基于INtime的雷達實時操控顯示終端設(shè)計

實時進程采用計數(shù)器對外部定時接口板的10ms硬件定時中斷進行計數(shù)，分別產(chǎn)生40 ms和200 ms中斷信號量。根據(jù)系統(tǒng)處理實時性要求，將40 ms定時處理線程相對優(yōu)先級設(shè)置為1(高)，將200 ms定時處理線程相對優(yōu)先級設(shè)置為2(中)，將雷達各分系統(tǒng)與INtime進程的通信線程優(yōu)先級均設(shè)置為0(最高)，以保證跟蹤傳感器跟蹤數(shù)據(jù)的實時可靠。
通信線程主要用于接收網(wǎng)絡(luò)上跟蹤傳感器的跟蹤距離、角度偏差和狀態(tài)數(shù)據(jù)。線程通過網(wǎng)絡(luò)中斷方式實時接收數(shù)據(jù)，并將數(shù)據(jù)存入相關(guān)的接收數(shù)據(jù)數(shù)組，供40 ms定時處理線程使用。
40ms定時處理線程用于將多跟蹤傳感器的跟蹤數(shù)據(jù)進行融合處理，并建立跟蹤航跡，采用卡爾曼濾波對目標進行航跡的平滑、外推和精確跟蹤。根據(jù)目標預測位置和天線位置求取角度偏差量，采用速度回路和位置回路控制跟蹤伺服分系統(tǒng)，以使跟蹤天線保持對準目標方向，實現(xiàn)對目標的實時跟蹤。40 ms定時處理線程同時將光電及跟蹤雷達傳感器的狀態(tài)數(shù)據(jù)、系統(tǒng)狀態(tài)和目標航跡的跟蹤處理結(jié)果等寫入數(shù)據(jù)隊列用于Windows進程顯示。
200ms定時處理線程主要用于INtime實時進程與Windows進程間的數(shù)據(jù)交互。采用共享內(nèi)存和信號量機制，創(chuàng)建共享內(nèi)存對象和信號量對象，定時將數(shù)據(jù)隊列中的數(shù)據(jù)寫入共享內(nèi)存中，主要包括雷達的跟蹤狀態(tài)、跟蹤航跡信息、雷達分系統(tǒng)控制信息、時鐘信號量等。Windows進程在與INtime進程通信時，通過調(diào)用INtime的NTX API，獲得INtime實時內(nèi)核上創(chuàng)建的對象。
3．2 Windows進程
Windows進程與普通桌面Windows系統(tǒng)下的進程設(shè)計方法完全兼容。本終端的顯示設(shè)計采用多線程方式，利用Windows平臺的DirectX圖形接口，通過DirectDraw進行快速、多層次的頁面繪制和顯示。采用圖形控件進行界面布局，通過各控件的功能定義和相應(yīng)的消息機制來驅(qū)動人機界面操控事件，以完成界面中各功能按鈕、對話框、列表框等的操控功能。
雷達圖像的顯示主要為圓形雷達圖像和文字顯示，包括PPI坐標背景、電子地圖背景、雷達原始視頻圖像、各種目標點跡、航跡、字符以及天線碼盤等信息。采用DirectlDraw圖形加速顯示技術(shù)和頁面的分層設(shè)計，將DirectDraw頁面分為背景層頁面、電子地圖顯示頁面、雷達原始回波視頻頁面、目標頁面和動態(tài)狀態(tài)數(shù)據(jù)頁面。通過多線程對各頁面顯示內(nèi)容獨立進行快速繪制，在Windows進程的主定時器中將各頁面疊加繪制到DxDraw主頁面，調(diào)用DirectDraw的換頁函數(shù)(Flip)進行顯示。由于雷達數(shù)字原始視頻數(shù)據(jù)量龐大，顯示任務(wù)資源消耗較多，為保證INtime進程對CPU資源的合理利用，將用于顯示任務(wù)的主定時器線程時間周期設(shè)計為100 ms，既滿足顯示畫面的流暢性，又不致過多的占用CPU。
Windows進程與INtimc間的數(shù)據(jù)交互通過通信管理模塊來完成，調(diào)用INtime的NTX API，訪問INtime系統(tǒng)中創(chuàng)建的共享內(nèi)存數(shù)據(jù)和信號量數(shù)據(jù)。
雷達數(shù)據(jù)的存儲以INtime系統(tǒng)設(shè)置的定時器為時間基準，對接收到的所有網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)進行打時標和報文重組，以二進制方式記錄在存儲介質(zhì)中，以保證數(shù)據(jù)的真實性。
3．3 軟件的運行
使用XPE+INtime構(gòu)筑的系統(tǒng)作為雷達操控終端軟件運行環(huán)境，主要由Real-time控制應(yīng)用(INtime進程)和GUl應(yīng)用(Windows進程)兩部分構(gòu)成。終端軟件的Windows進程直接雙擊運行，由XPE操作系統(tǒng)載入內(nèi)存并執(zhí)行，INtime實時進程由其系統(tǒng)配套的實時控制應(yīng)用軟件載入器LDRTA．EXE加載到內(nèi)核并執(zhí)行。INtime內(nèi)核將自動創(chuàng)建一個最低優(yōu)先級線程，用于將計算機上下文切換回Windows進程，以保證兩進程在同一硬件平臺同時運行。兩進程通過共享的內(nèi)存和信號量進行數(shù)據(jù)交互，并各自獨立運行完成雷達的實時操控顯示功能。

4 結(jié)語
通過對基于INtime的雷達實時操控顯示終端的實驗室測試與仿真，以及與雷達實裝的現(xiàn)場運行，實時操控顯示終端較好地完成了對雷達的實時控制和數(shù)據(jù)處理運算，滿足系統(tǒng)實時性要求，同時能夠流暢顯示雷達的原始視頻回波、檢測點跡以及雷達工作狀態(tài)，表明了該方案能夠成功地將雷達實時控制和實時性要求不高的顯示集成在一起，既降低成本又增加了系統(tǒng)的可靠性。