[发明专利]基于ARM与FPGA架构的T/R组件控制与监测方法

说明书

本发明属于雷达与控制保护领域，主要涉及相控阵雷达体系中TR组件的故障监测和控制保护方法，其中包括T/R组件的主控保控制监测、操控故检、频综操控故检和电源故检。单独模块均可以进行自检并响应故障，及时采取自保护措施。主控保模块通过轮询方式收集各级模块的状态信息和故障信息，完成故障诊断，判断是否采取二次保护措施，最后集中上报信息。采取这种逐级查询、实时响应、集中诊断、统一上报的控制保护方法，最大限度地降低模块响应故障的时间开销，确保了各模块工作的安全可靠，提高了强电磁干扰环境下的信号稳定性。

技术领域

本发明属于雷达控制保护领域。

背景技术

目前，在通用化测试和故障检修方面，国内与先进国家还存在较大差距，这表现为：缺乏规范化的标准、监测范围小、技术手段落后、不具备兼容能力、系统扩容能力差、故障诊断效率低等，给研发生产、调试验证、保障维修带来一系列问题。据相关研究，先进的故障监测技术能够大大提高维修效率，故障隔离率提高30％以上，并且节省20％以上的后续维修经费，先进的故障监测系统能够有效提高和保障系统性能，因此越来越受到国家的重视并不断发展。有源相控阵雷达天线阵面的每一个天线单元通道中均含有源电路，对于收发合一的相控阵天线而言，则是T/R组件。阵列天线组成复杂，这给故障点的锁定和故障原因的排查增加了难度，要确保整个系统的正常工作，需要对各个模块的工作指标进行实时监测，能够分析故障原因，迅速采取对应的保护措施。这种故障监测系统应当能够应对可能出现的强电磁干扰环境，具备较强的鲁棒性。因为内部模块数量众多，对模块状态的监测应当尽量减小系统体积和额外的通信设备开销，传统T/R组件故障监测和控制采取通信底层为以太网的方式，需要增加额外的网络设备，进一步增大了系统的复杂度，而且当集中式交换机一旦遭到破坏，所有设备的故障监测瘫痪。CAN总线作为一种现场总线，能够有效支持分布式通信和实时控制，具有可连接设备多和抗干扰性强等优点，可扩充能力强，同时不需要额外的设备支持，适合应用于设备故障监测和控制场景中。

本发明基于ARM和FPGA架构，提出了一种有效的针对T/R组件的故障监测方法，在通信方式上采取CAN和以太网结合的方式，内部对故障等级进行归纳分类，保护方法上分级设置，能够完成对T/R组件的实时监测与保护，状态和故障信息能够及时反馈至上位机显控台。

发明内容

本发明要解决的技术问题是针对现有技术的不足，提出一种对T/R组件实时监测与控制保护方法。

该方法实现了对TR组件的实时监控，对控制命令的实时响应，并能及时定位T/R故障组件，锁存故障状态信息，方便有效，大大节省了人力成本和时间成本。为了解决目前难点，本发明采用基于ARM处理器和FPGA处理器通过监测总线对阵列天线中多个T/R组件进行故障和状态收集、监测、记录和上报，对故障等级进行分类，采用二级保护处置措施，实现T/R组件的控制保护。监测与控制模块采用ARM处理器和FPGA处理器架构，可以对T/R组件进行在线实时监测，实时地上报T/R组件的故障和状态信息，并采取相应的保护措施，避免T/R组件的损坏，可以快速地定位T/R组件中具体元器件的故障，进而快速地解决问题，保障整个系统稳定地的运行。为了减少故障和状态信息传输过程中受到通信链路故障的影响，通信底层采用CAN和以太网的方式，为提高CAN总线的可靠性，采取冗余设计，采用完整的两条CAN总线同时工作，当其中一条CAN总线发生故障时，能够进行切换，系统功能不受影响。