CN215494612U - 退役雷达智能化改装装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提出退役雷达智能化改装装置，以解决雷达实体靶标采用退役雷达不支持远程控制的技术问题。包括串接在雷达系统本地面板和被控设备之间的改装单元；改装单元包括系统电源、MCU模块、通讯模块、模拟采集模块、模拟输出模块及继电器模块；继电器模块包括开关控制通道和模拟量控制通道，用于本地控制和远程控制的切换；模拟采集模块用于实时采集面板上电压和电流信号及增益调节输出信号，并发送到远程控制系统；模拟输出模块用于对被控设备进行模拟量调节；通讯模块用于MCU模块与各功能模块之间、MCU模块与远程控制系统、改装单元其他机箱、被控设备之间的通讯。

Description

退役雷达智能化改装装置

技术领域

本实用新型涉及雷达的改装装置，具体涉及一种退役雷达智能化改装装置。

背景技术

目前，依照演练贴近实战化的实际需求，固定靶标和电子靶标已不能适应实战化训练，雷达实体靶标已越来越多地应用到训练中，训练中雷达作为靶标会被击毁，而现场不能有工作人员，需远程控制实现。现有的雷达改装装置主要是把现有雷达改装为靶标，改造方式简单易行，但采用现有雷达改装为靶标的代价太大，成本无法接受。若采用退役雷达可大大降低成本，但退役雷达不支持远程控制，需要一种应用于退役雷达的改装装置。

实用新型内容

本实用新型的目的是解决雷达实体靶标采用退役雷达不支持远程控制的技术问题，提出退役雷达智能化改装装置，可同时支持本地和远程控制。

为了实现上述目的，本实用新型所采用的技术方案是：

一种退役雷达智能化改装装置，其特殊之处在于：

包括串接在雷达系统本地面板和被控设备之间的改装单元；所述本地面板包括遥控面板、操纵面板及键鼠面板；

所述改装单元包括串接在遥控面板和被控设备之间的遥控机箱、串接在操纵面板和被控设备之间的操纵机箱，以及串接在键鼠面板和被控设备之间的1个或2个键鼠机箱；

所述遥控机箱、操纵机箱及键鼠机箱均包括系统电源、MCU模块、通讯模块、模拟采集模块、模拟输出模块及继电器模块；

所述MCU模块通过本地总线分别与通讯模块、模拟采集模块、模拟输出模块及继电器模块连接；

所述系统电源通过电源总线分别与MCU模块、通讯模块、模拟采集模块、模拟输出模块及继电器模块连接。

进一步地，所述继电器模块包括开关控制通道和模拟量控制通道；

所述开关控制通道包括继电器与本地面板开关组成的多个组合开关，用于本地面板开关与远程控制开关的切换；

所述模拟量控制通道与模拟采集模块或模拟输出模块连接，用于本地模拟量控制和远程模拟量控制的切换。

进一步地，所述组合开关包括继电器与单刀单掷开关、单刀双掷开关、双刀三掷开关、按钮开关及旋转开关分别组合形成的单刀单掷组合开关、单刀双掷组合开关、双刀三掷组合开关、按钮组合开关及旋转组合开关；

所述单刀单掷组合开关包括工作方舱总电源开关、收发系统总开关及1～5路发射机高压开关；

所述单刀双掷组合开关包括P显距离标志开关、P显方位标志开关、P显工作或仿真标志开关、P显偏心显示开关、P显100KM量程开关、P显200KM量程开关、P显370KM量程开关、XX信号选择开关、XS信号选择开关及DJ信号选择开关；

所述双刀三掷组合开关包括天线车座转动开关；

所述按钮组合开关包括电站信号按钮开关；

所述旋转组合开关包括具有开关逻辑顺序的停止/启动/工作旋转开关。

进一步地，所述模拟采集模块包括模拟采集电路及AD转换电路；所述模拟采集电路用于本地面板上电压和电流显示及增益调节输出模拟信号的采集；所述AD转换电路用于将采集的模拟信号转换为数字信号后送入MCU模块。

