某紅外型空空導(dǎo)彈總體測(cè)試系統(tǒng)設(shè)計(jì)

韓理

（中國(guó)空空導(dǎo)彈研究院，河南 洛陽(yáng) 471009）

PXI是基于PCI的自動(dòng)化測(cè)量總線技術(shù)，PXI 平臺(tái)以PCI總線作為技術(shù)基礎(chǔ)，不僅具備PCI的所有優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)還具有體積小、兼容性好、可擴(kuò)展性、傳輸速度快等特點(diǎn)[1]false。

隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展，空空導(dǎo)彈的數(shù)字化、自動(dòng)化程度的提高，導(dǎo)彈的結(jié)構(gòu)越來(lái)越復(fù)雜，導(dǎo)彈的測(cè)試技術(shù)也面臨新的挑戰(zhàn)。設(shè)計(jì)一款自動(dòng)化程度高，可靠性強(qiáng)的空空導(dǎo)彈總體測(cè)試系統(tǒng)已成為當(dāng)務(wù)之急[2]false。本文詳細(xì)介紹了一種基于PXI總線的導(dǎo)彈總體測(cè)試系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了對(duì)某型紅外導(dǎo)彈系統(tǒng)的全時(shí)序測(cè)試。

1 硬件設(shè)計(jì)

測(cè)試系統(tǒng)采用模塊化設(shè)計(jì)，主要由測(cè)控系統(tǒng)、引信目標(biāo)模擬器、紅外目標(biāo)模擬器等部分組成。總體結(jié)構(gòu)示意圖如圖1所示。

1.1 測(cè)控系統(tǒng)

測(cè)控系統(tǒng)以PXI系統(tǒng)為核心，采用PXI機(jī)箱、PXI零槽控制器以及多塊PXI板卡構(gòu)建測(cè)試硬件平臺(tái)。主控單元通過(guò)串口控制單元，完成導(dǎo)彈的供電、供氣、解鎖、雷鎖、離梁等控制，通過(guò)信號(hào)調(diào)理單元的調(diào)理、控制電路的轉(zhuǎn)接、控制，實(shí)現(xiàn)導(dǎo)彈輸出模擬信號(hào)采集、狀態(tài)信息采集和控制、LVDS數(shù)字信號(hào)采集以及1553B、422、232總線通訊等功能，完成測(cè)試流程控制，數(shù)據(jù)采集、存儲(chǔ)及判斷分析功能。液晶智能控制平臺(tái)用于圖像顯示以及外設(shè)控制。

1.1.1 主控單元

主控單元是整個(gè)導(dǎo)彈測(cè)試系統(tǒng)的核心，用來(lái)向?qū)椈驅(qū)椣到y(tǒng)加電、裝定飛行任務(wù)參數(shù)、完成時(shí)序控制和各個(gè)測(cè)試單元的統(tǒng)一調(diào)度、電源監(jiān)控、產(chǎn)品保護(hù)、測(cè)試參數(shù)建檔。

圖1 某紅外型導(dǎo)彈總體測(cè)試系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖

主控單元由PXI機(jī)箱、PXI控制器、PXI數(shù)據(jù)板卡等組成。PXI機(jī)箱選用NI公司的PXI-1044機(jī)箱，堅(jiān)固輕巧，可以安裝13個(gè)PXI模塊，配備500W電源，滿足PXI規(guī)范中可靠性及電磁兼容性的要求。PXI控制器選用NI公司的PXI-8108，PXI-8108配有2.53 GHz雙核處理器和1G的DDR800雙通道內(nèi)存，集成千兆自適應(yīng)網(wǎng)卡，4個(gè)高速USB接口，另外具有GPIB、RS232及DVI視頻輸出接口。PXI數(shù)據(jù)板卡包含A/D數(shù)據(jù)采集卡、1553B通訊卡、串口數(shù)據(jù)通訊卡、LVDS數(shù)據(jù)采集卡、繼電器卡等。

