基于VXI總線技術(shù)的RWR自動(dòng)測(cè)試診斷系統(tǒng)構(gòu)建

摘 要:基于VXI總線技術(shù)，構(gòu)建了RWR自動(dòng)測(cè)試診斷系統(tǒng)，可對(duì)RWR各功能、性能參數(shù)快速、準(zhǔn)確地測(cè)試，并依據(jù)測(cè)試數(shù)據(jù)進(jìn)行故障診斷，給出維修策略。硬件平臺(tái)基于高可靠的VXI，軟件采用GPTS 3.0，INCON 2.0開(kāi)發(fā)，用戶只需鍵盤(pán)、鼠標(biāo)操作即可完成復(fù)雜的測(cè)試和診斷。實(shí)踐表明，該系統(tǒng)具有通用性、開(kāi)放性和擴(kuò)展性的特點(diǎn)，用戶界面友好、操作方便，提高了測(cè)試和排故效率，有效節(jié)省了RWR維護(hù)保障費(fèi)用。

關(guān)鍵詞:VXI總線;RWR;自動(dòng)測(cè)試;故障診斷

中圖分類(lèi)號(hào):TP316 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A

文章編號(hào):1004-373X(2010)03-161-03

Design of Automatic Test and Diagnosis System for RWR Based on VXIbus

TAO Dongxiang1，LI Li2，HUO Liping1

(1.Qingdao Branch，Naval Aeronautical Engineering Institute，Qingdao，266041，China;2.92126 Unit，F(xiàn)uzhou，350007，China)

Abstract:Automatic test fault diagnosis system for RWR is constructed based on VXI bus.It can be used for testing function parameters and performance parameters of the RWR accurately and rapidly，completing fault diagnosis according to test data，and giving maintenance advice.High-reliable VXI is used for constructing its hardware architecture and developing the software in GPTS 3.0 INCON 2.0 The user can complete complex test and fault diagnosis via mouse and keyboard.The results show that the system has many advantages such as good compatibility and openness，good user interface，convenient operation，increasing test and obstacle avoidance efficiency and saving cost in test and maintenance efficiently.

Keywords:VXI bus;RWR;automatic test;fault diagnosis

0 引 言

隨著新型電子器件在雷達(dá)告警設(shè)備(RWR)中的應(yīng)用，其智能化程度越來(lái)越高，結(jié)構(gòu)越來(lái)越復(fù)雜而緊湊，這大大加重了測(cè)試和診斷的難度。而在實(shí)際使用中，為保證RWR功能有效發(fā)揮，要求能對(duì)其進(jìn)行以性能測(cè)試和故障診斷為主的技術(shù)保障:既能快速、準(zhǔn)確、高精度地對(duì)設(shè)備各種參數(shù)進(jìn)行測(cè)試，又能為排除故障提出指導(dǎo)性建議。因此，研制和開(kāi)發(fā)適合RWR技術(shù)保障要求的測(cè)試診斷系統(tǒng)具有重要意義。

本文采用VXI總線技術(shù)組建了一個(gè)RWR自動(dòng)測(cè)試診斷系統(tǒng)。該系統(tǒng)是一個(gè)以工控機(jī)為核心，以VXI總線儀器為依托，以適配器為橋梁，集控制、數(shù)據(jù)采集和處理、存儲(chǔ)、分析、顯示、打印于一體的系統(tǒng)。它既可以完成RWR整機(jī)性能、功能的測(cè)試，又能單獨(dú)對(duì)每一個(gè)外場(chǎng)可更換單元(LRU)進(jìn)行定性和定量檢測(cè)及故障診斷。

1 系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)

本系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)思路:按照模塊化、通用化、標(biāo)準(zhǔn)化原則選用VXI總線結(jié)構(gòu)，根據(jù)測(cè)試需求確定測(cè)試資源種類(lèi)，依照性價(jià)比要求選擇資源型號(hào)，考慮短研制周期要求優(yōu)先使用熟悉的硬件產(chǎn)品[1]。在上述思路指導(dǎo)下，設(shè)計(jì)系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)如圖1所示。

圖1 系統(tǒng)硬件原理結(jié)構(gòu)示意圖

1.1 測(cè)控計(jì)算機(jī)

測(cè)控計(jì)算機(jī)(TCC)是系統(tǒng)的核心。本系統(tǒng)采用研華軍用加固筆記本，外設(shè)包括Agilent的USB/GPIB接口轉(zhuǎn)換器82357A、鼠標(biāo)、打印機(jī)、UPS電源等。