进一步地，所述模拟输出模块包括DA转换电路及模拟量调节电路；所述DA转换电路用于将MCU模块输出的数字信号转换为模拟信号；

所述模拟量调节电路用于对被控设备进行模拟量调节，包括信号增益调节电路、辉亮调节电路和射频增益调节电路；所述信号增益调节电路采用运算放大电路输出；所述辉亮调节电路采用三极管放大电路输出；所述射频增益调节电路通过调节电阻矩阵实现射频回路的电阻调节，采用调节电阻矩阵的控制方式简单，容易安装，且实现成本低。

进一步地，MCU模块的主控芯片采用高性能微控制器STM32F429；

为了满足系统对模拟量的采集精度和输出精度的要求，所述AD转换电路的AD芯片采用ADS8688；所述DA转换电路的DA芯片采用TLV5638Q；

所述调节电阻矩阵的调节档位有128个，调节步进为75Ω，最小电阻为75Ω，最大电阻为9675Ω，完全可以满足系统对射频回路的调节精度要求。

进一步地，所述通讯模块的通讯接口包括以太网接口、CAN接口、RS422接口和RS232接口；

所述以太网接口实现MCU模块与远程控制系统的通讯，所述CAN接口实现MCU模块与改装单元其他机箱之间的通讯；所述RS422接口实现MCU模块与各模块之间的通讯，所述RS232接口用于调试，实现MCU模块与被控设备之间的通讯。

进一步地，所述遥控机箱、操纵机箱及键鼠机箱设置在对应的遥控面板、操纵面板及键鼠面板后面的空间。

进一步地，为了连接方便，所述遥控面板、操纵面板及键鼠面板与对应遥控机箱、操纵机箱及键鼠机箱之间分别采用航插线缆连接；所述遥控机箱、操纵机箱及键鼠机箱与被控设备之间分别采用航插线缆连接。

本实用新型的有益效果是：

1)本实用新型退役雷达智能化改装装置，加装在退役雷达系统上，在不更改原有雷达结构状态的情况下，实现兼顾本地操作和远程操作的功能；该装置具有性能稳定，抗干扰能力强，安装维护方便，成本低的特点。

2)本实用新型的遥控机箱、操纵机箱及键鼠机箱采用继电器与面板上的单刀单掷开关、单刀双掷开关、双刀三掷开关、按钮开关及旋转开关等多种开关组合改装形成组合开关，用于雷达系统本地控制和远程控制的切换，设计简单，易实现。

3)本实用新型采用电路模拟方式实现面板上电压电流显示和增益调节输出的模拟采集，以及增益调节按钮等的模拟输出功能，模拟采集模块和模拟输出模块的模拟电路采用了抗干扰设计，输出调节简单、可靠性高；模拟采集模块对面板上信号进行实时采集，并发送到远程控制系统，作为远程控制增益调节的初始值，远程控制系统发出模拟量调节指令，控制模拟输出模块输出相应的控制信号，对被控设备进行模拟量调节，可保证系统实现本地控制和远程控制的无缝切换。

4)本实用新型中模拟输出模块的射频增益调节通过开关控制调节电阻矩阵完成射频回路的电阻调节，设计简单，容易安装，实现成本低。

5)本实用新型中键鼠机箱通过模拟键盘和鼠标的移动功能，可根据远程控制系统发送的控制指令，输出对应本地的编码脉冲或ASCII码，既保留了原有键鼠功能，又可以远程控制替代本地的键鼠功能。

