基于THALES,RSM970S型雷达DPC—PC组件功能及其信号流程的分析

【摘 要】DPC是数据处理计算机（Data Processing Computer）的英文缩写。顾名思义，它是整套THALES雷达系统信号处理的核心单元，位于TRC机柜中，包括S模式雷达处理单元（MRP）及S模式雷达通信单元（MRC）两个部分。A、B通道各一个。主要功能为完成接收机传来的回答信号处理、点迹、航迹生成及相关、相关模块的自检及生成故障代码等。

【关键词】DPC-PC;信号处理;BITE

DPC是现代雷达设备重要的组成部分。如果将整套THALES RSM970S二次航管雷达系统比喻成一个健康的人体，那么DPC无疑就是至关重要的“大脑”器官。它承担着系统最重要的信号分析处理功能，在整个信号链中扮演着至关重要的角色。信号经过DPC的处理生成航迹发送给ATC，实现了航迹输出并提供给管制部门使用。与此同时，DPC还负责对整个雷达系统的自检信息进行汇集。在本文中，将首先对安徽空管分局所辖THALES雷达站配备的THALES RSM970S二次航管雷达中DPC设备构成及原理进行介绍，完成其相应的功能描述，之后将阐述雷达信号处理流程。由于S模式在合肥本地尚未使用，因此涉及到S模式信号接收和处理的部分本文将略去，仅介绍常规SSR应答信号的处理流程。

1 DPC物理描述

DPC（Data Processing Computer），即数据处理计算机，其本质可视作专门针对雷达信号数据进行分析处理、计算等操作的一台微型计算机，因此也称作DPC-PC。DPC在逻辑功能上可分为两个部分，S模式雷达处理单元（MRP）及S模式雷达通信单元（MRC）。两者在信号传输上是承接的关系，由MRP对TRC机柜中MMXC过来的回答报告进行处理，将其生成航迹，然后发送给MRC。MRC是对外的通信部分，它将生成好的航点迹发送到ATC或者其他雷达站（多雷达站网络），同时也接收其他雷达信号（多雷达站网络）。

DPC位于THALES RSM 970S雷达系统中的TOM机柜中，是TOM机柜的主设备，完成TOM机柜最主要的航迹输出功能。A、B通道各有一个。DPC前面板上有一左一右两个可打开的金属制小门，左边是散热器，右边是光驱以及复位、开关机开关，以及显示DPC运行状态的LED指示灯。

DPC尾部面板上是多个不同的接口，以实现与外部设备的各种能量供应及信息传递。其中较为重要的是三个网线插口J1、J2和J3，分别连接MDRP、SWITCH SUP和SWITCH 1/2，从而实现信息的内部处理、监控及对外的输出。图1为DPC前面板的外观。

图1 DPC前面板

在机箱内部物理构造方面，DPC-PC主板上装有奔腾四处理器、相应显卡及网卡，处于网络信息安全的考虑及实际业务的需要，原始配置能够胜任DPC进行数据处理的任务，因此目前合肥THALES雷达站仍保留着厂家2007年安装时的原始配置。

2 DPC与外部设备的联系及数据交互

上文已经提及，DPC是整套雷达系统信息处理的核心。以DPC为核心，建立了三个功能不同的局域网，以实现信号处理、信号输出及对系统进行监控。它们分别是以太数据网、信号输出网及监控网。正是通过这三个局域网，DPC才能够与外界，包括TOM机柜和TRC机柜的其余设备进行信息交换，传输指令，输送信号，完成其信息处理的职责。图2为DPC-PC的外部设备系统图：

图2 DPC-PC的外部设备

以太数据网（Gigabit Ethernet LAN）即连接DPC和MMXC的网络，由网线直接连接在彼此的接口上构成。既实现了DPC与MMXC、TOM机柜与TRC机柜的物理连接，也使MRP与MMXC之间能够进行双向数据交换。首先，由MMXC接受处理的应答信号、SSR点迹信息等经过该局域网提供给MRP，进一步将这些信息分配给MRP的子功能模块处理，以完成点迹到航迹的相关工作;其次，MRP作为系统自检的中心，在完成自身以及DPC-PC硬件部分的自检的同时，还通过该局域网接收来自MMXC的自检报告。最后，由于DPC是整套系统的“指令中心”，MMXC所需的、对接收机和发射机的一切控制指令均由MRP编写完成，并由以太数据局域网传送。此外，由MRP实现的点迹位置外推信息也经过该局域网反馈给MMXC。

信号输出网（I/O LAN）实现了整套雷达头系统处理完毕数据向终端部门的输出，由TOM机柜上下两个通道各自配置的两个交换机完成。DPC经过相关后的航迹等信息，通过其对外数据交换的功能模块MPC（Mode S Radar Communication）发送到I/O LAN，传至PLINEs，实现雷达信号的对外输出。两个交换机中的数据可以通过I/O LAN实现交换，从而实现两个通道的数据相互备份。雷达系统是双机热备份工作，一旦通道突然切换，如从A通道切至B通道，可保证A通道的航迹处理信息完整的保留到当前工作的B通道中，实现工作状态的无缝交接。除此之外，I/O LAN还有一个及其重要的功能，实现了对标准UTC时间的引入，即时间节点功能TSF（Time Stamping Function）。两个NTP（Network Time Processor）服务器分别位于两个通道，通过GPS天线接收到的卫星时钟信息，将同步信息引接入I/O LAN，进一步可以上行送至DPC、MDRP及发射机，下行送至PLINEs。NTP服务器内部仍有内部时钟，一旦GPS天线受外部干扰等影响，无法引入精准的外部时钟，NTP服务器可将内部时钟传到I/O LAN中，仍可保证一个比较高的时间精度。

