CN210222248U - 一种模块化的便携式雷达终端 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种模块化的便携式雷达终端，本终端将传统雷达终端操控系统进行了升级改造，形成一款基于模块化部件、便携式、多架构、软硬件可更迭、人机交互友好的雷达终端。该雷达终端充分体现了便携式雷达操控的可靠性、维修性、保障性和便携特性，提供的多种模块组件统一了雷达终端的组成形式，解决了雷达终端通用化问题。

Description

一种模块化的便携式雷达终端

技术领域

本实用新型属于雷达显示与控制技术领域，特别涉及一种模块化的便携式雷达终端。

背景技术

随着科技的发展，雷达系统发展规划日渐重要。国际之间贸易摩擦愈演愈烈，应用于核心产品中的国外关键器件很多被禁运，加上国内电子计算机安全性意识的日益提升，自主可控的国产化平台的需求也越来越多。由于雷达操控台内部结构复杂特点，使得雷达终端应用国产化平台的可行性受到一定影响。

当前国内雷达的终端系统大多使用站内的雷达操控台，其具有较高的运算处理性能，显示屏分辨率、尺寸大等特点，但雷达操控台普遍体积庞大、重量重，一般安装在室内和车载方舱内，限制了终端和整个雷达站的外形尺寸、重量和运输指标，使其不能进行快速地运输和部署，无法满足轻量化运输和隐蔽操控要求。现有雷达操控台的模块划分概念模糊，内部的功能性模块往往与其他模块共同集成于一个分系统上。当需要客户需求定制化或产品功能性能升级改造时，无法更改内部一小部分组成而实现功能、性能或模式的变换，只能推倒现有方案重新规划设计。现有的雷达操控台内部结构复杂，涉及到的部件模块较多，接线混乱，如果要进行分系统的模块更换，很难保证更换后内部接线的正确性；再者内部线缆工艺已经固化，如果更换，势必会破坏原有的电源和信号完整性，很大程度上影响数据传输和电磁兼容性。在客户定制化服务或升级改造时，应模块更换可操作性不高，要么推倒原有方案重新设计，要么花大量时间进行更改方案的建立。在此过程中耗费了大量设计、工艺和生产人员的精力，也耗费了较高的项目周期。总体来说，现有雷达终端的技术改造、维修、和升级的代价很高。

发明内容

本实用新型解决的技术问题是：为了满足现有技术发展雷达高机动要求、终端便携、易拆装维护等技术特点，本实用新型提供了一种模块化、可便携的雷达终端。本终端将传统雷达终端操控系统进行了升级改造，形成一款基于模块化部件、便携式、多架构、软硬件可更迭、人机交互友好的雷达终端。该雷达终端充分体现了便携式雷达操控的可靠性、维修性、保障性和便携特性，提供的多种模块组件统一了雷达终端的组成形式，解决了雷达终端通用化问题。

本实用新型的技术方案是：一种模块化的便携式雷达终端，包括电源滤波模块、电池组模块、接口模块和通用化载板；所述四个模块集成在笔记本上，其中电池组模块、通用化载板模块和电源滤波模块均位于笔记本壳体内部，接口模块位于笔记本壳体侧部；工作模块位于通用化载板上，在笔记本壳体底部对应电池组模块和通用化载板上的工作模块处均设计为开窗盖板，在笔记本壳体侧部安装接口模块对应位置处开有通槽；

接口模块上设有第一印制板对插连接器，通用化载板模块上设有第二印制板对插连接器；接口模块通过第一印制板对插连接器与通用化载板模块上的第二印制板连接器相互插接，电池组模块通过软线与通用化载板模块连接供电和通信，电源滤波模块通过自身对外的电源接口，经过转换-隔离-滤波，通过自身电缆和印制板-线缆接口，将纯净的电源传输至通用化载板；

当需要更换电池组模块、核心模块或接口模块时，只需拆卸电池组模块、核心模块或接口模块对应的开窗盖板后，将电池组模块、核心模块或接口模块进行插拔取下，无需拆卸笔记本整面机壳和限位部件。

本实用新型的进一步技术方案是：所述接口模块包括结构面板、圆形航空连接器、若干转换电路和第一印制板对插连接器；结构面板插入笔记本壳体的通槽中，面板上设有若干转换电路，面板外侧固连有圆形航空连接器，内侧设有第一印制板对插连接器；圆形航空连接器和外部分系统连接，接收外部分系统数据，经转换电路转换为PCIE 接口上数据，并通过第一印制板对插连接器引入通用化载板。