附图说明

图1为本实用新型中遥控机箱结构框图；

图2为本实用新型中遥控机箱的系统电源原理框图；

图3为本实用新型中单刀单掷组合开关示意图；

图4为本实用新型中单刀双掷组合开关示意图；

图5为本实用新型中双刀三掷组合开关示意图；

图6为本实用新型中停止/启动/工作旋转组合开关逻辑图；

图7为本实用新型中模拟输出模块辉亮调节的实现电路图；

图8为本实用新型中模拟输出模块电阻矩阵示意图；

图9为采用本实用新型改装的雷达系统架构示意图。

附图标记说明：

1-系统电源，2-MCU模块，3-继电器模块，4-模拟采集模块，5-模拟输出模块，6-通讯模块，7-单刀单掷开关，8-单刀双掷开关，9-双刀三掷开关，10-旋转开关。

具体实施方式

为了更清楚地说明本实用新型的技术方案，下面结合附图和具体实施例对本实用新型进行详细说明。

本实用新型为了保持退役雷达系统设备的完整性，在原有线路上串联改装单元。原有的各本地面板和被控制设备通过航插线缆连接，并且面板后面有一定的空间放置改装单元，这样就可以断开原有的航插线缆，把它先连接到改装单元上，然后再由改装单元连接到相应的本地面板上。

改装单元增加了一个网络控制通道，类似一个三通阀，既承担着原有的控制回路，又可以通过控制程序进行远程控制。改装单元在控制中遵循本地优先级大于远程优先级，本地控制动作和反馈结果实时更新到远程控制系统，远程控制系统可以无缝接管本地控制。改装单元串接在雷达系统本地面板和被控设备之间，改装单元包括1个遥控机箱、1个操纵机箱及2个键鼠机箱，其中遥控机箱是主装置，通过CAN网络分别控制着1个操纵机箱和2个键鼠机箱。

改装单元的设计主要针对系统控制中的开关量，模拟量，数字编码等信号进行。开关量主要是面板上的按钮、普通开关、组合开关、旋转开关等，开关量的功能改装通过增加继电器代替原有开关，根据单刀、双刀、触点等开关量采用继电器设计不同的组合替代，实现相同的功能。模拟量主要是面板上的电压电流显示(模拟输入)，增益调节(模拟输出)按钮等，模拟量改装主要实现功能是，通过电路模拟实时采集面板上的电压电流显示和增益调节输出信号，并发送到远程控制系统；当使用本地信号时，通过继电器切换到本地面板工作，本地面板直接进行模拟量调节；当需要远程时，通过继电器切换到改装单元设计的通道中，远程控制系统将接收到的增益调节信号作为初始值，发出模拟量调节指令，改装单元通过电路模拟实现面板上增益调节输出功能，对被控设备进行模拟量调节。数字编码信号主要是指键盘和鼠标发送的指令信号，改装单元串在链路中，当本地工作时，实时解析操控动作的编码信号传输给被控设备，并把信号转发给远程控制系统；当远程时，远程控制系统把指令通过改装单元直接发送给被控设备，实现与本地键盘和鼠标相同的控制。

如图1所示，为遥控机箱的结构框图，其它机箱的设计基本相同。遥控机箱包括系统电源1、MCU模块2、继电器模块3、模拟采集模块4、模拟输出模块5及通讯模块6等。

(1)系统电源

如图2所示，为系统电源1的设计原理框图。为了提高改装单元的可靠性和安全性，提高系统抗干扰能力，系统电源1主要分为内部电源和外部电源，系统电源1从外部端子上取DC26V为整个系统供电，内部电源主要使用5V、3.3V和2.5V电源，采用了DC-DC隔离电源把外部输入DC26V变为5V，再将5V电源转换为3.3V和2.5V。外部电源主要给模拟器件供电，要求纹波更小更稳定，所以采用线性电源将DC26V转换为15V和5V供电。

