机载SAR监控软件系统的设计与实现

摘 要：在介绍了机载SAR系统组成的基础上，详细介绍了监控软件的主要功能，给出了监控软件的体系结构设计，并对监控软件的关键技术进行了详细描述，特别是监控软件的错误自恢复、波束指向角自修正、自动控制流程等技术，大大提高了系统的可靠性和稳定性。

关键词：SAR；监控软件；自恢复；惯导；坐标转换

中图分类号：TN958

随着雷达技术的发展，SAR（synthetic aperture radar合成孔径雷达）日益成为高分辨率体制雷达的主流。其全天时、全天候、高分辨率的优良特性使其被广泛用于战场侦察、资源勘探、环境监察、城市规划等多种领域，SAR在国民经济和国土防卫中起着越来越重要的作用[1]。本文在介绍机载SAR监控软件系统组成、功能和体系结构时，对监控软件中的关键技术作了说明，通过实际运行，该监控软件达到了良好的实时控制效果，证明其在SAR系统中的可靠性与实用性。

1 监控软件主要功能

本文提出了机载SAR监控软件的主要功能[2]：（1）完成通信数据的解析和处理；（2）响应显控单元的控制指令，并将监控软件采集的状态和故障进行定时报告；（3）可实现对机载SAR的工作模式参数的自动设置：包括条带工作模式、同时工作模式、广域工作模式；（4）可实现机载SAR状态的自动控制：严格按照先后顺序完成对天线单元、综合处理单元和低功率射频单元的状态控制；（5）可实现聚束模式的自动控制功能：监控软件根据聚束工作参数和组合惯导数据，经过坐标变换后，计算聚束工作态参数。当聚束工作态参数满足工作条件时，控制SAR系统进入工作态；当聚束工作态参数满足待机条件时，控制SAR系统进入待机态；（6）工作态错误的自动恢复处理：监控软件采集到工作态下的故障时，重启天线单元、综合处理单元和低功率射频单元后，自动控制天线单元、综合处理单元和低功率射频单元进入工作态。

2 软件体系结构设计

监控软件的总体流程图如图1所示。

图1 监控软件的总体流程图

根据系统处理流程，将系统划分如图所示的功能模块，各模块功能描述如下[3]：（1）初始化通信串口。初始化监控软件与天线单元、组合惯导单元、综合处理单元之间通信串口。（2）初始化定时器。初始化系统的定时器，并设置定时中断函数。（3）初始化惯导数据处理线程。创建一个单独线程，完成对惯导数据缓区进行数据检索和数据解析。（4）串口数据检索与处理。完成与天线单元、综合处理单元和显控单元通信串口的数据检索和数据解析。（5）工作态错误恢复处理。监控软件控制SAR系统进入工作态后，实时监测工作的故障信息，若出现故障，进行自恢复处理。（6）聚束定时处理。在聚束模式下，监控软件根据聚束模式参数和组合惯导信息实时计算设置SAR系统进入待机态/待机态。（7）工作态定时处理。监控软件主要按照先后顺序完成对天线单元、综合处理单元和低功率射频单元进入工作态。（8）待机态定时处理。监控软件主要按照先后顺序完成对天线单元、综合处理单元和低功率射频单元进入待机态。（9）状态报告定时处理。监控软件定时完成SAR系统的状态和故障采集，并将状态和故障报告定时发送至显控单元。

3 软件实现

本文的监控软件实现在VxWorks中被创建成一个自启动的工程[4]，工程内部建立一个主程序main.cpp用于程序入口，其他的源程序包括系统初始化sysinit.cpp、数据交互处理interact.cpp、定时处理timeint.cpp、BIT采集处理bite.cpp、聚束模式的坐标变换calcauangle.cpp、串口数据的发送与接收8250.cpp和全局变量public.cpp。源程序在Tornado中编译生成可执行文件vxworks后，通过网络传送至目标机上运行即可。系统文件组成如图2所示。

图2 机载SAR监控软件系统的源文件

4 结束语

基于VxWorks系统的机载SAR监控软件具有很高可靠性和良好的实时性，采用了C++语言进行开发，运行效率非常高。本文设计了基于时间片轮转和任务优先级的混合调度算法，这种算法的优点是：时间片轮转可以兼顾所有通信任务的平均性能，而任务优先级可以保证紧急任务的实时性，所以系统的综合性能和系统内核的效率会大大提高。

设计机载SAR监控软件时，采用了模块化的编程思想，在其他应用领域具有可继承性和可扩展性，达到了通用性的目的，避免了重复劳动。

参考文献：

[1]方志红，张长耀，俞根苗.条带SAR成像对偏航角最大误差要求的理论分析[J].雷达科学与技术，2004（02）：33-33.

[2]张增继.基于VxWorks的一种机载SAR中央控制软件设计[J].工业控制计算机，2012（25）：3-5.

[3]崔荣化.无人机机载SAR地面终端系统的设计[J].信息与电子工程，2010（04）：460-461.

[4]符伟，夏传浩，王志红.基于vxworks的雷达点迹处理系统的实现[J].合肥工业大学学报，2007（05）：570-570.

作者简介：唐黎江（1981.10-），男，安徽巢湖人，硕士，2007年4月毕业于合肥工业大学，软件设计师，工程师，主要研究方向：浮空器测控系统设计、雷达系统软件设计、卫星通信领域软件设计。

作者单位：中国电子科技集团第38研究所，合肥 230088