本实用新型的进一步技术方案是：所述第一印制板对插连接器为进口Samtec的MPSC-01-80-01-7.70-01-L-V-LC连接器。

本实用新型的进一步技术方案是：所述第二印制板连接器为进口Samtec的 MPTC-01-80-01-01-03-T-RA-LC连接器。

本实用新型的进一步技术方案是：所述MPTC-01-80-01-01-03-T-RA-LC连接器的电源接口定义如下表：

表1通用化载板向接口模块MPTC的电源接口定义

序号	1	备注
			E	GND	地
F	GND	地

其中，E、F表示为连接器上的E电源接口和F电源接口，数字1表示为E接口和F接口有1排，均接地。

本实用新型的进一步技术方案是：所述MPTC-01-80-01-01-03-T-RA-LC连接器上的信号接口定义如下表：

表2通用化载板向接口模块MPTC的信号接口定义

其中，A、B、C、D分别表示连接器上的四排信号接口，数字1、2、3……20表示为每一排信号接口有20芯信号管脚，备注处内容表示为对应管脚插接的接口类型。

本实用新型的进一步技术方案是：所述电源滤波模块包括机壳、电源输出线、电源圆形航空连接器、电源滤波器和隔离电源模块，其中电源滤波器和隔离电源模块位于机壳内，电源圆形航空连接器和电源输出线位于机壳外；外部电源通过电源圆形航空连接器与电源滤波模块连接，经过电源滤波器和隔离电源模块的电源转换，将滤波后的纯净电源输出至电源输出线；电源输出线接至通用化载板上，为通用载板和通用载板上的核心模块供电。

本实用新型的进一步技术方案是：所述通用化载板上的工作模块为核心模块，核心模块和通用化载板之间通过若干核心模块固定铜柱进行固连。

本实用新型的进一步技术方案是：所述核心模块对应的开窗盖板包括散热凸块和铜管，且二者相互连接，能够将核心模块热量快速导至机箱其他部位。

发明效果

本实用新型的技术效果在于：本雷达终端充分考虑了新战略体系下的雷达操控场景，将雷达终端设计成加固笔记本形式，舱内可以固定，户外可以便携。同一部雷达终端即可作为大型雷达站的操控和数据处理计算机，又可作为单兵小型化雷达的处理终端。

终端内部如接口、核心处理器、电池等功能模块进行模块化设计，使得在雷达终端同一个机械结构的基础上，创造出多种平台多种规格的雷达终端产品。可根据终端重量要求和户外续航时间，选择合适容量、重量的电池组；也可根据适配雷达系统的特点，选择适配其功能性能特性的接口；还可以终端的任务方式和特殊需求，选择雷达终端的核心处理器和配置如x86、ARM、PowerPC、和国产化MIPS平台等。

机箱内部除了电池、输入电源、显示屏LVDS、键盘鼠标组合、喇叭和摄像头外，其余接口采用印制板连接方式，板间接口用印制板连接器替代了传统电缆连接方式，提高了接口信号的可靠性，增强接口信号的阻抗匹配，减小信号空间干扰，提高了终端接口信号的信号完整性和电磁兼容性；板间使用印制板连接方式，提高终端模块的测试性和维修性，降低了雷达终端的维修更换时间。

雷达终端机箱设计有密闭导热部件，针对核心模块设计了相对高度的散热凸块和导热铜管，可快速将核心模块热量导至机箱其他部位。密闭式的导热设计避免了因砂尘和水渍进入箱体，造成印制板短路，损毁等问题。导热部件设计留有多根导热铜管，提升了散热速度，提高了核心模块的连续工作时间，延长了其使用寿命。

附图说明

图1为本实用新型模块连接示意图

图2为终端位于笔记本中的第一分布示意图

图3为终端位于笔记本中的第二分布示意图

图4为核心模块盖板结构示意图

图5为接口模块结构示意图，其中(a)为正面示意图，(b)为背面示意图

图6为接口模块电路部署结构示意图

图7为接口模块印制板连接示意图

图8为核心模块电气连接图

图9为核心模块顶部示意图

图10为核心模块底部示意图

图11为核心模块安装及散热部署结构示意图

附图标记说明：1—外部分系统信号线缆；2—圆形航空连接器插头；3—圆形航空连接器插座；4—电源滤波模块；5—锂离子电池组；6—接口模块；7—核心模块；8—通用化载板；9—显示屏模组；10—键盘鼠标组合；11—摄像头模组；12—按键指示灯； 13—摄像头镜头；14—拉手；15—扬声器；16—圆形航空连接器；17—锂离子电池组盖板；18—机箱底盖；19—机箱后侧；20—核心模块盖板；21—散热凸块；22—铜管； 23—水平印制板连接器；24—印制板；25—结构面板；26—垂直印制板连接器；27—处理器；28—内存阵列；29—接口转换器；30—模数转换器；31—网络控制器；32—电源电路；33—嵌入式控制器；34—桥片；35—双220PIN印制板连接器；36—时钟； 37—电源；38—接口；39—电路40—通用化载板连接器；41—核心模块印制板连接器； 42—核心模块固定铜柱。

