| 标题 | 现代空管雷达BITE管理技术分析 |
| 范文 | 叶胜林 摘要：本文对现代高技术雷达设备系统中所用的BITE管理技术进行了研究和分析，并列举了几种国内外具有代表性的雷达BITE技术类型。阐明了现代雷达使用BITE的重要性，尤其对使用BITE技术的雷达用户来说，特别是在我院科研试飞雷达保障工作实践中，通过BITE技术的应用，在确保雷达稳定运行和故障维修各项工作中起到其它手段无法替代的作用。主要内容：现代雷达BITE的产生和作用、国内外现状、发展趋势、BITE分类、研究BITE技术意义、BITE技术设计方法及应用BITE技术排除故障实例等。 关键词：空管雷达 BITE管理技术 前 言 BITE是一个英文词组Build In Test Equipment的缩写，即是机内自检测设备。现代雷达的发展使现代雷达的理论与技术已发展成为一门内容极广的多科性边缘学科，并且与其它学科相互渗透又各自向前发展。现代雷达正采用各种新体制、新技术及新工作模式把先进信号处理技术和先进工艺融与一体，现代雷达结构复杂、技术先进、系统庞大、维修十分困难，雷达用户面临难以解决的维修难题，因此现代雷达研制生产厂商采用BITE（机内自检测设备）技术，实现现代雷达系统状态监控、检测故障并指示故障部位，使雷达用户在极短的时间内，更换故障部件，排除故障。关于BITE技术，目前还没有专著来详细描述，但BITE技术已被现代雷达各界所关注，同时也成为现代雷达一个重要技术指标。几种国内外具有代表意义的先进雷达（ATCR－44K、ATCR－33K、SIR--M、美国雷声ASR-12一次雷达、14所DLD100A）。它们中的BITE技术相当完美。本文就此方面进行描述，包括BITE技术的产生和作用、国内外现状、未来发展方向、BITE研究的意义、设计方法和BITE的应用（以ATCR-44K BITE为例）等。 1.现代空管雷达BITE技术的产生和作用 BITE技术具有如下特点： ·分布在雷达各功能模块中 ·测试参数具有多样性 ·监控和管理雷达设备的运行 ·能指示雷达故障位置 早期的雷达由于当时技术水平、器件制造能力及制造工艺等因素的限制，决定了其功能单一、结构简单。现代雷达飞速的发展，其含义已超出传统意义的雷达范畴，技术涉及多种专业，系统自动化、集成化，数字信号处理技术以及计算机智能与控制，导致系统庞大、结构复杂、维修维护难度巨大。出于容易维修的目的，雷达研制生产厂商在雷达中开始使用BITE技术，国外发达国家在上世纪90年代BITE技术已趋于成熟。 使用BITE技术对设备进行故障检测，指示出故障部件，在有备件的情况下，快速排除故障。MTBR（平均故障恢复时间）可以小于十分钟，提高雷达的性能指标。缺点是使用BITE技术使雷达制造成本提高10％－20％。 2.BITE技术国内外现状 雷达BITE技术并不是很早就使用，随着雷达技术发展到一定的阶段，雷达设备必须使用BITE技术。一方面是用于维修目的，另一方面是监控和管理雷达设备的运行。如：相控阵天线阵列单元馈电监控（如美国海军宙斯盾舰载AN/SPY－1雷达，单元是4350×4个），若其中若干个发生故障，不影响雷达设备运行。但波束产生畸变，天线方向性图发生变化，整体性能下降。这种现象是隐形的不能被发现，必须使用相应的BITE来测试给出报警。又如：固态发射机体制雷达雷声ASR-12,必须对48个固态功率模块进行监控，否则某些功率模块发生故障，从而导致发射机峰值和平均功率下降，作用距离减小，探测目标概念减小。 2.1国外雷达BITE技术现状 国外先进国家雷达技术发达，相应的雷达BITE技术使用得较早。上世纪70年代雷达BITE技术已初具规模。到80年代由于计算机技术的发展，借助于计算机高速处理能力，实现BITE技术已成为可能。但是由于器件可靠性等原因，BITE的信号采样或测试信号的注入路径（两者都影响主信号的阻抗匹配）等一直困扰着BITE设计师。到90年代器件迅速发展，各种传感器诞生，BITE的多样性信号采样得以解决。BITE技术已发展成熟，而且稳定可靠。