(2)MCU模块

MCU模块2的电路主要是基于ST(意法半导体)的一种高性能微控制器STM32F429设计开发的。该MUC具有低功耗高性能，带有FPU的

32位

-M4 CPU，和在Flash存储器中实现零等待状态运行性能的自适应实时加速器(ART加速器^TM)，其主频高达180MHz，MPU能够实现高达225DMIPS/1.25DMIPS/MHz(Dhrystone 2.1)的性能，具有DSP指令集。另外，采用丰富的接口，如三个I2C、六个SPI、四个USART、两个CAN、以太网和摄像头接口等。本实施例中，MCU模块2设计有IO口控制继电器，以太网口用于和服务器连接，SPI口分别连接网络接口芯片、AD、DA采集芯片。CAN接口用于设备之间通讯，串口用于调试等，同时也预留了多个通讯接口。

(3)继电器模块

继电器模块3包括开关控制通道和模拟量控制通道。

开关控制通道包括继电器与本地面板开关组成的多个组合开关，用于本地面板开关与远程控制开关的切换。

开关控制通道设计主要针对本地面板上的开关，一共有四种开关：工作方舱总电源开关，收发系统总开关，1～5路发射机高压开关均为拨动开关，即单刀单掷开关7；P显距离标志开关，P显方位标志开关，P显工作/仿真标志开关，P显偏心显示开关，P显100KM量程开关，P显200KM量程开关，P显370KM量程开关，XX信号选择开关，XS信号选择开关，DJ信号选择开关为琴键开关，即单刀双掷开关8；天线车座转动开关为双刀三掷开关9；电站信号按钮为按钮开关，非自锁触点类型，按钮开关的设计是在原有开关上并上一个开关。改装后的单刀单掷组合开关如图3所示，双刀三掷组合开关如图4所示，双刀三掷组合开关如图5所示，其中，单刀单掷开关7、单刀双掷开关8、双刀三掷开关9为本地面板上的开关，其余为继电器开关。

另外，停止/启动/工作旋转开关10的逻辑比较复杂，而且顺序有严格要求，最重要的是在雷达启动或工作中，远程要无缝接替控制，所以必须有一套准确可靠的逻辑控制，改装后的旋转组合开关的控制逻辑如图6所示，其中旋转开关10为本地面板上的开关。

控制逻辑包括远程控制和本地控制，远程/本地的切换过程如下：

本地到远程：K17高、K33高(默认断开K18低、K32低、K19低)；

远程到本地：K17低、K33低(默认断开K18低、K19低、K32低)；

停止:(远K17高、K33高)K18低、K32低、K19低；

启动:(远K17高、K33高)K18高、K19低、K32高；

工作:(远K17高、K33高)K18高、K19高、K32高。

模拟量控制通道与模拟采集模块4或模拟输出模块5连接，用于本地模拟量控制和远程模拟量控制的切换。

(4)模拟采集模块

模拟采集模块4包括模拟采集电路及AD转换电路；模拟采集电路用于本地面板上电压和电流信号，以及增益调节输出信号的实时采集；AD转换电路用于将采集的模拟信号转换为数字信号后送入MCU模块2，MCU模块2将采集信号送到远程控制系统。

模拟采集模块4采集的模拟信号主要分为低压信号和高压信号，低压信号模拟采集电路采用12位8路AD采集芯片ADS8688，模块首先使用运放OPA2188进行有源滤波器和信号跟随，再通过分压把电压控制在合适范围内送给AD采集芯片ADS8688管脚，MCU模块2通过SPI接口操控ADS8688，分别读取各个通道采集值。为了提高抗干扰，AD采集采用隔离方式设计，采用高速光耦HCPL-0631对SPI总线隔离。对高压信号模拟采集电路的设计与低压信号模拟采集电路区别在于前端处理不相同，高压信号采用降压差分输入，再进行有源滤波，最后差分输入到AD芯片模拟输入管脚。

(5)模拟输出模块

模拟输出模块5包括DA转换电路及模拟量调节电路。当切换到远程控制时，远程控制系统根据采集的本地面板的增益调节输出的模拟量值，发出模拟量调节指令，通过MCU模块2控制DA输出相同模拟量值的数据，作为初始值，远程控制系统以初始值进行调节，使控制系统实现无缝切换。