监控网（Supervision LAN）用于对雷达系统运行状态，包括各类实时参数、数据格式的检查测试。该局域网由TOM机柜中的SWITCH SUP交换机构建，实现对本地数据处理的监控，包括两组DPC中的控制及报告信息以及天线编码器的信息等。这些实时数据传至LTM、IRIS设备，通过CBP软件可随时查看，达到对系统正常运行实现监控的目的。

3 DPC功能模块介绍

DPC主要功能按模块划分，可分为波束管理、进程管理、航迹管理、数据链管理、通道自检管理、长环测试管理以及与S模式有关的改进的监视管理和各个外设接口功能的实现等等。如图3所示：

图3 DPC-PC详细功能表

下文将按照应答信号的处理流程，依次对主要的波束管理、进程管理以及航迹管理逐一作介绍。

3.1 波束管理（beam management）

波束管理是DPC处理应答信号的开始。包括了MRP-MMXC接口、下一扇区管理、信号处理等子功能。应答信号经处理后移交至下一功能模块进程管理进行进一步处理。通过对波束中飞机应答信息内容及数量的统计。

3.2 进程管理（scheduling management）

进程管理的作用是整理好已预测的航空器信息，传送给波束管理功能，以便下一扇区进行处理。并接收上一扇区波束扫描到的点迹，分配到MRP的其他功能模块进行进一步处理。其子功能包括等待航空器数据选择功能、时间节点功能等。其主要目的是防止航空器穿越扇区时造成雷达系统出现衔接不畅的情况。当航空器即将穿越扇区，进程管理功能提前准备好波束管理需要的信息，确定下一扇区，预测SSR点迹的信息将被送到波束管理功能模块进行处理。进程管理功能通过NTPS得到卫星传来的外部时钟，将航空器点迹穿越扇区的时间准确送至航迹管理功能和MRC，进行同步处理和延时计算。通过两个NTPS时间的比较，如果时间差超过预设门限值，一个错误代码将送至MRC以表示外部时钟不稳定。时间节点功能的自检报告同样送至通道自检管理功能进行处理。

3.3 航迹管理（track management）

航迹管理的主要目的即实现点航迹的关联，是整个MRP乃至TOM机柜的核心功能模块。同时，也完成航迹参数的更新以及下一次波束扫描预测航空器位置的计算工作。子功能包括点迹输入、航迹形成、数据输出、反射区认定，航迹外推等。通过进程管理功能接收到的SSR点迹信息（包括点迹本身和扇区边缘信息）在航迹管理功能中得到处理。如果扇区边缘信息在最大延迟时间内没有接收到，就会生成一个错误代码。点迹关联将扫描到的多个点迹与某一个特定航空器联系在一起，通过偏差修正形成航迹。如果某个点迹重复、异步、多路径轨迹，或是出现在不存在预定航迹的空白区域，则不会进行相关。点航迹关联处理是指将已经相关的点迹与预设的航迹相关联，并解决冲突，形成点航迹一一对应的结果。处理过程包括三个阶段：预相关、相关和正确关联。

预相关阶段的作用是通过对数据功能分区以及基础的地理学标准，对可能相关的点航迹对进行初步筛选。

相关阶段包括两方面：航迹预测和可能性计算。每一条航迹根据每一个预相关后的点迹的时间进行外推，通过一个速度方向不变的运动模型完成。对于每一个点航迹对，会计算其概率值，包括点迹实际位置与航迹预测外置的偏差、点航迹SSR二次代码的异同以及点迹高度和航迹高度的配对。通过每一点航迹对概率值的计算，即可完成点迹到航迹的相关过程。值得一提的是，当虚假点迹被相关成航迹时，其SSR二次代码将被视为无效以使真目标得到相关处理。

正确关联的目的是解决关联过程中的冲突问题，以使正确的航迹和点迹相关联。正确关联的准则是：需保证通过计算处理后得到的点航迹关联对中，该点迹是最适合该航迹的，且该航迹是最适合该点迹的。其选择根据源于相关阶段的概率值。在正确关联的最后阶段，需保证航迹最多只有一个与其相关联的点迹存在。

DPC功能还包括数据链功能、通道自检功能等等，这些功能模块分工明确，却又密不可分，按照流程顺序将TRC机柜送来的应答信号整理相关成航迹，通过ATCC接口模块传送至PLINEs，进而实现雷达信号的输出。

DPC组件是THALES RSM970S二次雷达系统中最为关键的信号处理模块及指令编辑单元，它完成了接收机经初步处理的飞机应答信号的接收，引入外部时钟，对其进行进一步处理工作，实现了点迹到航迹的相关过程，输出航迹等数据传送至终端自动化系统，提供给管制部门使用。同时DPC还是整套系统的自检中心，完成全部模块自检报告的分析处理，对设备的运行状态起到全面监督管理作用。充分认识DPC信息交流处理中心的重要意义，并精确掌握DPC模块组成及工作原理，是确保我们日常设备维护工作正常进行的前提条件。扎实的理论基础及不断的实践操作，才能承担起保障雷达设备安全的重要责任。

[责任编辑：薛俊歌]

推荐访问:组件 信号 流程 功能 分析