发达国家90年代后生产的雷达均使用BITE技术。BITE能检测到每个最小功能模块或单个电路板（如ASR-12、ATCR-44K）。 2.2国内雷达BITE技术现状 讨论国内雷达BITE技术，必须介绍我国雷达发展历程，我国的雷达工业是在新中国成立后根据国防建设的需要逐步形成和发展起来的新型工业，主要分为四个阶段： ·修配阶段（1949年～1953年） ·以仿制为主的发展阶段（1953年底～60年代初） ·以自行设计为主的发展阶段（60年代初～70年代中期） ·发展提高阶段（70年代中期以后） 雷达BITE技术到上世纪末在我国才真正受到关注，但设计比较粗略，只能检测到大的功能模块（分系统）。某些型号的雷达中已开始使用BITE技术。如 DLD-100A雷达。此外，还有相当一部分没有使用BITE技术。 3.BITE技术的未来发展趋势 BITE技术伴随着雷达技术的发展而发展。1991年海湾战争既反映了雷达在情报侦察、指挥控制、作战管理、效能评估等方面不可估量的作用，同时也反映了雷达收到隐身技术、反辐射导弹、电子干扰、超低飞行器等方面的威胁。世界发达国家正在加速发展研制雷达的三超（超低副瓣、超宽带、超高分辨率）技术军用雷达和四抗技术军用雷达，这样对BITE技术也提出了更高的要求。BITE未来朝智能型和修复型方面发展，所谓智能型是指自动设置雷达各方面参数并选择最佳的状态工作，“修复型”不是物理意义的修复，而是逻辑意义上的修复，含义是某些功能处理芯片采用双余度设计，故障时立即起用备用部分。 4.BITE分类 早期雷达设备由于当时条件等限制，不可能设计成复杂的BITE，也没有必要，只是采用一些比较原始的方法，用各种表头和指示灯来监测雷达设备重点部件的状态，这是最初的BITE思想，现在雷达BITE技术不可同日而语，实现BITE的电路复杂，要求可靠性极高、BITE信号采样具有多样性，BITE按设备运行状态分类有三种： * 上电自检测POST（POWER－ON SELF TEST） * 在线BITE（ON LINE BITE） * 离线BITE（OFF LINE BITE） 上述三种BITE各有自己的特点，分别执行不同的任务。 4.1上电自检测 上电自检测是指设备加电后大约10秒内进行的一种自检测。主要是雷达控制计算机硬件自检测，检测范围是组成计算机各电路及接口电路板并给出检测结果。 4.2在线BITE 在线BITE是指雷达设备处于工作状态，由雷达时钟时序控制起用内部自检信号在雷达接收休止期对各模块进行的一种周期性自检测。检测结果与一个期望设立值（内部预设值）进行比较，比较结果为二种情况，正常/错误。 4.3离线BITE 离线BITE是指雷达在非工作状态（一般为Ready状态）通过雷达控制计算机软件启动的一种模拟工作状态的自检测。通过测试目标产生器产生已知的目标信号（目标距离、方位和航向、速度）通过天线接收，经过RF路径到模拟接收机，再进入信号处理器和录取器，最后在雷达终端显示目标距离、方位、航向、速度。由测试人员判别两者是否一致。 5.BITE技术研究意义 从BITE技术的产生和作用来看，一方面雷达研制生产厂商最初出于易维修目的，在雷达设备中使用BITE技术，指导故障定位，再后来发展到使用BITE技术监控雷达设备的运行，对有些参数超出期望值进行即时（动作时间为微秒级）保护，以免造成雷达设备永久损坏。另一方面对雷达用户而言，最重要是使用方便、性能稳定、操作简单、易于维修维护。那么研究BITE技术的意义在于以下二个方面，意义都十分重要。 * 雷达研制生产厂商研究BITE技术 * 雷达用户研究BITE技术 5.1雷达研制生产厂商 现代雷达普遍使用先进的BITE技术已是大势所趋。BITE技术已是现代雷达一个重要技术指标，专业雷达研制生产厂商必须加大投入，大力发展先进稳定可靠的BITE技术用于自己的雷达产品之中。降低MTBR（平均故障修复时间），提高产品在市场上的竞争力。此外，设计出完美的BITE系统，将大大缩短出厂雷达调试及技术指标检测周期。达到降低调试检测成本的目的。 