具体实施方式

参见图1—图11，本实用新型的技术方案是：一种模块化的便携式雷达终端，包括显示屏模组、鼠标+键盘组合、锂离子电池组、通用化载板、核心模块、接口模块、电源滤波模块和适配机箱。所述通用化载板，通过安装核心模块，与接口模块协助，完成雷达操控和信息处理的基本功能，且完成雷达系统的整体适配。锂离子电池组、核心模块和接口模块作为影响雷达终端技术指标的重要部件，采用模块化设计，可在短时间进行更换、维护、升级；依据模块化机械接口，设计有多种可选备件，供给各类雷达终端操控和处理任务需求。整个雷达终端大小尺寸类似加固笔记本，轻便、小巧。底部留有车载固定孔，便于车载安装；需要外携时，拆下终端固定螺母即可。雷达终端配有手提拉手，便于拎携。外部接口安装防尘密封盖，保证户外使用接口整洁。整个雷达终端机箱采用密闭式处理，被动式导热，使用无噪声，可经受户外严寒、酷暑、淋雨、沙尘等恶劣环境考验。

雷达系统上的发射分系统、接收分系统、伺服分系统、频踪分系统、信息处理分系统利用以太网、RS422、RS232、CAN或其他接口，除以太网需要通过雷达站上交换机外，其余直接汇入到雷达终端的接口模块，接口模块通过自身接口转换电路，将以太网、RS422、RS232、CAN或其他接口转换为与CPU可直接交互通信的PCIE接口，PCIE接口再通过接口模块的印制板连接器接入通用化载板，再通过载板连接器汇入核心模块让CPU进行操控处理。CPU通过汇入的命令和数据，对目标进行解算和参数修正，通过核心模块上显示协处理器将解算数据和参数修正显示在显示屏模组上。当存在目标时，对目标的状况进行显示，再根据雷达各分系统上报上来的各参数，和目标的状况进行模型分析，按照分析结果向雷达各分系统进行控制调节，对目标进行进一步追踪和识别；与此同时，安装有核心模块的通用化载板通过PCIE连接接口模块，将目标各类数据发送给接口模块上通讯接口电路，通讯接口电路经过调制解调，通过以太网或无线自组网发送给指挥通信节点，再有指挥通信节点向各编队发送指挥命令。

所述通用化载板向核心模块供给主电源、备份电源和RTC电源，通过核心模块引出的LPC、SATA、LVDS、USB、UART等信号连接终端显示屏模组、键盘鼠标组合、锂离子电池组、摄像头等模块，完成雷达终端的基本计算机功能，部分PCIE、USB、 UART、VGA、和DDI等信号引向接口模块，经过接口模块电路，实现雷达终端的接口功能。

所述核心模块采用通用模块形式设计，遵循COMe标准(COM Express® ModuleBase Specification)，通过双220芯连接器(A-B和C-D，共440pin)将USB、SATA、PCIE、AC97/HDA Audio、LVDS、VGA、LPC、GBE、SPI和ACPI电源管理信号等汇入到通用化载板，实现各功能。核心模块按照COMe标准Type6Compact机械结构设计。

核心模块设计出多种硬件+软件平台架构，提出多种核心模块配置，满足不同应用领域的雷达终端功能性能指标。

所述接口模块通过雷达终端接口面板上的航插将外部信号引入机箱内部。接口模块的机械面板利用印制板焊接的圆形航空连接器、印制板固定螺钉与接口模块的印制板紧固，形成一个整体。与机箱结构部件采用外部安装方式，用螺钉紧固。接口模块印制板上设计接口电路，通过从通用化载板引入的PCIE、USB、UART、VGA和DDI 等信号，形成外部信号接口通过印制板焊接的航空连接器引出。接口模块为满足各类接口需求，设计多种接口型号和接口功能，供给选择。接口模块上设有第一印制板对插连接器，即垂直印制板连接器，通用化载板上设有第二印制板对插连接器，即为水平印制板连接器。