DA转换电路将MCU模块2输出的数字信号转换为模拟信号，模拟量调节电路对被控设备进行不同增益量的模拟量调节。DA转换电路采用12位DA芯片，并进行隔离设计；模拟量调节电路包括信号增益调节电路、辉亮调节电路和射频增益调节电路，主要应用于信号增益调节、辉亮调节和射频增益调节等功能。

信号增益调节电路输出信号要求是0～15V的信号，DA芯片采用TLV5638Q，DA输出后再经过运放组成的放大电路作为最终输出信号。

如图7所示，辉亮调节电路和信号增益调节电路有些不同，它的输出范围为-15V～100V，集成运算放大器无法输出该范围的信号，此处设计采用三极管进行信号放大，其中由U43B、R229、R230组成正比例放大电路，由U32A、R314、Q301、R317、R9、R11组成负反馈放大电路。

射频增益调节电路主要是调节射频回路的电阻，通过调节电阻值改变电流，原面板是通过手摇10KΩ的滑动电阻器调节完成，想通过自动化控制滑动电阻器的改装难度比较大，除了电控方面还需要定做相应的机械结构，设计复杂，安装困难，实现成本高。本装置通过开关控制调节电阻矩阵完成射频回路的电阻调节，调节电阻矩阵如图8所示，调节档位有128个，调节步进为75Ω，最小电阻为75Ω，最大电阻为9675Ω。

(6)通讯模块

通讯模块6的通讯接口设计了2路以太网，2路CAN，2路RS422，1路RS232，实现了和远程控制系统、模块之间、系统调试等的通讯。以太网接口用于MCU模块2与远程控制系统的通讯，CAN接口用于MCU模块2与其他机箱之间的通讯；RS422接口用于MCU模块2与机箱内各模块之间的通讯，RS232接口用于调试，实现MCU模块2与被控设备之间的通讯。

另外，键鼠机箱设计完全是模拟键盘和鼠标功能设计，鼠标(一种轨迹球)是通过编码脉冲实现移动和方向控制，键盘是通过发送不同的ASCII编码记录键值。当本地工作时，键鼠机箱把接收到的编码脉冲或者ASCII码同时传输给雷达控制器(被控设备)和远程控制系统。当使用远程时，远程控制系统根据约定的协议发送指令，然后键鼠机箱根据指令控制输出对应本地的编码脉冲或ASCII码，这样既保留了原有键鼠功能，又可以远程控制替代本地的键鼠功能。

本实用新型是针对退役雷达改装的装置，在原有线路上串联改装单元，如图9所示的雷达系统架构图中，在遥控面板与被控设备之间串接遥控机箱，在操纵面板与被控设备之间串接操纵机箱，在键鼠面板与被控设备之间串接键鼠机箱。串接改装单元既不影响雷达系统原有功能，又可实现远程控制，具有性能稳定，抗干扰能力强，安装维护方便，成本低的优点。

以上仅是对本实用新型的优选实施方式进行了描述，并非对本实用新型技术方案的限制，本领域技术人员在本实用新型主要技术构思的基础上所作的任何公知变形都属于本实用新型所要保护的技术范畴。

Claims (9)