1.2 VXI總線儀器及模塊

VXI儀器具有高速率、高精度、易擴(kuò)展、小型、輕便等特點(diǎn)，因而在自動(dòng)檢測(cè)設(shè)備(ATE)領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用[2]。本系統(tǒng)的VXI儀器采用外置控制器方式，因此，VXI總線儀器有:13槽C尺寸VXI主機(jī)箱1261B，用于承載所有VXI模塊，并提供電源及控制接口;IEEE1394 VXI零槽控制器E8491B，用作VXI零槽及資源管理，它通過(guò)IEEE1394總線與TCC進(jìn)行通訊[3];48通道TTL數(shù)字I/O模塊VM1548，用于被測(cè)RWR輸入/輸出TTL電平信號(hào)的提供/測(cè)量和適配器內(nèi)繼電器的控制[4];4通道串口接口模塊VM6068，用于RS 422通訊信號(hào)的模擬和接收;矩陣開(kāi)關(guān)E1466A用于完成各個(gè)測(cè)量通道的切換;6.5位多用表E1412A用于測(cè)量各種電壓、電阻;示波器E1428A用于測(cè)量各種視頻脈沖及SA2U同步信號(hào)的采樣;同軸開(kāi)關(guān)SMP6101用于完成視頻信號(hào)的切換[5];脈沖/碼型發(fā)生器E8311A，用于模擬各種脈沖雷達(dá)的視頻脈沖;任意函數(shù)發(fā)生器E1445A，用于產(chǎn)生鋸齒波信號(hào)，驅(qū)動(dòng)功率放大電路輸出具有一定電流驅(qū)動(dòng)能力的X，Y偏轉(zhuǎn)信號(hào)。

1.3 GPIB總線儀器及附件

由于大功率、特高頻的VXI總線儀器比較少，系統(tǒng)選用了GPIB總線儀器作為補(bǔ)充，以適應(yīng)被測(cè)件的特殊需求[6]。本系統(tǒng)的GPIB總線儀器有:微波信號(hào)源E8257D及微波開(kāi)關(guān)8766K、喇叭天線附件，用于模擬各種雷達(dá)信號(hào)[7];轉(zhuǎn)臺(tái)控制儀及轉(zhuǎn)臺(tái)，設(shè)置轉(zhuǎn)臺(tái)參數(shù)(轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)向、旋轉(zhuǎn))以轉(zhuǎn)動(dòng)被測(cè)件[8]，達(dá)到測(cè)量RWR測(cè)向誤差的目的。

1.4 接口適配器

接口適配器(TUA)是被測(cè)RWR信號(hào)的預(yù)處理和轉(zhuǎn)接裝置，完成被測(cè)件與VXI總線儀器、GPIB總線儀器及附件接口的機(jī)械、電氣連接。接口適配器主要由電源組件、信號(hào)調(diào)理板、資源分配板、繼電器控制板等組成。電源組件將220 V/50 Hz交流轉(zhuǎn)換成28 V/3 A，5 V/5 A，6 V/0.5 A，12 V/1 A，15 V/0.5 A，24 V/0.5 A，-6 V/0.5 A，-12 V/1 A，-15 V/0.5 A直流電源，給被測(cè)RWR、微波開(kāi)關(guān)等提供電源;信號(hào)調(diào)理板主要完成各種VXI模塊資源信號(hào)的放大、匹配、調(diào)理;資源分配板將各VXI模塊資源分配至適配器前面板的被測(cè)件接口及信號(hào)調(diào)理板中。繼電器控制板主要完成對(duì)七種LRU的電源供給控制。

1.5 連接電纜

連接電纜有四種:第一種是儀器控制電纜，如IEEE1394總線電纜、GPIB總線電纜等;第二種是儀器和接口適配器間的輸入/輸出電纜;第三種是連接接口適配器和被測(cè)件的測(cè)試電纜;第四種是附件連接電纜。

2 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)

系統(tǒng)軟件部分以Windows XP為操作系統(tǒng)、以GPTS 3.0為測(cè)試程序開(kāi)發(fā)和運(yùn)行環(huán)境、以INCON 2.0為故障診斷推理平臺(tái)進(jìn)行設(shè)計(jì)，負(fù)責(zé)完成測(cè)試和診斷流程的管理、程序的運(yùn)行、數(shù)據(jù)的分析、結(jié)果的記錄等功能。系統(tǒng)軟件采用模塊化設(shè)計(jì)，主要包括:系統(tǒng)管理模塊、系統(tǒng)自檢自校模塊、性能功能測(cè)試模塊、故障診斷模塊、儀器驅(qū)動(dòng)模塊、數(shù)據(jù)庫(kù)與知識(shí)庫(kù)模塊、交互式操作手冊(cè)模塊等，其軟件結(jié)構(gòu)如圖2所示。

圖2 系統(tǒng)軟件結(jié)構(gòu)示意圖

系統(tǒng)管理模塊:負(fù)責(zé)進(jìn)行系統(tǒng)用戶的身份驗(yàn)證、管理、狀態(tài)的設(shè)置、各程序模塊的調(diào)度等功能，是各個(gè)功能模塊的管理中心。

