链路通信

基于北斗的雷达组网链路系统的硬件设计

1 系统设计

随着战场电磁环境越来越复杂的情况，单部雷达在面对电子干扰系统时越来越难发挥收集信息的作用。而组网雷达能使各部雷达之间相互协调，进而使每部雷达得到充分利用，进而发挥出雷达组网的优势，使得信息得到有效地吸收。那么如何使雷达组网内的有效信息传输给指挥中心就显得极为重要。本文就是基于雷达组网背景下，设计基于北斗系统的数据链路传输系统，进而完成空情信息和指挥命令的传递。

根据作战想定和系统功能，情报雷达网的系统功能框图如图1所示。其工作过程为：由目标指示雷达发现敌方目标，获取目标信息，同时通过北斗的授时获取该目标的录取时间，通过定位服务解算该目标的相对位置，从而构成标准的目标情报信息。在常规情况下，将目标情报直接由无线或有线通信方式传递给指控中心，同时指控中心通过北斗获取时间、位置信息，将多个雷达传递来的情报进行信息融合，获得战场态势。通过对战场态势的实时分析，对各雷达分别发送作战指令，常规情况下通过无线或有线通信，将指令情报传递给各雷达，各雷达根据作战指令进行实时作战部署。

在应急情况下，常规通信方式将由北斗短报文通信替代，同时雷达在发送情报时，由于短报文容量限制，先进行情报筛选后再发送。此时，指控中心在进行信息融合时，将使用针对应急情况下的信息融合系统，对有限的情报信息进行有效的处理。

空情目标

图1 基于北斗的卫星导航系统的情报雷达网系统功能框图一个完备的防空系统必定包含多个作战子系统，所以防空系统必定建立在一个复杂的拓扑结构上。为了使防空系统得拓扑结构的复杂程度降低，使情报雷达

网的拓扑结构设计的简单有效。本文采用星型拓扑结构设计雷达网，如图2所示，拓扑结构的中央结点设计为指控中心，各部雷达设计在分布结点上。中央结点与各分部结点通过常规的有线或无线通信方式进行情报传递，北斗短报文通信则作为情报传递备选方式，只在应急情况下使用。常规通信方式不是本文研究重点，接下来只讨论在应急情况下使用北斗短报文的通信方式。

指控

中心

目标指示

雷达1

常规通信

北斗短报文通信

目标指示

雷达2目标指示雷达3

图2 情报雷达网的拓扑结构

2 系统构成

本文设计实现的系统主要由北斗系统和雷达组网链路系统组成。北斗卫星导航系统是我国自主研发的卫星导航系统，目前能够快速实时为中国及其周边区域提供定位、授时和短报文通信服务，广泛应用于军事通信、交通、海洋、气象、水利和测绘等领域。雷达组网链路系统主要由雷达数据收发单元和雷达数据管理单元两大功能模块组成：雷达数据收发单元主要由通讯接口转换单元、北斗通信终端、ARM 模块、北斗天线、备用数据输出、原雷达组网系统模块组成；雷达数据管理单元主要由数据处理模块、数据通信接口、北斗指挥机、北斗天线、指控系统(ET-90B)、原数据输入、备用数据输出等功能模块组成。基于北斗的雷达组网链路系统框图如图3所示：

图4-3 系统组成框图

雷达组网链路系统是基于北斗的雷达组网系统的一个子系统，主要完成雷达数据的接收、传输和集中管理，具体功能如下：构建基于北斗通信的数据链路网；通过雷达上报数据接口接收雷达上报数据；按照协议解析上报数据，经过数据处理后转换成统一的协议输出；通过北斗通信链路接收加密密钥，利用加密密钥加密上报数据；对雷达上报数据进行筛选和压缩；雷达数据管理模块对接收到的雷达上报数据进行解密和解压，恢复通信协议帧，将数据发送到信息融合中心。

雷达组网链路系统数据处理流程：先从雷达上报口接收相关数据，通过内部处理单元解析上报数据的各种协议，采用数据筛选和数据压缩算法对数据进行处理，再通过密钥对数据进行加密处理，然后通过北斗通信系统将数据传输给后端雷达数据管理单元，雷达数据管理单元再对数据解压解密，经过数据恢复后传送给数据融合终端。

3 系统数据收发单元

数据收发单元由雷达数据上报通信接口、电台接口、数据口、电源接口、数据处理模块、北斗通信接口和北斗通信天线组成。通信接收转接模块采ARM处理

器架构模式来完成通信接口的转接和数据处理转发，ARM处理器具有很好的数据处理能力和通信接口管理能力。雷达数据收发单元设计框图如图4所示：

北

斗

通

信

天

线

图4系统数据收发单元设计框图

数据处理模块主要完成接收数据的协议解析、协议转换、数据解密、数据加密、数据筛选、数据压缩、数据存储和数据上传等功能，数据处理模块采用嵌入式处理器Cortex-M3，该处理器具有100MHz工作主频，可以提供快速的数据处理能力和流畅的界面切换能力，支持多路UART接口、CAN接口、USB接口、以太网口等通讯接口，具有强大的通讯功能。

雷达数据接口为RS232口，雷达网口形式为LAN接口，雷达数据通过RS232接口上传到雷达数据收发模块中进行数据处理。数据经过协议转换后输出。电台接口：电台接口为雷达数据上传到电台的接口。数据接口：雷达数据通过数据接口上传到计算机终端。电源接口：为模块提供12V电源。数据处理模块：实现协议的解析、转换和数据的加密、压缩等功能，同时负责所接收密钥的管理。北斗通信单元和北斗通信天线：该部分为独立模块，实现北斗通信协议的转换，数据的发送和接收。

4 系统数据收发单元

系统数据管理单元主要完成对各个数据收发单元通过北斗终端设备上传数据的接收、解压、解码，通过密钥接口接收密钥然后向各个数据收发单元分发密钥。雷达数据管理单元由北斗通信天线、北斗通信指挥机、数据处理模块、通信接口、原数据输入、备用数据输出组成。

设备主要硬件核心模块采用与收发单元相同的嵌入式Cortex-M3处理器，在外围接口上需要适应北斗终端机接口，数据上报接口、密钥分配接口等功能接口，通过嵌入式软件实现对于数据的存储与管理功能。北斗通信天线和指挥机：作为一个独立模块形式，完成众多北斗通信节点数据的集中接收和分发功能；数据处