基于虛擬儀器的雷達(dá)信道自動測試系統(tǒng)設(shè)計(jì)

戴由旺 李增有 韋俞鋒

【摘 要】針對雷達(dá)信道監(jiān)測點(diǎn)位離散且參數(shù)眾多、傳統(tǒng)人工測試方法難以滿足實(shí)際測試需求問題，設(shè)計(jì)構(gòu)建基于虛擬儀器的雷達(dá)信道自動測試系統(tǒng)，系統(tǒng)由測試計(jì)算機(jī)、測試儀器、GPIB接口卡及測試開關(guān)網(wǎng)絡(luò)組成，通過GPIB接口總線將測試儀器與計(jì)算機(jī)連接組網(wǎng)，采用開關(guān)網(wǎng)絡(luò)完成監(jiān)測信號的路由切換，在系統(tǒng)軟件的控制下實(shí)現(xiàn)雷達(dá)信道參數(shù)的自動測試及分析處理，較好提高了雷達(dá)信道測試工作效率。

【關(guān)鍵詞】雷達(dá) 自動測試系統(tǒng) 虛擬儀器

雷達(dá)信道有大量參數(shù)需要測量，采用傳統(tǒng)測試手段費(fèi)時(shí)費(fèi)力，不能滿足雷達(dá)參數(shù)監(jiān)測實(shí)時(shí)性要求，不利于現(xiàn)代雷達(dá)系統(tǒng)自動化測試以及故障快速診斷維護(hù)。隨著儀器接口總線技術(shù)和虛擬儀器技術(shù)的日趨成熟[1]，自動化測試成為了可能。自動測試系統(tǒng)ATS（Automatic Test System）能夠自動完成激勵(lì)、測量、數(shù)據(jù)處理并顯示或輸出測試結(jié)果[2]，整個(gè)測試流程可以通過系統(tǒng)軟件的開發(fā)予以實(shí)現(xiàn)。

1虛擬儀器與GPIB接口技術(shù)

虛擬儀器技術(shù)是用戶在通用計(jì)算機(jī)平臺上，根據(jù)測試任務(wù)需求，定義和設(shè)計(jì)儀器的測試功能，實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)與測試儀器的一體化[3]。虛擬儀器的出現(xiàn)，打破了傳統(tǒng)儀器由廠家定義、用戶無法改變的工作模式，使得用戶可以根據(jù)自己的需求，設(shè)計(jì)自己的儀器系統(tǒng)。與傳統(tǒng)儀器相比，虛擬儀器在經(jīng)濟(jì)性、靈活性、擴(kuò)展性和可維護(hù)性等方面都具有獨(dú)特優(yōu)勢，實(shí)質(zhì)上代表了一種創(chuàng)新的儀器設(shè)計(jì)思想。

通用接口總線GPIB（General Purpose Interface Bus）是一種并行的、與可編程器件相連接的小型標(biāo)準(zhǔn)總線接口系統(tǒng)，使用這種數(shù)字標(biāo)準(zhǔn)接口總線，能以一種外總線互聯(lián)的方式將智能儀器組建成一個(gè)開放式的自動測試系統(tǒng)[4]。典型的GPIB自動測試系統(tǒng)包括一臺計(jì)算機(jī)、一塊GPIB接口卡和若干臺GPIB儀器，每臺GPIB儀器有單獨(dú)的地址，由計(jì)算機(jī)控制，1塊GPIB接口卡最多可連接15臺GPIB儀器，GPIB接口板插入計(jì)算機(jī)插槽中，建立起計(jì)算機(jī)與具有GPIB接口的儀器設(shè)備之間的通信橋梁[5]。GPIB接口通用性強(qiáng)，結(jié)構(gòu)簡單，性能可靠，操作靈活，在科研及工業(yè)領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用，幾乎所有的重要儀器設(shè)備都配有GPIB接口，這為自動測試系統(tǒng)的組建提供了有利條件。