接口模块针对便携式雷达终端特定的接口、空间体积和特定的通用化载板进行深度定制。模块通过印制板对插连接器实现与通用化载板的电源和信号的相互传输。接口模块上使用最多2个对插连接器，且为美国Samtec的MPSC-01-80-01-7.70-01-L-V-LC，为母孔插座。每个对插连接器提供2组电源管脚和80芯信号管脚，最大限度地将通用化载板上固有接口如2路以太网、VGA、DVI、USB和PCIE等接口引至接口模块上。接口模块上其他接口如RS422、CAN、RS232等扩展接口通过从通用化载板引入的 PCIE接口和接口模块上接口扩展电路实现。接口模块上的对插连接器数量根据外部接口使用数量和特性可裁剪。通用化载板上与接口模块对插的接口为 MPTC-01-80-01-01-03-T-RA-LC,为公针弯角插座，通过接口模块上的母孔插座和便携式雷达终端上通用化载板和接口模块的结构固定孔限位，完成接口的接插和紧固。如图3所示。所述接口模块的印制板与通用化载板为印制板接插连接，通过接口模块印制板和通用化载板上焊接的矩形连接器，以呈垂直方向接插，借助通用化载板和接口模块的机箱紧固螺钉孔位限位和紧固。由于通用化载板和接口模块是为便携式雷达终端深度特殊定制，两个模块之间连接的接口也为非标准定制。特定了通用化载板向接口模块的特殊接口定义，如下表所示。

表1通用化载板向接口模块MPTC的电源接口定义

序号	1	备注
			E	GND	地
F	GND	地

表2通用化载板向接口模块MPTC的信号接口定义

接口模块上焊接的对外接口根据不同接口应用和空间尺寸有以下表内容型号可选，满足普通使用、轻量化使用、高原使用和户外使用等场景环境。

表3接口模块对外定制化可选接口列表

所述锂离子电池组通过软线与通用化载板连接供电和通信。与锂离子电池组配套使用电池框来对电池进行固定限位。考虑锂离子电池组的模块化设计，将锂离子电池组和电池框设计为可更换。保证电池宽度、厚度、与通用化载板之间电气接口不变的情况下，根据不同容量需求，配备不同容量不同长度的锂离子电池组和电池框，达到锂离子电池组部件配套多样化效果。

所述适配机箱采用半开放形式设计，将通用化载板、键盘鼠标组合、显示屏模组和电源滤波模块作为便携式雷达终端的基础部件，安装更换时需要拆卸终端机箱整面机壳和屏框；而接口模块、核心模块和锂离子电池组作为便携式雷达终端的多样化部件，安装更换时无需拆卸机箱的整面机壳和限位部件，只拆卸接口模块、核心模块和锂离子电池组对应的开窗。对应开窗考虑电磁兼容和防水，安装电磁密封条。核心模块对应的开窗包含模块散热板和导热铜管。

所述显示屏模组采用一体化设计，屏幕与防护玻璃之间用光学胶填充贴合，提高屏幕透光，减小折射，增强屏幕可视度，满足室内室外人机交互操作。

所述电源滤波模块是一体化设计思路，将外部电源圆形航空连接器与机箱内部电源滤波器、隔离电源模块设计成一个整体，用一个小机壳将电源滤波器和隔离电源模块封进去，露出外部电源圆形航空连接器和电源输出线。外部电源圆形航空连接器将外部电源引入电源滤波模块，经过组件内部电源滤波器滤波和隔离电源模块的电源转换，将较为纯净、稳定的隔离后电源输出至电源输出线，电源输出线接在通用化载板上，供给载板和核心模块供电。

核心模块采用COMe模块化标准进行设计，安装在通用化载板上。根据不同处理器配置，核心模块提供了多种硬件平台方案供给选择。核心模块主流选择为x86处理器+桥片，CPU型号为英特尔第三代i7-3555LE，2内核4线程，基本频率2.5GHz，内部集成HD4000系列显卡，显卡基本频率500MHz。处理器通过DMI总线与桥片通信，扩展出VGA、SATA、PCIE、USB、AUDIO等接口。x86+桥片处理器架构的核心模块主要运行Windows XP/Windows 7操作系统，满足雷达终端最基本的操作功能。同功能性能对标的国产化核心模块采用龙芯MIPS架构和飞腾ARM架构，运行中标麒麟操作系统。龙芯核心模块选用最新一代的龙芯3A3000处理器+7A1000桥片，作为核心模块的核心处理和接口扩展。飞腾核心模块围绕飞腾的ARM FT1500A设计，FT1500A处理器兼容ARM V8指令集，集成4个1.5GHz基本频率的FTC660内核，最大功耗15W。龙芯核心模块和飞腾核心模块适用于国产化雷达终端产品。针对实时控制、长续航、多网络功能等需求，核心模块推出以PowerPC+FPGA处理器架构的低功耗模块方案，在同规模操控和处理任务的基础上，功耗低至x86+桥片架构的1/3。 PowerPC处理器选用恩智浦公司的P2041NX处理器，4个e500MC内核，单核运行频率1.5GHz，内部集成了1个万兆网、5个千兆网络、2个PCIE 2.0和2个SRIO 1.3，可同时连接多个设备进行通信。同架构PowerPC处理器还可以选择国产化C9000平台，性能约为恩智浦P2041的1/4。PowerPC+FPGA处理器架构的核心模块运行Vxworks 或国产道、天脉操作系统，具有实时数据处理、启动速度快、任务实时调度等特点。