1.1.2 信號(hào)調(diào)理單元

信號(hào)調(diào)理單元主要由電纜及連接器、電源及控制電路、信號(hào)調(diào)理電路、自檢電路等部件組成。信號(hào)調(diào)理單元主要功能是完成主控機(jī)箱與導(dǎo)彈之間模擬信號(hào)和數(shù)字信號(hào)的電氣隔離、阻抗匹配及電平轉(zhuǎn)換，建立電源機(jī)箱、主控機(jī)箱之間的電氣通路，提供設(shè)備和產(chǎn)品的供電需求，模擬相關(guān)的激勵(lì)信號(hào)，提供需要檢測(cè)信號(hào)的處理，建立檢測(cè)模塊和被測(cè)數(shù)據(jù)信號(hào)之間的傳輸通道，通過(guò)軟件的協(xié)調(diào)控制，保證測(cè)試流程的順利進(jìn)行。信號(hào)調(diào)理單元還可以實(shí)現(xiàn)測(cè)試設(shè)備的通道及性能自檢。

圖2 信號(hào)調(diào)理單元功能框圖

1.1.3 電源組件

電源組件的設(shè)計(jì)滿足軍標(biāo)1188A規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)機(jī)架接口電源要求，主要由導(dǎo)彈供電±V1電源，加溫供電+V2電源，引信供電±V3、+V4電源，三相交流供電電源以及設(shè)備所須的供電電源，其主要功能：

a）按要求提供產(chǎn)品測(cè)試所需的直流電源；

b）按要求提供產(chǎn)品測(cè)試所需的交流電源；

c）實(shí)時(shí)顯示各路產(chǎn)品供電電源的電流值；

d）具有應(yīng)急斷電功能；

e）為測(cè)試設(shè)備提供所需電源。

1.1.4 液晶智能控制平臺(tái)

液晶智能控制平臺(tái)是集鍵盤(pán)、鼠標(biāo)、顯示器于一體的智能切換控制平臺(tái)，選用湖北六航研制的LH170G5-1。該平臺(tái)是1U高19吋寬機(jī)架式；采用17”TFT LCD，88鍵鍵盤(pán)，雙鍵PS/2 Touch PAD觸摸鼠標(biāo)；15-pin Mini 接頭；滿足-10℃～55℃的工作溫度。

1.2 引信目標(biāo)模擬器

引信測(cè)試單元主要是對(duì)引信進(jìn)行功能性檢測(cè)，可利用引信自身發(fā)射的光信號(hào)經(jīng)過(guò)處理后作為模擬目標(biāo)的回波信號(hào)，因此具有很好的一致性和可更換性。

引信測(cè)試單元由引信測(cè)試罩、鎧裝光纖和引信控制盒組成，其中引信測(cè)試罩完成彈身裝夾、光接收和發(fā)射耦合器的定位。4個(gè)象限共8個(gè)窗口的光信號(hào)均通過(guò)鎧裝光纖引至信號(hào)調(diào)理單元的引信控制板，引信控制板實(shí)現(xiàn)各象限光信號(hào)的通斷控制。示意圖如圖3所示。

圖3 引信目標(biāo)模擬器示意圖

1.3 目標(biāo)模擬器

目標(biāo)模擬器用來(lái)模擬導(dǎo)彈攻擊目標(biāo)的紅外輻射特性及運(yùn)動(dòng)特性，是進(jìn)行導(dǎo)彈探測(cè)性能、截獲概率、跟蹤能力等總體性能內(nèi)外場(chǎng)測(cè)試不可缺少的一部分[3]false。

目標(biāo)模擬器采用頭罩式結(jié)構(gòu)，主要由紅外光學(xué)組件、電動(dòng)轉(zhuǎn)臺(tái)、殼體、夾緊裝置等組成。紅外光學(xué)組件采用微型黑體、可變光闌孔以及PID溫度控制，可實(shí)現(xiàn)6檔光闌，50℃～600℃溫度變化，輻射波段1～5μm。電動(dòng)轉(zhuǎn)臺(tái)選用賽凡光電公司的7SRA160A蝸輪電動(dòng)旋轉(zhuǎn)臺(tái)和7SGA115電動(dòng)角位臺(tái)，可實(shí)現(xiàn)用于±30°往復(fù)和達(dá)位運(yùn)動(dòng)，精度±0.1°。頭罩與產(chǎn)品接觸面前端為錐面，起到軸向定位作用，確保轉(zhuǎn)臺(tái)旋轉(zhuǎn)中心與位標(biāo)器回轉(zhuǎn)中心在一個(gè)軸線上，頭罩與產(chǎn)品接觸面后部為圓柱結(jié)構(gòu)，同時(shí)使用卡箍固定，具有鎖緊功能，確保與產(chǎn)品可靠連接。

2 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)

2.1 軟件運(yùn)行和開(kāi)發(fā)環(huán)境

測(cè)試軟件以WindowsXP Professional中文版作為平臺(tái)，采用NI公司LabWindows/CVI及微軟VC++ 6.0進(jìn)行開(kāi)發(fā)。

