LabWindows/CVI在導引頭地面測控設備中的應用

王 珂，賀向東，齊 鑫，韓連剛，桂蘇嘉

(中國航天科技集團公司第四研究院第四十一研究所,西安 710025)

LabWindows/CVI在導引頭地面測控設備中的應用

王 珂，賀向東，齊 鑫，韓連剛，桂蘇嘉

(中國航天科技集團公司第四研究院第四十一研究所,西安 710025)

針對某型導引頭掛飛試驗實現導引頭控制及實時性高的需求，設計了一種基于LabWindows/CVI軟件開發平臺的掛飛控制箱系統;該掛飛控制箱通過RS422串口與導引頭相連，能夠實現導引頭控制、狀態顯示、GPS信息接收處理、試驗數據存儲等功能;掛飛控制箱采用VXI總線和LabWindows/CVI軟件平臺進行設計，硬件集成度較高，軟件運用LabWindows/CVI開發平臺自帶的多線程技術，將串口通訊等周期性任務與數據處理、存儲、顯示等任務從時間上分開，提高了CPU工作效率，滿足系統實時性要求;試驗結果表明，該掛飛控制箱系統工作穩定，與導引頭通訊可靠，實時性較高，試驗數據完整且滿足總體要求。

LabWindows/CVI；掛飛控制箱；導引頭

0 引言

某型導引頭掛飛試驗是將電視成像導引頭安裝在運輸機腹部以模擬導彈飛行狀態，運輸機以一定高度和速度接近地面設定好的固定或移動目標，測試人員在運輸機上通過掛飛控制箱控制導引頭對目標進行搜索或跟蹤，從而檢驗導引頭在規定能見度和視場角條件下，對預定目標探測識別的能力。在整個試驗過程中，掛飛控制箱必須實現的功能包括：接收和儲存GPS信息、便攜式操控臺指令；導引頭參數裝訂；向導引頭發送控制指令；接收、存儲導引頭反饋信息等，這就對掛飛控制箱提出了實時性強、功能全、速度快、可靠性高等要求。

本文根據掛飛控制箱的設計要求，采用Labwindows/CVI軟件開發平臺，基于多線程處理技術和多方控制信息融合技術，設計了一種實時性強，可靠性高的處理系統，取得了很好的試驗效果。

1 系統方案設計

1.1 系統組成

某型導引頭掛飛試驗系統由掛飛平臺、掛飛空中設備和地面保障設備三大部分組成，其中掛飛平臺為某型運輸飛機，掛飛空中設備包括某型號導引頭、UPS電源、掛飛控制箱、便攜式控制臺、監視器、導引頭圖像記錄儀、GPS裝置和導引頭掛架等，地面保障設備包括靶標、通訊設備、照相及攝像設備等，詳見圖1。

圖1 導引頭掛飛試驗系統組成

1.2 系統信息交互關系

在飛行試驗中，掛飛控制箱與其他部件的信息交互關系如圖2所示，可以看出，掛飛控制箱的主要接口及功能包括：

1)通過UPS電源進行供電，電壓220 V；

2)與GPS裝置通過RS232方式進行通訊，通訊周期100 ms，GPS裝置實時發送導引頭當前時刻的位置及速度信息，掛飛控制箱根據導引頭及目標的當前位置信息進行解算，以確定搜索階段導引頭光軸俯仰和方位角；

3)與便攜式控制臺通過RS422方式進行通訊，通訊周期20 ms，在手動搜索模式時，試驗人員通過操作便攜式控制臺上的搖桿控制導引頭光軸方向，掛飛控制箱收到便攜式操控臺的控制幀并向導引頭轉發。

1.3 掛飛控制箱硬件結構

掛飛控制箱采用VXI總線和LabWindows/CVI軟件平臺進行設計，系統集成度較高。系統硬件部分主要由工業控制計算機、多串口卡、顯示器、鍵盤/鼠標組成，硬件結構見圖3。

圖3 掛飛控制箱硬件結構圖

其中工業控制計算機的主要性能包括：處理器Intel P4，主頻1 GHz以上；內存256 MB以上；硬盤80 GB以上；2個PCI插槽；顯存不小于32 MB。

多串口卡型號為MOXA 134U，主要性能包括：串口數量4個，串口標準為2XRS-232/422/485,2XRS-422/485；最大板載數4個；通訊控制器MU860；總線32位Universal PCI；波特率50 bps～921.6 Kbps；供電+5 V，180 mA。

2 系統軟件設計

LabWindows/CVI適用于采用VXI總線和插入式板卡的測控系統，采用ANSI C編譯器，具有強大的的函數庫、先進的多線程技術和豐富的界面組件，具有開發方式簡單靈活，研制周期短等優點[1-3]。