便携式雷达终端接口模块实现数据和信号的交互。将外部数据和信号通过圆形航空连接器汇入终端内部，再通过模块印制板连接器传输至通用化载板，再由载板导入至核心模块。相反，核心模块数据通过通用化载板导入至接口模块印制板，再有接口模块上圆形航空连接器导出至外部分系统。外部分系统有，雷达发射、接收、频踪、伺服、信息处理、北斗定位定向、电台通信等，外部分系统通过外部网络交换机实现与便携式雷达终端的交互，同时预留RS422、RS232、CAN与其他接口类型的分系统进行数据交互。接口模块可通过通用化载板引入2路千兆以太网口，若需要更多网口，则需要通过通用化载板引入的PCIE接入网络控制器进行扩展。网络控制器选用Intel 的WG82754L，与处理器之间接口为PCIE 1.1，内部集成了千兆以太网物理接口层。接口模块对外引出的RS422、RS232通过通用化载板引入的PCIE接入串口控制器，再外接RS422、RS232的收发器进行扩展。串口控制器选用EXAR的XR17V358，最多可扩展8路UART。接口模块对外引出的CAN接口通过接口模块上的PCIE转LOCAL BUS控制器、快速可编程门阵列即FPGA、CAN控制器和CAN收发器实现。模块接口上的PCIE先转成LOCAL BUS(一种通用32位并行总线)，再将LOCAL BUS 接入FPGA，FPGA再与CAN控制器连接,CAN控制器引出TTL信号进入CAN收发器，完成CAN节点转换。PCIE转LOCAL BUS桥控制器选用PLX的PEX8311，集成了32位地址、数据的LOCAL BUS，总线时钟66MHz，扩展出的32位LOCAL BUS 接入FPGA。FPGA选用XILINX的XC6SLX25，IO管脚为226个，逻辑单元为24000 个，块内存100KB。FPGA按照一定时序与CAN控制器进行通信，完成CAN节点的控制。CAN控制器选用MCP2515，与FPGA之间接口为SPI，通信速率为10MHz，支持CAN 2.0B技术规范，带有接收缓冲、ID屏蔽和滤波功能，CAN速率最高为1Mb/S。 CAN收发器选用ADM3053，内部集成了磁耦合隔离和电源隔离，实现外部接口和内部控制收发的电气隔离，对接口模块上接口电路起一定的保护作用。

便携式雷达终端运行一套完整的雷达终端操控软件，完成雷达操控和信息处理。雷达操控完成雷达的参数设置、方位的标定，完成雷达的侦查、校射界面、对空监视跟踪目标、弹丸飞行航迹的界面显示，原始视频、状态、命令、目标数据的存储及回放、数据通讯、雷达系统的工作状态显示、雷达故障检测状态的显示等。信息处理完成射程修正、地图处理、情报处理、应急射击指挥、地图标绘等。所述便携式雷达终端实现了雷达的操作控制、目标信息显示及处理。

结合雷达终端图示，将雷达终端具体工作流程描述如下：

第一步，系统上电之后，接口模块通过GBE、RS422、RS232或CAN接口接收外部分系统(如雷达发射、接收、频踪、信息处理、伺服、北斗定位定向、电台通信等) 的数据，并通过接口模块上数据转换电路转换为PCIE接口上数据，引入通用化载板，上传至核心模块。

第二步，核心模块上CPU处理器运行操作系统，并通过PCIE接口接收来自接口模块引入外部分系统信息数据。数据处理应用软件运行在操作系统智商。CPU处理器通过对应的协议格式将从分系统获取的数据进行格式变换，并将其状态显示在雷达终端的人机交互界面上。

第三步，雷达终端操作人员通过人机交互界面查看外部分系统状态，使用雷达终端上的键盘鼠标组合，在操控应用软件触发操控命令。应用软件将操控命令转换为协议命令，将命令发给接口模块外的各个分系统，实现对各个分系统的初步控制。与此同时，核心模块上CPU对信息处理分系统发来的目标数据进行处理，完成目标跟踪处理、视频数据处理、目标识别处理，实现雷达系统控制计算、弹道外推、高程修正等算法，将算法量化后与目标轨迹、跟踪视频一起显示在人机交互界面上。

第四步，雷达终端操作人员根据雷达的显示特性及作战要求，通过人机交互实现对雷达的二次控制。

雷达终端在车舱内部和户外的操作步骤一致。在户外操作时，操作人员首先要在车舱内简易拆下雷达终端，携带至户外，从车舱内接好中继器、通讯电缆或无线组网电台。到达掩体后，简易搁置，并接好通讯电缆或无线组网电台，系统上电后查看通讯接口连接成功即可。