2.2 軟件的結(jié)構(gòu)和功能

軟件系統(tǒng)從結(jié)構(gòu)上劃分為兩大層次，如圖4所示。硬件驅(qū)動(dòng)層負(fù)責(zé)對(duì)測(cè)試臺(tái)的各種實(shí)際硬件和板卡進(jìn)行操作，完成信號(hào)采集、激勵(lì)和數(shù)據(jù)的收發(fā)，向上層提供一種透明的傳輸通道；測(cè)試功能層負(fù)責(zé)完成測(cè)試流程控制、以及基于具體測(cè)試信號(hào)的的接收、發(fā)送、記錄、分析、和顯示。兩個(gè)功能層之間通過(guò)各類總線完成實(shí)際數(shù)據(jù)交換。

圖4 軟件總體設(shè)計(jì)

考慮到測(cè)試臺(tái)包含了多種測(cè)試總線，需要操作種類繁多的板卡和外圍設(shè)備，為了保證可靠性，提高控制效率，軟件系統(tǒng)采用分層次的模塊化設(shè)計(jì)。根據(jù)導(dǎo)彈測(cè)試不同階段的測(cè)試需求，軟件包括多個(gè)功能模塊：

a）測(cè)控模塊：主要用于控制加電過(guò)程和測(cè)試流程、下發(fā)飛行任務(wù)、監(jiān)控電源狀態(tài)和產(chǎn)品工作狀態(tài)，采集、顯示和記錄測(cè)試數(shù)據(jù)；

b）分析模塊：主要用于測(cè)試后的結(jié)果分析，能夠方便的調(diào)用當(dāng)前和歷史測(cè)試數(shù)據(jù)，提供數(shù)據(jù)解碼功能，提供數(shù)據(jù)動(dòng)態(tài)回放功能，進(jìn)行數(shù)據(jù)分析時(shí)，程序提供強(qiáng)大的數(shù)據(jù)顯示能力，可以根據(jù)用戶選擇，提供多樣的數(shù)據(jù)顯示方式；

c）自檢校準(zhǔn)模塊：程序啟動(dòng)時(shí)對(duì)電源狀態(tài)、板卡初始化狀態(tài)進(jìn)行快速自檢；功能自檢時(shí)在自檢校準(zhǔn)單元的配合下，完成各板卡的功能完整性檢查；定期校準(zhǔn)時(shí)則提供方便快捷的操作界面，以便校準(zhǔn)操作能夠高效進(jìn)行，并記錄校準(zhǔn)信息供查閱。

3 結(jié)論

該型紅外導(dǎo)彈測(cè)試系統(tǒng)設(shè)計(jì)采用了標(biāo)準(zhǔn)化、模塊化、通用化的原則，可模擬某型紅外導(dǎo)彈的掛飛和離梁狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)對(duì)導(dǎo)彈以及導(dǎo)彈系統(tǒng)的探測(cè)、跟蹤、制導(dǎo)、引戰(zhàn)功能全時(shí)序測(cè)試。模塊化設(shè)計(jì)，保證了測(cè)試的可靠性，維護(hù)方便快捷。自動(dòng)化測(cè)試和數(shù)據(jù)分析模塊設(shè)計(jì)減少了人為原因造成的錯(cuò)誤，降低了測(cè)試成本，提高了測(cè)試效率。

[1] 潘海飛，王武華. 基于LabVIEW 和PXI 平臺(tái)的通用計(jì)數(shù)器檢測(cè)系統(tǒng)[J].計(jì)量與測(cè)控技術(shù)，2015 5(42).1-2.

[2] 韓兆福. 一種新型導(dǎo)彈性能綜合測(cè)試系統(tǒng)[J]. 航空計(jì)算技術(shù)，2002 4(32)：79-82.

[3] 李璽，李艷. 便攜式紅外目標(biāo)模擬器的設(shè)計(jì) [J].火力與指揮控制，2012 (37)：179-181.

[4] 王建國(guó)，楊士義.某型空空導(dǎo)彈總體測(cè)試系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J].信息與電腦，2012(2)：62-63.

[5] 孫曉輝，馬秋，黃勇，等. 基于1553B總線某型導(dǎo)彈測(cè)試系統(tǒng)設(shè)計(jì) [J]. 航空計(jì)算技術(shù)，2011，4(41)：82-84.