系統(tǒng)自檢自校模塊:主要完成系統(tǒng)構(gòu)造檢查、儀器自檢控制、信號(hào)轉(zhuǎn)接中樞邏輯可靠性和準(zhǔn)確性檢查以及檢測(cè)接口連接可靠性檢查。

性能功能測(cè)試模塊:完成RWR整機(jī)及各LRU性能、功能指標(biāo)的測(cè)試，它是決定測(cè)試是否滿足需求、測(cè)試結(jié)果是否準(zhǔn)確可靠的重要因素。性能功能測(cè)試模塊采用面向信號(hào)的ATLAS標(biāo)準(zhǔn)化測(cè)試語(yǔ)言編寫(xiě)，TPS(測(cè)試程序集)開(kāi)發(fā)較規(guī)范，通用性、兼容性好，與硬件平臺(tái)無(wú)關(guān)[9]。

儀器驅(qū)動(dòng)模塊:測(cè)試程序與系統(tǒng)物理儀器的橋梁。主要包括:類(lèi)儀器虛擬資源驅(qū)動(dòng)、類(lèi)儀器ACM驅(qū)動(dòng)、IVI儀器驅(qū)動(dòng)。類(lèi)儀器虛擬資源驅(qū)動(dòng)用于控制某一類(lèi)儀器(如DMM類(lèi)儀器) 的共同行為方式，是用COM實(shí)現(xiàn)的DLL形式的軟件模塊。它的主要功能是將ATLAS程序?qū)y(cè)試需求的描述轉(zhuǎn)換為對(duì)儀器的設(shè)置。類(lèi)儀器ACM驅(qū)動(dòng)是針對(duì)某類(lèi)儀器的軟件模塊，它將類(lèi)儀器虛擬資源驅(qū)動(dòng)對(duì)儀器的設(shè)置傳遞給IVI驅(qū)動(dòng)層。IVI驅(qū)動(dòng)用于實(shí)現(xiàn)與物理儀器的交互，通過(guò)VISA軟件I/O層與硬件直接交互，具有COM和C兩種方式。

故障診斷模塊:用于RWR各LRU的故障診斷和定位，給出維修的專(zhuān)家建議。故障診斷模塊采用基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、模糊邏輯、專(zhuān)家系統(tǒng)的推理方法，實(shí)現(xiàn)了故障診斷的智能化。

數(shù)據(jù)庫(kù)與知識(shí)庫(kù)模塊:用于保存軟件要用到的各種數(shù)據(jù)，包括專(zhuān)家系統(tǒng)中的領(lǐng)域知識(shí)、測(cè)試數(shù)據(jù)及分析結(jié)果等。系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)庫(kù)包括專(zhuān)家知識(shí)庫(kù)、測(cè)量結(jié)果數(shù)據(jù)庫(kù)、診斷結(jié)果數(shù)據(jù)庫(kù)、用戶權(quán)限數(shù)據(jù)庫(kù)、系統(tǒng)日志數(shù)據(jù)庫(kù)等。

交互式操作手冊(cè)模塊:用于用戶自我培訓(xùn)、鞏固性學(xué)習(xí)、信息查詢，使用方便、靈活。

3 系統(tǒng)測(cè)試診斷流程

根據(jù)RWR的特點(diǎn)和用戶需求，本系統(tǒng)采用了并行分級(jí)的測(cè)試思想[10]。用戶可根據(jù)需要選擇進(jìn)行整機(jī)性能測(cè)試還是LRU測(cè)試。第一級(jí)對(duì)整機(jī)進(jìn)行性能和功能測(cè)試和診斷，故障定位到LRU;第二級(jí)對(duì)LRU進(jìn)行功能、性能測(cè)試和診斷，故障定位到內(nèi)場(chǎng)可更換單元(SRU)，LRU接口信息豐富的可定位到功能電路，個(gè)別可定位到元件級(jí)。圖3為RWR的測(cè)試診斷流程。

圖3 RWR測(cè)試診斷流程圖

測(cè)試診斷流程如下:

(1) 開(kāi)機(jī)，用戶身份驗(yàn)證。

(2) 系統(tǒng)自檢。系統(tǒng)自檢通過(guò)，進(jìn)入RWR測(cè)試環(huán)境，用戶可選擇進(jìn)行整機(jī)指標(biāo)測(cè)試還是LRU測(cè)試。若系統(tǒng)自檢失敗，啟動(dòng)系統(tǒng)自校功能對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行軟件校準(zhǔn)。校準(zhǔn)完成后，再次進(jìn)行系統(tǒng)自檢。