本实用新型以多款处理器为硬件平台选择，结合平台适配操作系统和外部接口，充分考虑了不同场景下雷达终端的要求和特点，提出了一个可快速更换、迭代的便携式雷达终端解决方案。整个方案以雷达终端的模块化、通用化和便携式为终端，提供了多种平台选择，紧密结合雷达终端的应用特点，开发了安全、可靠、操作便捷的人机交互界面。其中，硬件设计方案提出了有高性能X86处理器+桥片、PowerPC处理器+FPGA协处理器、国产化MIPS处理器+桥片和国产化ARM处理器+协处理器等多种架构。具体包括了多种CPU处理器的设计开发技术、接口扩展及操作系统的应用。

接口扩展以PCIE为主要接口，实现了对外各种标准的总线及接口。常用的总线和接口包括：GBE、RS232、RS422、RS485、CAN。如有需要，也可扩展视频采集接口如PAL、DVI、SDI、CameraLink等。

雷达终端软件开发主要包括雷达操控界面开发、雷达信息显示界面开发和雷达数据处理专用算法的开发。

便携式雷达终端对雷达进行操控可分为两部分。

一部分是雷达的参数设置，其流程如下：

雷达终端接口模块接收各个分系统的状态参数和信息数据，进行接口转换，发给核心模块。核心模块对数据进行解析和重组，提取有用信息。在操作系统的调度下，终端软件将解析后的数据以图形、参数的形式展现给操作人员。操作人员利用键盘鼠标组合将参数设置的控制指令输入到软件人机交互界面上。应用软件根据参数设置的控制指令整理控制协议发给接口模块。接口模块接收数据后经过接口转换，分发给各个分系统，实现雷达的参数设置。

另一部分时目标信息处理及显示，其流程如下：

雷达终端完成对雷达的参数设置控制后，雷达的信息处理分系统将处理后的目标信息数据通过雷达终端外部接口，发给接口模块。接口模块经过接口转换，将信息数据发给雷达终端的核心模块。在操作系统的调度下，终端软件将目标信息以图形、参数的形式展现给操作人员。操作人员控制雷达各个分系统，实现对雷达目标的捕获、跟踪和校射等响应操作。

模块化的便携式雷达终端主要包含以下几个模块：

a)接口模块

提供模块化的便携式雷达终端与雷达各个分系统的数据通路，和接口转换。实时获取雷达指令和数据，通过接口控制电路转换将GBE、RS422、RS232、RS485或CAN 接口为PCIE接口，实现与核心模块CPU的数据交互。接口模块为模块化部件，提供多种接口规格，可与不同需求不同场景的雷达分系统进行通信交互。多种规格尺寸大小相当，可在一部模块化的便携式雷达终端上快速更换和维护。

b)通用化载板

通用化载板为核心模块提供了基本的输入、输出和存储设备。核心模块通过SATA接口与载板上的mSATA硬盘进行文件读写操作，支撑操作系统的存储和数据的读写。通过PCIE接口和通用化载板连接器与接口模块进行数据的交互。通过载板上的LVDS 和背光等接口实现了显示屏模组的正常工作，通过USB接口实现了和键盘鼠标组合的操作，完成了输入设备的正常操作，完成了操作系统界面的人机交互和应用软件的操控显示。此外，通用化载板向核心模块提供工作的基本电源，提供接口使电池完成供电和SMBUS通信。通用化载板为通用化部件，可以与多种规格的接口模块和核心模块搭载，实现雷达终端的多样化。

c)核心模块

核心模块位于通用化载板上，和通用化载板之间通过若干核心模块固定铜柱进行固连，通用化载板连接器位于通用化载板上，且和核心模块印制板连接器对接，利用双220pin的COME连接器，以载板-模块Tower式固定。核心模块上方还设有盖板，盖板上设有散热凸块和铜管。