1.一种退役雷达智能化改装装置，其特征在于：

包括串接在雷达系统本地面板和被控设备之间的改装单元；所述本地面板包括遥控面板、操纵面板及键鼠面板；

所述改装单元包括串接在遥控面板和被控设备之间的遥控机箱、串接在操纵面板和被控设备之间的操纵机箱，以及串接在键鼠面板和被控设备之间的1个或2个键鼠机箱；

所述遥控机箱、操纵机箱及键鼠机箱均包括系统电源(1)、MCU模块(2)、通讯模块(6)、模拟采集模块(4)、模拟输出模块(5)及继电器模块(3)；

所述MCU模块(2)通过本地总线分别与通讯模块(6)、模拟采集模块(4)、模拟输出模块(5)及继电器模块(3)连接；

所述系统电源(1)通过电源总线分别与MCU模块(2)、通讯模块(6)、模拟采集模块(4)、模拟输出模块(5)及继电器模块(3)连接。

2.根据权利要求1所述的退役雷达智能化改装装置，其特征在于：

所述继电器模块(3)包括开关控制通道和模拟量控制通道；

所述开关控制通道包括继电器与本地面板开关组成的多个组合开关，用于本地面板开关与远程控制开关的切换；

所述模拟量控制通道与模拟采集模块(4)或模拟输出模块(5)连接，用于本地模拟量控制和远程模拟量控制的切换。

3.根据权利要求2所述的退役雷达智能化改装装置，其特征在于：

所述组合开关包括继电器与单刀单掷开关(7)、单刀双掷开关(8)、双刀三掷开关(9)、按钮开关及旋转开关(10)分别组合形成的单刀单掷组合开关、单刀双掷组合开关、双刀三掷组合开关、按钮组合开关及旋转组合开关；

所述单刀单掷组合开关包括工作方舱总电源开关、收发系统总开关及1～5路发射机高压开关；

所述单刀双掷组合开关包括P显距离标志开关、P显方位标志开关、P显工作或仿真标志开关、P显偏心显示开关、P显100KM量程开关、P显200KM量程开关、P显370KM量程开关、XX信号选择开关、XS信号选择开关及DJ信号选择开关；

所述双刀三掷组合开关包括天线车座转动开关；

所述按钮组合开关包括电站信号按钮开关；

所述旋转组合开关包括具有开关逻辑顺序的停止/启动/工作旋转开关。

4.根据权利要求1所述的退役雷达智能化改装装置，其特征在于：

所述模拟采集模块(4)包括模拟采集电路及AD转换电路；所述模拟采集电路用于本地面板上电压和电流显示及增益调节输出模拟信号的采集；所述AD转换电路用于将采集的模拟信号转换为数字信号后送入MCU模块(2)。

5.根据权利要求4所述的退役雷达智能化改装装置，其特征在于：

所述模拟输出模块(5)包括DA转换电路及模拟量调节电路；所述DA转换电路用于将MCU模块(2)输出的数字信号转换为模拟信号；

所述模拟量调节电路用于对被控设备进行模拟量调节，包括信号增益调节电路、辉亮调节电路和射频增益调节电路；所述信号增益调节电路采用运算放大电路输出；所述辉亮调节电路采用三极管放大电路输出；所述射频增益调节电路通过调节电阻矩阵实现射频回路的电阻调节。

6.根据权利要求5所述的退役雷达智能化改装装置，其特征在于：

所述MCU模块(2)的主控芯片采用STM32F429；

所述AD转换电路的AD芯片采用ADS8688；

所述DA转换电路的DA芯片采用TLV5638Q；

所述调节电阻矩阵的调节档位有128个，调节步进为75Ω，最小电阻为75Ω，最大电阻为9675Ω。

7.根据权利要求1所述的退役雷达智能化改装装置，其特征在于：

所述通讯模块(6)的通讯接口包括以太网接口、CAN接口、RS422接口和RS232接口；

所述以太网接口实现MCU模块(2)与远程控制系统的通讯，所述CAN接口实现MCU模块(2)与改装单元其他机箱之间的通讯；所述RS422接口实现MCU模块(2)与各模块之间的通讯，所述RS232接口用于调试，实现MCU模块(2)与被控设备之间的通讯。

8.根据权利要求1至7任一所述的退役雷达智能化改装装置，其特征在于：所述遥控机箱、操纵机箱及键鼠机箱设置在对应的遥控面板、操纵面板及键鼠面板后面的空间。

9.根据权利要求8所述的退役雷达智能化改装装置，其特征在于：所述遥控面板、操纵面板及键鼠面板与对应遥控机箱、操纵机箱及键鼠机箱之间分别采用航插线缆连接；所述遥控机箱、操纵机箱及键鼠机箱与被控设备之间分别采用航插线缆连接。

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