2.1 LabWindows/CVI多線程技術

新鄉賢統戰：基層統戰工作的整合拓展與全新模式——以浙江省縣以下實踐為案例 ……………………………………………… 許 軍（4·76）

線程(thread) 是進程中單一順序的控制流，運行在進程空間內，是進程中的實體。一個進程中可以存在多個線程，多個線程共享進程的內存空間，從而實現程序的并發執行。進程一般由主線程和輔助線程組成，主線程由系統生成，用于創建、顯示和運行用戶界面，輔助線程由用戶進行開發，包括線程池(thread pools)和異步定時器(asynctimer)兩種方式。線程池采用單獨的線程緩存使創建和銷毀線程的開銷最小化，適合于執行多次或一個循環內執行的任務; 異步定時器使用Windows多媒體定時器運行定時器回調函數，適合于定期進行的任務[4-6]。

2.2 系統的多線程應用

一般主線程由系統生成，完成對用戶鼠標鍵盤操作的響應，以及用戶界面的生成、顯示和刷新等。除主線程外還創建了2個輔助線程。一個輔助線程通過調用異步定時器函數NewAsyncTimer生成，定時周期20 ms，主要完成串口通訊等周期性任務；另一個輔助線程通過調用CmtScheduleThreadPoolFunction函數生成，主要用來執行數據處理、存儲和顯示等任務，系統軟件結構圖見圖4。

圖4 系統軟件結構圖

2.3 系統工作流程

掛飛控制箱軟件工作流程如圖5所示，軟件通過響應用戶界面操作向導引頭發送參數裝訂信息和導引頭控制指令，同時實時接收GPS裝置發出的導引頭當前時刻的位置及速度信息，根據導引頭及目標的當前位置信息進行解算，以確定搜索階段導引頭光軸俯仰和方位角，目標進入導引頭視場后操作員通過操作手柄進行目標鎖定，進行鎖定目標飛行，同時驗證導引頭各項性能指標。

掛飛控制箱在導引頭掛飛試驗中的主要工作內容包括：

1)系統上電完成，進入掛飛控制箱軟件后，按下“開始測控”按鈕，系統開始周期性接收GPS數據和導引頭狀態信息，對數據進行處理并在界面上顯示；

3)自動搜索階段試驗人員輸入搜索模式和搜索參數等信息，系統根據實時的導引頭位置和目標位置生成搜索指令，通過串口周期性的發送給導引頭；

圖5 掛飛控制箱工作流程圖

4)手動搜索階段試驗人員通過操縱便攜式控制臺生成控制指令，并通過掛飛控制箱將指令發送至導引頭，試驗人員可

以完成目標跟蹤、鎖定、解鎖等控制指令；

5)目標超出導引頭跟蹤范圍后退出軟件，掛飛控制箱斷電。

3 結論

本文基于LabWindows/CVI軟件開發平臺和VXI總線設計了導引頭掛飛試驗的控制設備—掛飛控制箱，該掛飛控制箱能夠接收和儲存GPS信息，接收便攜式操控臺指令，完成導引頭參數裝訂；向導引頭發送控制指令，接收、存儲導引頭反饋信息等。目前該掛飛控制箱已經成功參加某型導引頭掛飛試驗，試驗過程中，掛飛控制箱工作穩定，與導引頭、便攜式操控臺、GPS接收機等設備匹配工作正常，試驗數據完整且滿足總體要求。

[1] 王瑜瑜. 基于Labwindows/CVI飛機氣動系統自動測試平臺的設計與實現 [J].電子器件,2015, 38(5): 1159-1163.

[2] 孫新川,仲 秦,范蟠國.LabWindows/CVI和PLC技術下的飛機電負載系統設計[J].設計與研究,2005(2):14-18.

[3] 唐 疑,張勞模,莊昌兮.基于LabWindows/CVI的輻射儀虛擬檢測系統[J].儀表技術與傳感器,2001(7):28-29.

[4] 王 瑜,羅庚合. 基于LabWindows/CVI的多傳感器自動化全量程扭矩檢定儀設計[J].煤礦機械, 2011,32(10):179-180.

[5] 薄志峰.基于LabWindows/CVI的電動舵機自動化測試系統設計[J].國外電子測量技術,2015,34(5):66-69.

[6] 譚秀萍,吳曉輝,范蟠果,等. LabWindows/CVI多線程技術在電負載系統中的應用[J].測控技術,2011,30(8):79-90.

Application of LabWindows/CVI in Ground Measurement and Control Equipment of Seeker

Wang Ke, He Xiangdong, Qi Xin, Han Liangang, Gui Sujia

(CASC, Fourth Research Institute，Xi’an 710025, China)

For the demand of the seeker flying test achieving control and high real-time, it designs the control box system based on LabWindows/CVI software development platform. The flying control box are connected to seeker through RS422 serial ports, it can achieve seeker control, state display, receiving and processing of GPS Information, test data storage,and other functions. Flying control box is designed based on VXI bus and LabWindows/CVI software platform. The software uses multithreading technology of LabWindows/CVI software development platform, it divides periodic tasks such as serial ports from data processing, storage, display and other tasks on time, improves the CPU efficiency. The test results show that the flying control system works steadily, communicates reliably with seeker, gets test data completely and meeting the general requirements.

LabWindows/CVI;flying control box;seeker

2016-07-30；

2016-09-13。

王 珂(1987-)，男，陜西富平人，碩士，主要從事地面測控設備方向的研究。

1671-4598(2017)01-0091-03

10.16526/j.cnki.11-4762/tp.2017.01.026

TP3

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