混合总线测试技术靶场应用研究

混合总线测试技术靶场应用研究

李刚 1 孙宏明 2 薛树鹏 3 刘洋洋 4 贾立涛 5

北方华安工业集团有限公司 黑龙江齐齐哈尔 161046

摘要：靶场承担武器装备研制、设计定型等试验任务, 目的是为了检验被试武器装备战术、技术指标是否达到设计、生产要求, 检验的可信度需要用试验数据说话。如果没有试验数据对被试武器装备做出的结论是不完善的, 有时根本无法做出正确结论。因此, 只有当试验结果分析、评者人员掌握了大量试验数据, 才能对被试武器装备做出客观公正的评价。

关键词：混合总线测试技术；靶场应用；

为了适应武器装备靶场试验需要, 传统做法是根据被试武器装备型号、载体类型、信息传输采用标准等情况, 结合可供选择测控总线平台实际, 选择某种测控总线平台构成专用测试设备。从应用情况来看, 不管采用何种测控总线平台的测试设备都存在不足, 主要表现为通用性差, 升级改造困难。特别是当被测参数种类较多、监测点数量较大或者被测对象之间距离较远时, 测试系统软硬件结构复杂, 软件开发工作量大。

一、原理

网络化测试是指利用网络技术、总线技术, 加上服务器/工作站、客户端以及数据库平台组成网络化测试系统 。系统可由总线构成单台测试设备,再通过局域网或广域网将单台设备进行连接, 构成网络化分布式混合总线测试系统。在混合总线测试系统的开发过程中, 可将现有总线测试设备进行升级或是添加新的部件而不需重新设计整个系统。采用混合总线设计除可发挥已有系统软硬件投资价值外, 还能随时在系统中整合新的总线仪器设备, 如总线仪器设备当被测参数种类较少、监测点数量较少时可采用独立工作模式, 此模式投入测试节点设备数量相应减少。服务器用于实现对测试节点设备的控制, 承担对操控终端权限和系统数据库的管理。基于服务器的数据库可为操控终端提供各项数据存储服务, 也可根据需要将测试结果数据发布到靶场测控网, 供其它用户查询。操控终端用于对系统进行操作和控制。在服务器管理下可以对总线测试节点进行操控, 利用网络化虚拟仪器软件可以对总线测试节点、非电量测量节点软件进行配置和操控;可根据任务需要对测试数据进行分析处理, 可对系统数据库信息进行查询与管理。

二、混合总线测试技术靶场应用

1.硬件设计。在进行武器装备试验时需投入多台测试设备, 以便能同时进行不同项目的测试, 这些测试设备之间要求必须严格同步。另外, 在网络化测试系统中因以太网采用异步通信时延较大。这也要求每个测试节点必须用一个装置/ 接口来与靶场统一采用的时间基准进行通信, 以便能对各测试节点时钟进行校正。GPS 时钟同步技术有着得天独厚的优势, 它打破了原有时钟同步技术的地域局限, 在完成相同功能的前提下可降低同步装置成本。系统PXI 总线测试节点首选GPS 卫星时钟与靶场测控网同步, 兼容IRIG-B 码时间同步模式。PXI 总线测试节点由计数器模块接收处理GPS 卫星时间信息和靶场IRIG-B 码时间信息;PCI 总线测试节点采用接口卡接收处理GPS 卫星时间信息和靶场IRIG-B 码时间信息;总线测试节点保留原有码同步模式。GPIB 总线测试节点通过LAN 转换器组网, VXI 总线测试节点通过升级具备网络接口的零槽控制器组网, PCI 总线测试节点利用网络接口组网。应用时可根据被测参数种类、监测点位置及数量确定仪器模块的型号与数量。信号调理设备用于保证测试节点硬件得到最佳的可能测量结果。如对被测信号进行放大、激励、隔离、滤波, 或者是这些信号调理方法的组合。串行总线信息的采集(接收) 以串行通信方式实现, 串行通信可选命令响应或监听方式。网络信息的采集(接收) 以网络通信或监听方式获得, 系统作为监听节点能够识别网络中所有的网络节点地址和网络上各节点发出的报文信息, 包括数据报、控制报和各节点的响应报文。模拟信号的采集经信号调理后由模块实现。发控指令(开关信号) 和射击诸元装订信号(脉冲频率信号) 的采集经信号调理后由数字I/O 模块和定时/ 计数器模块实现。非电量测量节点由在导弹、舰炮发射试验时, 通过对发射装置和载体相关物理参数实施非电量到电量转换, 信号调理、数据采集、记录、显示,对采集的数据进行各种分析计算, 自动生成测试结果报告。温度传感器输出电信号经调理后由PXI -6071E 进行模/数转换, 转换结果由系统服务器保存, 供事后分析处理。应变式压力传感器输出电信号经调理后由PXI -6071E 进行模/ 数转换, 转换结果由系统服务器保存供事后分析处理。应变计通过连接动态电阻应变仪进行自动平衡、放大、滤波, 然后由进行模/ 数转换,转换结果经应力信号采集记录软件转换分析后, 计算出最大应力、最小应力及方向, 以及应力随时间变化曲线, 测量结果由系统服务器保存供事后分析处理。振动传感器输出电信号通过BNC -2090 连接到进行模/ 数转换, 由系统服务器将测量结果保存供事后分析处理。速度位移信号经调理后进行模/ 数转换, 转换结果由系统服务器保存供事后分析处理。