5.2雷达用户研究BITE技术 雷达设备最终效能评价是由用户在长期使用过程中得到的，用户所关注的是雷达设备的实用性、可靠性和维修性，其中维修性是用户（专业维修工程师）最关心的。我们知道在一定条件下用户是雷达设备故障维修的主要角色。对具有BITE技术的现代雷达用户，设备维修工程师会首先考虑以下问题： * 熟悉雷达设备相关技术理论 * 雷达设备各功能模块电路实现原理 * 雷达设备参数测试方法 * 清楚BITE结构及基本思想 * 如何利用BITE进行雷达设备故障诊断 用户研究雷达设备BITE技术具有十分重要的意义，表现在： * 掌握了雷达设备BITE技术即掌握了BITE对雷达设备的测试点，同时也掌握了雷达设备详 细电路组成。 * 组成BITE的特有测试方法有的很新颖，可以借鉴，在实际工作中能提高测试能力。 * 可以获得BITE各种测试点的参数期望值（基准值），这些参数是雷达用户技术手册中没有的，这些参数对检查雷达设备性能和故障排除是至关重要的，如：在实际工作中经常遇到测出某点的参数值，但不知道其正常值是多少，无法判断该参数值正常与否。 6.BITE技术的设计方法 根据雷达设备技术定位水平具体情况，现代雷达研制生产厂商花费相当大的人力和物力进行一定规模的BITE技术设计，以满足实际需要。由于BITE技术实施时需要进行大量电路设计，而且这些电路是分布在雷达设备各功能模块组件中或插件电路板中。一般来说，测试点的数量和测试信号的多样性决定BITE系统的复杂程度。有的仅使用on-line Bite类型，有的使用三种类型（Post,on-line Bite,off-line Bite ）的复合方式，而且自检输出界面也不相同。如Alenia公司的一次雷达（ATCR-33K和ATCR-44K）和二次雷达（SIR-M），美国雷声公司ASR-12一次雷达，电子科技集团14研究所的DLD-100A二次雷达。 7.1Alenia公司雷达BITE设计方法 上述Alenia公司三种雷达使用的BITE模式是相同的，采用三种类型BITE的复合方式，完成雷达设备各功能模块及插件电路板的全面检测。检测范围涉及每块电路板，而且有的电路板被设计成检测相当多的测试点。 * 测试点：ATCR-44K BITE共有检测项103个，具体分布：发射机30个、控制录取器13个、信号处理器22个、天线8个、冷却系统10个、射频系统11个、POST 9个。 * BITE结果输出形式：以自检结果代码和相对应的LED指示灯指示故障信息。 6.2雷声ASR-12一次雷达BITE设计方法 ASR-12一次雷达是美国雷声公司生产的全固态体制的中程监视雷达。北京南苑机场、南京房山雷达站均已装备此种雷达。BITE类型和检测范围同Alenia公司上述三种雷达产品。 * 测试点156个。由于是固态发射机（功率模块有48个）测试点数目要比Alenia产品多。 * BITE结果输出形式不同于Alenia产品，采用计算机技术以雷达信号处理流程图方式显示故障位置，没有采用自检代码和指示灯方式。 结束语 现代雷达的组成结构和技术越来越复杂，普遍使用BITE技术实现实时故障检测和系统运行监控，掌握BITE技术、设计和应用，尤其重要，特别是使用BITE技术的雷达用户，如果不掌握所使用雷达的BITE测试原理及实施方法，那么雷达故障诊断和分析将是十分困难。熟练使用BITE技术进行排除故障工作，可以提高工作效率和质量。五年来，笔者从事雷达BITE技术研究和应用，对国内外多种先进雷达BITE技术进行总结分析，已取得丰硕的成果。特别是在我院科研试飞雷达保障工作实践中，通过BITE技术的应用，在确保雷达稳定运行和故障维修各项工作中起到其它手段无法替代的作用。虽然我国雷达BITE技术与发达国家存在差距，笔者相信不久中国雷达BITE技术必将越趋成熟越趋完善。◆ 参考文献： [1]（美）杰里.伊伏斯 爱德华K.里迪．现代雷达原理 [2] M.J.B 斯嵌莱.现代雷达技术 |
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