核心模块作为模块化的便携式雷达终端，提供了安全可靠的处理平台。采用了高性能、低功耗的处理器，搭载国产优质的内存颗粒。核心模块为模块化部件，提供了围绕X86(Intel i7-3555LE)、MIPS(龙芯3A3000)、ARM(飞腾FT1500A)、PowerPC(恩智浦P2041和国芯C9000)等国内外流行架构处理器打造的多种规格的硬件平台，遵循 COMe标准(COMExpress® Module Base Specification)，按照Type6Compact机械结构设计，统一了电气接口和机械接口。在较为紧凑的空间内实现了计算机的基本功能。雷达终端从外部看，接口模块、核心模块和电池组模块为可拆卸、现场更换类模块组件。其中核心模块遵循COMExpress®Module Base Specification标准(简称 COME)TYPE6定义、Compact机械结构设计。核心模块以X86、ARM、PowerPC、MIPS等国内外处理器架构进行多元化设计，完成不同需求、不同场景的多元化功能服务。其中以X86架构的核心模块以X86处理器+桥片为主要核心器件，完成核心模块的运算处理、系统任务调度等功能。通过X86处理器的DDR3总线完成核心模块的板载内存设计，默认板载4GB，通过更换内存颗粒最高可支持8GB。X86处理器与桥片之间以DMI高速差分总线互联，完成DVO、GBE、SATA、USB、PCIE、LPC和HDA等接口的扩展。为COME 遵循标准，桥片对外接口如DVO、GBE、LPC，通过接口转换器、网络控制器、EC嵌入式控制器等接口电路，转换成COME核心模块的LVDS、VGA、1000BASE-T、SMBUS、UART、 FAN IN/OUT等接口。所有接口通过COME双220pin连接器对外引出。因遵循COME标准，核心模块主供电为DC12V，待机SBY电源5V，通过模块Button、RESET、PBRESET、 LID、SLEEP等信号，完成核心模块的电源序列转换和载板上外围设备的电源控制。为使核心模块在宽温范围内正常工作，也为核心模块的器件导热简单易实现，特意将核心模块上发热量大的主要器件如处理器、桥片、主电源芯片、电源电感器等放置在模块顶部，将其他器件放置在如EC控制器、网络控制器、接口转换器、时钟、电源时序控制器等放置在模块底部。因满足内存颗粒布局和走线，将模块顶部和底部均放置内存颗粒芯片。为遵循COME标准，模块设计时特意将双220pin连接器安放在模块底部，与通用化载板按照特定位置进行安装对接。

当需要更换核心模块，步骤如下：

a)从终端后盖拆卸核心模块盖板上螺钉，取下核心模块盖板；

b)拆卸核心模块固定铜柱上的螺钉，按照一定力度和技巧，从通用化载板上剥离核心模块；其中所述若干核心模块固定铜柱轴线相互平行，固定铜柱轴线与核心模块所在平面相互垂直。

c)固定铜柱不变，仍然紧固在通用化载板上；

d)将所需更换的核心模块按照固有的接口位置按压在通用化载板上，装好固定铜柱上的螺钉并紧固；

e)盖好核心模块盖板，并紧固螺钉。

d)锂离子电池组

锂离子电池组为模块化的便携式雷达终端提供了户外便携使用时的供电保障。电池组以宽温18650电芯为基本原件，设计了四串多并的高电压电池组。电池组内集成了保护器和电源控制器，为锂离子电池组提供前端保护。电池组集成了电池电量计，通过SMBUS接口将电池信息上报给核心模块，核心模块通过操作系统调度和系统插件获取电池状态。在低电量时，插件会以操作界面显示和声音提示告知操作人员电池电量过低。锂离子电池组为模块化部件，提供了6小时续航和3小时续航两种规格，配套两种长度不同的电池托架，其外壳的宽度、厚度和接口完全一致。

e)显示屏模组

显示屏模组作为雷达终端的输出设备，显示操作系统人机交互界面和雷达终端的操控和信息处理软件。

f)键盘鼠标组合

键盘鼠标组合作为模块化雷达终端的输入设备，采集人机交互时的按键键值，通过USB的HID协议上传至核心模块上的CPU。

g)电源滤波模块

电源滤波模块设计输入电压为18～36V，输出电压24V，额定功率100W，输入与输出电源隔离，隔离电压为DC1000V。模块的输入电源进行反接保护、欠压保护、过压保护。在输入电源反接时，电源滤波模块的反接保护电路阻止了电源反向流向，避免了因电源反接造成的模块化终端内部电气部件的损坏；在输入电源欠压或过压时，欠压或过压保护电路起效，避免电源因拉偏造成后级电路损坏。

Claims (9)

1.一种模块化的便携式雷达终端，其特征在于，包括电源滤波模块、电池组模块、接口模块和通用化载板；所述四个模块集成在笔记本上，其中电池组模块、通用化载板模块和电源滤波模块均位于笔记本壳体内部，接口模块位于笔记本壳体侧部；工作模块位于通用化载板上，在笔记本壳体底部对应电池组模块和通用化载板上的工作模块处均设计为开窗盖板，在笔记本壳体侧部安装接口模块对应位置处开有通槽；

接口模块上设有第一印制板对插连接器，通用化载板模块上设有第二印制板对插连接器；接口模块通过第一印制板对插连接器与通用化载板模块上的第二印制板连接器相互插接，电池组模块通过软线与通用化载板模块连接供电和通信，电源滤波模块通过自身对外的电源接口，经过转换-隔离-滤波，通过自身电缆和印制板-线缆接口，将纯净的电源传输至通用化载板；