2.软件设计。系统应用程序在Window s XP 平台上使用语言进行模块化结构设计, 系统内部网络基于TCP/IP 协议。系统数据库管理软件采用语言编程, 对数据库的访问使用LabSQL。PXI 总线测试节点和非电量测量节点软件使用语言编程, 测试节点仪器模块功能以软件模块形式编写, 根据测试任务需求选择和配置测试节点通道, 并调用相应的软件模块组成测试节点设备。系统任务划分为配置与标定、测试执行(数据采集)、数据处理、数据交换、被试系统性能评估、阶段, 各阶段任务由相应软件模块完成。阶段任务有的独立完成, 有的需相互穿插完成, 测试节点阶段任务划分不完全相同。系统配置与标定阶段完成测试任务的准备。根据被测参数种类和监测点数量确定系统规模, 通过配置测试节点仪器驱动程序并调用仪器功能与应用软件模块构成自动测试系统, 并视情对相关通道进行标定。系统配置与标定阶段同时完成通信接口参数设定、同步方式选择、采样频率设定、试验日期、航次号设定。测试执行阶段完成当前测试任务的数据采集工作, 其执行主体是系统配置与标定阶段定义的专用测试系统。各测试节点测试程序模块用于完成具体测试任务, 并将测试数据保存到试验数据库中。保存数据除测试结果外还包括系统配置与标定、系统工作状态、试验日期与航次号等信息。这些辅助信息将作为后续对测试现场恢复、数据处理任务的信息源和依据。数据处理阶段完成试验数据的回放、编辑、量纲转换、滤波、插值等工作。被试系统性能评估阶段用于完成对被试武器装备的性能评估。利用系统接收、采集和测量的试验数据, 加上靶场测控网提供的试验真值数据, 结合被试武器装备战术、技术指标对试验结果做出评估。被测信号模块用于完成被测信号的利用系统数据库功能可将获得的空中或海上目标指示信息以采样时的频率和速率进行回放, 用于模拟空中或海上目标指示信息被试系统调试或操作手训练时使用。数据库管理模块独立于系统测试任务, 用于对系统数据库的管理。系统数据库包括系统任务数据库、通道配置与标定数据库、通信接口参数设置数据库、系统仪器和硬件模块数据库和试验数据数据库。数据交换阶段完成试验数据的发送或接收靶场测控网提供的其它试验数据。

基于混合总线技术进行综合测试系统设计时不需重新设计整个系统，只需对现有总线设备进行软硬件升级或者添加新部件便可达到设计目的。

参考文献：

［1］杜会斌． 自动测试在军事电子技术中的应用［J］． 无线电工程， 2018，9: 63-64．

［2］孙传友.测控系统原理与设计[ M] .北京:北京航空航天大学出版社, 2017.

［3］王华, 沈怀荣.航天运载器新型控制模式测试及综合处理技术研究[ J] .计算机测量与控制, 2017 , 15 (11):1558 -1559 .