(3) 若用戶選擇整機(jī)測(cè)試，系統(tǒng)將提示用戶連接整機(jī)測(cè)試電纜。

(4) 啟動(dòng)RWR的BIT(機(jī)內(nèi)檢測(cè))功能，并將自檢結(jié)果輸入系統(tǒng)。

(5) RWR自檢通過(guò)后，用戶可靈活選擇整機(jī)測(cè)試項(xiàng)目和測(cè)試次數(shù)，設(shè)定后系統(tǒng)自動(dòng)逐一測(cè)量。

(6) 根據(jù)整機(jī)指標(biāo)測(cè)試結(jié)果判斷RWR性能是否符合要求。若指標(biāo)符合要求，給出RWR功能、性能正常的結(jié)論，輸出測(cè)試結(jié)果，測(cè)試結(jié)束;若指標(biāo)不符合要求，則進(jìn)行LRU測(cè)試。

(7) 若第(4)步中RWR BIT報(bào)告有故障，則略過(guò)整機(jī)測(cè)試，直接進(jìn)行LRU測(cè)試。LRU測(cè)試包括測(cè)向接收機(jī)、連續(xù)波接收機(jī)、指令信號(hào)接收機(jī)、數(shù)字分析器、字符顯示器、控制盒、電源濾波器等測(cè)試。

(8) 進(jìn)行測(cè)向接收機(jī)測(cè)試時(shí)，用戶可靈活選擇測(cè)試項(xiàng)目和測(cè)試次數(shù)，設(shè)定后系統(tǒng)自動(dòng)逐一測(cè)量。若指標(biāo)正常，給出測(cè)向接收機(jī)正常的結(jié)論，測(cè)試結(jié)束;若指標(biāo)不正常，則調(diào)入相應(yīng)故障診斷軟件進(jìn)行診斷，給出診斷結(jié)果和指導(dǎo)維修的專(zhuān)家建議。

(9) 其他LRU測(cè)試方法同(8)。

4 結(jié) 語(yǔ)

基于VXI總線的RWR自動(dòng)測(cè)試診斷系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，從技術(shù)方案的確立、硬件集成到軟件開(kāi)發(fā)等方面都遵從了通用性、標(biāo)準(zhǔn)化、模塊化的設(shè)計(jì)思想，它具有很強(qiáng)的通用性、開(kāi)放性，可根據(jù)用戶需要進(jìn)行功能擴(kuò)展。若要實(shí)現(xiàn)對(duì)其他同類(lèi)被測(cè)對(duì)象的測(cè)試和故障診斷，則只需設(shè)計(jì)相應(yīng)的接口適配器、編寫(xiě)相應(yīng)的測(cè)試和故障診斷程序。實(shí)踐表明，該系統(tǒng)用戶界面友好、操作方便，可對(duì)RWR各種功能、性能參數(shù)快速、準(zhǔn)確地測(cè)試，并依據(jù)測(cè)試數(shù)據(jù)，進(jìn)行故障診斷，進(jìn)而給出維修策略，大大提高了測(cè)試和排故效率，節(jié)省了維護(hù)保障費(fèi)用，具有較高的軍事和經(jīng)濟(jì)價(jià)值。

參考文獻(xiàn)

[1]陶東香，賈紹文，張娜.無(wú)源干擾設(shè)備自動(dòng)測(cè)試診斷系統(tǒng)的研制與開(kāi)發(fā)[J].計(jì)算機(jī)測(cè)量與控制，2009，17(3):467-468，474.

[2]陳光礻禹.VXI總線測(cè)試平臺(tái)技術(shù)[M].成都:電子科技大學(xué)出版社，1996.

[3]Agilent Technologies.零槽控制器、示波器、多用表等模塊用戶手冊(cè)[Z].2006.

[4]VXI Technology Inc.串口接口模塊、TTL I/O模塊用戶手冊(cè)[Z].2006.

[5]VXI Technology，Inc.SMIP II Series Switch Modularity and Interface Platform Plug-in Module Series User′s Manual[Z].2003.

[6]辜世勇，唐曉莉，余宏發(fā)，等.基于VXI總線的通用硬件測(cè)試平臺(tái)[J].國(guó)外電子測(cè)量技術(shù)，2001(4):26-28，27.

[7]Agilent Technologies.Test Measurement Catalog 2005/2006.

[8]李進(jìn)杰，柴舜連，趙菲，等.基于虛擬儀器技術(shù)的天線自動(dòng)測(cè)量系統(tǒng)構(gòu)建[J].現(xiàn)代電子技術(shù)，2007，30(23):115-116，119.

[9]李行善，左毅，孫杰.自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)集成技術(shù)[M].北京:電子工業(yè)出版社，2004.

[10]黃智剛，柳重堪.用VXI總線技術(shù)實(shí)現(xiàn)無(wú)線電高度表自動(dòng)檢測(cè)[J].北京航空航天大學(xué)學(xué)報(bào)，2002，28(2):186-189.