当需要更换电池组模块、核心模块或接口模块时，只需拆卸电池组模块、核心模块或接口模块对应的开窗盖板后，将电池组模块、核心模块或接口模块进行插拔取下，无需拆卸笔记本整面机壳和限位部件。

2.如权利要求1所述的一种模块化的便携式雷达终端，其特征在于，所述接口模块包括结构面板、圆形航空连接器、若干转换电路和第一印制板对插连接器；结构面板插入笔记本壳体的通槽中，面板上设有若干转换电路，面板外侧固连有圆形航空连接器，内侧设有第一印制板对插连接器；圆形航空连接器和外部分系统连接，接收外部分系统数据，经转换电路转换为PCIE接口上数据，并通过第一印制板对插连接器引入通用化载板。

3.如权利要求1所述的一种模块化的便携式雷达终端，其特征在于，所述第一印制板对插连接器为进口Samtec的MPSC-01-80-01-7.70-01-L-V-LC连接器。

4.如权利要求1所述的一种模块化的便携式雷达终端，其特征在于，所述第二印制板连接器为进口Samtec的MPTC-01-80-01-01-03-T-RA-LC连接器。

5.如权利要求4所述的一种模块化的便携式雷达终端，其特征在于，所述MPTC-01-80-01-01-03-T-RA-LC连接器的电源接口定义为：电源接口为E片区和F片区，其中两个片区各有1个针脚，定义为接地。

6.如权利要求4所述的一种模块化的便携式雷达终端，其特征在于，所述MPTC-01-80-01-01-03-T-RA-LC连接器上的信号接口定义为：电源接口为A、B、C、D片区，其中A、B、C和D片区各有20个针脚，其中A、B、C和D的1～2，是2路USB HOST接口，A1为VBUS1，B1为DM1，C1为DP1，A2为VBUS2，B2为DM2，C2为DP2，D为GND；

A、B、C和D的3～5，是VGA输出接口；3的A、B、C是R、G、B三色模拟信号输出；4的A和C是行同步和场同步；5的A和C是EDIO识别接口的DDC_SCL和DDC_SDA；其余为GND；

A、B、C和D的6～9，是DVI输出接口；6～9的A和B分别是数据发送2、1、0和时钟差分对；C为GND；D6和D7是EDIO识别接口的DDC_SCL和DDC_SDA；D8是DDC_5V，用于EDID设备的电源供给；D9是热插拔检测，高电平有效；

A、B、C和D的10～13，是2路10/100/1000M BASE-T以太网接口；10的A、B、C、D和11的A、B、C、D分别是第一路以太网的4组差分对，低位开始；12的A、B、C、D和13的A、B、C、D分别是第二路以太网的4组差分对，低位开始；

A、B、C和D的14～15、17～18、19～20，分别是3路PCIE 2.0×1接口，14～15是PCIE1，17～18是PCIE2，19～20是PCIE3；A14和B14、C14和D14、A15和B15分别是PCIE1的数据发送、时钟和接收的差分对，A14、C14和A15分别为各差分对的正极信号；A17和B17、C17和D17、A18和B18分别是PCIE2的数据发送、时钟和接收的差分对，A17、C17和A18分别为各差分对的正极信号；A19和B19、C19和D19、A20和B20分别是PCIE3的数据发送、时钟和接收的差分对，A19、C19和A20分别为各差分对的正极信号；14～15、17～18、19～20的其余信号为GND；

A16是PCIE外设的复位信号；C16是PCIE外设向主处理器发送的唤醒信号；16上的B和D为GND。

7.如权利要求1所述的一种模块化的便携式雷达终端，其特征在于，所述电源滤波模块包括机壳、电源输出线、电源圆形航空连接器、电源滤波器和隔离电源模块，其中电源滤波器和隔离电源模块位于机壳内，电源圆形航空连接器和电源输出线位于机壳外；外部电源通过电源圆形航空连接器与电源滤波模块连接，经过电源滤波器和隔离电源模块的电源转换，将滤波后的纯净电源输出至电源输出线；电源输出线接至通用化载板上，为通用载板和通用载板上的核心模块供电。

8.如权利要求1所述的一种模块化的便携式雷达终端，其特征在于，所述通用化载板上的工作模块为核心模块，核心模块和通用化载板之间通过若干核心模块固定铜柱进行固连。

9.如权利要求1所述的一种模块化的便携式雷达终端，其特征在于，所述核心模块对应的开窗盖板包括散热凸块和铜管，且二者相互连接，能够将核心模块热量快速导至机箱其他部位。

Images