2系統(tǒng)組成及工作原理

雷達(dá)信道自動測試系統(tǒng)硬件組成如圖1所示，主要由自動化測試計(jì)算機(jī)、開關(guān)網(wǎng)絡(luò)、測試儀器及GPIB接口卡等設(shè)備組成。自動化測試計(jì)算機(jī)主要完成測試過程中的儀器控制、開關(guān)網(wǎng)絡(luò)控制、測試數(shù)據(jù)分析處理等功能。開關(guān)網(wǎng)絡(luò)用來連接測試儀器與被測設(shè)備，提供測試信號路由控制，根據(jù)不同的設(shè)備組合、不同的測試項(xiàng)目，選擇相應(yīng)的設(shè)備連接，完成測試配置。測試儀器是測試任務(wù)的承擔(dān)者，包括頻譜儀、信號源、示波器等。GPIB接口特性保證了系統(tǒng)的可擴(kuò)展性，可根據(jù)需要將新的測試儀器經(jīng)GPIB總線接入自動測試系統(tǒng)，增加新的功能以適應(yīng)系統(tǒng)測試需求的變化。

3系統(tǒng)軟件實(shí)現(xiàn)

自動測試系統(tǒng)軟件主要完成測試系統(tǒng)配置、儀器及開關(guān)網(wǎng)絡(luò)控制、數(shù)據(jù)分析處理等功能。采用LabVIEW進(jìn)行軟件設(shè)計(jì)，針對不同的功能應(yīng)用編寫?yīng)毩⒌奶摂M儀器VI（Virtual Instrument）子程序，最后再系統(tǒng)集成。模塊化設(shè)計(jì)便于軟件調(diào)試，也提高了系統(tǒng)軟件的可維護(hù)性和可擴(kuò)展性，因?yàn)閷τ诓煌臏y試儀器都是調(diào)用相應(yīng)的功能模塊完成操作的，如果需要新的測試儀器加入該系統(tǒng)，只需要針對該儀器編寫對應(yīng)的子程序模塊供系統(tǒng)調(diào)度。

自動測試軟件實(shí)現(xiàn)如圖2所示，首先完成頻譜儀、示波器、信號源等設(shè)備初始化，控制開關(guān)網(wǎng)絡(luò)將所需檢測通道與相應(yīng)測試儀器連接，按照信號屬性完成測試參數(shù)配置，獲取測試數(shù)據(jù)，根據(jù)需要進(jìn)行相關(guān)數(shù)據(jù)分析和處理。系統(tǒng)軟件能夠提供虛擬的儀器界面，直觀形象地觀測信號，完成傳統(tǒng)儀器的主要測量功能，可在不同測試儀器之間自動切換，同時(shí)可以借助計(jì)算機(jī)強(qiáng)大的數(shù)據(jù)處理、編輯、存儲功能，為測試工作提供更為廣泛的功能應(yīng)用，這也是虛擬儀器技術(shù)區(qū)別于傳統(tǒng)儀器技術(shù)的重要進(jìn)步。

4結(jié)語

通過GPIB接口總線將雷達(dá)系統(tǒng)的附屬測量儀器設(shè)備與測試計(jì)算機(jī)連接組建自動測試系統(tǒng)，并將雷達(dá)信道參數(shù)監(jiān)測點(diǎn)經(jīng)測試開關(guān)網(wǎng)絡(luò)接入，在自動測試系統(tǒng)軟件的控制下根據(jù)測試需求完成雷達(dá)信道主要參數(shù)的數(shù)據(jù)獲取和分析處理，提高了測試工作效率，為雷達(dá)系統(tǒng)自動化檢測和快速維護(hù)提供了有力支撐。

參考文獻(xiàn)：

[1]李江全，等.虛擬儀器設(shè)計(jì)測控應(yīng)用典型實(shí)例[M].北京：電子工業(yè)出版社，2010.

[2]申忠如，等.現(xiàn)代測試技術(shù)與系統(tǒng)設(shè)計(jì)[M].西安：西安交通大學(xué)出版社，2006.

[3]任星華，王旭.國內(nèi)虛擬儀器技術(shù)的應(yīng)用研究現(xiàn)狀及展望[J].2011（04），101-103.

[4]傅必亮，劉煜.基于GPIB和VB的自動測試系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J].儀表技術(shù)，2010（6） ：52-55.

[5]楊文，黃文濤.通用自動測試系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[J].工業(yè)控制計(jì)算機(jī)，2012（01）：67-71.

作者簡介：戴由旺（1979—），男，漢，江西銅鼓人，工程師，碩士，研究方向：無線電測控技術(shù)。