuǎn)程維修支援系統(tǒng)研究[J].空軍預(yù)警學(xué)院學(xué)報(bào)，2013，6（4）：435-439.

[2]汪俊，高玉春.虛擬儀器在天氣雷達(dá)接收機(jī)測(cè)試中的應(yīng)用[J].氣象科技，2013，6（4）：998-1002.

[3]張垚，尹春光，劉強(qiáng).上海世博園風(fēng)廓線雷達(dá)TWP3發(fā)射機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[J].氣象科技，2012，1（9）：15-19.

[4]汪章維，裴翀，胡學(xué)英.CINRAD/SA天氣雷達(dá)燈絲電源改進(jìn)電路[J].氣象科技，2014，4（6）：585-588.

Design and Analysis of Automatic Radar Fault Repair

Wang Taibin

China Electronic Technology Group Corporation Thirty-eighth Institute of Hefei Hi-tech Zone, Anhui Hefei 230031

With the continuous improvement of science and technology in China, The performance index requirements of radar are also increasing.The radar system is more complex, because the complexity of the system causes the radar fault frequency, requires operator to overhaul, and reduces the effectiveness of radar. The research found that through computer control system fault automatic repair, can effectively improve the radar availability and maintenance cost, this paper analyzes the design of radar fault automatic repair.

radar; failure; automatic repair design

TN95

A

1009-6434（2017）02-0138-02