虛擬儀器技術(shù)在航空機載氣象雷達測試中的應(yīng)用

盧娜　張三愛

摘 要：該文以某系列機載氣象雷達為研究對象，闡述了虛擬儀器測試技術(shù)在航空機載雷達系統(tǒng)試驗中的應(yīng)用。充分體現(xiàn)航空機載電子產(chǎn)品試驗虛擬儀器技術(shù)成熟，且系統(tǒng)具備開放式的模塊化架構(gòu)，能夠靈活適應(yīng)產(chǎn)品更新升級，具有良好的通用性和擴展性等優(yōu)點。

關(guān)鍵詞：虛擬儀器 自動測試 數(shù)據(jù)采集

中圖分類號：TP29 文獻標(biāo)識碼：A 文章編號：1674-098X（2017）01（b）-0007-02

近年來，隨著科技迅速發(fā)展，虛擬儀器得到越來越廣泛的推廣，逐漸在機載雷達測試中得到應(yīng)用。該文介紹虛擬儀器的基本組成，并對它在目前機載雷達試驗測試中的應(yīng)用做了分析，為虛擬儀器在機載電子設(shè)備中應(yīng)用的試驗提供依據(jù)，機載電子設(shè)備裝機前不僅要檢查其自身功能，還要對于相互交聯(lián)設(shè)備的信息正確性進行檢查，這就需要虛擬儀器來進行仿真模擬。所以虛擬儀器為機載雷達試驗軟件化、智能化提供了技術(shù)支持。

1 虛擬儀器概念

虛擬儀器是在計算機基礎(chǔ)上通過增加軟件和硬件構(gòu)建[1]，具有可視化界面的儀器。實質(zhì)是利用計算機，結(jié)合模塊化硬件和靈活軟件實現(xiàn)數(shù)據(jù)采集、存儲、分析和輸出等，完成各種指標(biāo)測試，給人們帶來很多便利。其構(gòu)架主要是計算機、硬件平臺和應(yīng)用軟件等。計算機是虛擬儀器的核心，為軟件開發(fā)提供應(yīng)用環(huán)境。硬件平臺由控制模塊、測試設(shè)備、信號產(chǎn)生模塊等組成，一般對信息進行采集、檢測放大、整形、濾波等；軟件部分在虛擬儀器中占重要地位，包括虛擬儀器應(yīng)用軟件開發(fā)平臺、儀器驅(qū)動程序、信號處理技術(shù)等。

開發(fā)平臺：開發(fā)平臺作為虛擬儀器的開發(fā)平臺，在軟件開發(fā)中起著重要作用。它是圖形化編程系統(tǒng)，在機載設(shè)備試驗中應(yīng)用比較廣泛。用虛擬進行編程，不用寫程序代碼，直接選用流程圖，這樣很方便快捷。流程圖節(jié)點間數(shù)據(jù)流向決定虛擬儀器執(zhí)行順序，是不需用語言控制的。這樣可使測試人員與開發(fā)人員間很好地交流，有效提高工作效率。

當(dāng)今科技迅速發(fā)展，虛擬儀器技術(shù)應(yīng)運而生，并在各行業(yè)廣泛應(yīng)用，在機載電子設(shè)備測試中的應(yīng)用逐步增加。以下以某型機載氣象雷達為例，介紹該技術(shù)在航空測試領(lǐng)域的應(yīng)用。

某型機載氣象雷達測試系統(tǒng)連接框圖如圖1所示，包括供電單元、試驗平臺、控制模塊、天線模塊、收發(fā)系統(tǒng)、綜合模擬儀、功率配置單元、信號處理單元、控制計算機。其中以試驗平臺和控制主機為核心，實現(xiàn)硬件連接及數(shù)據(jù)采集處理顯示等。

2 系統(tǒng)概況

供電單元為試驗系統(tǒng)提供可靠穩(wěn)定的試驗電源，品質(zhì)要好，且電壓、電流可實時監(jiān)控防止異常。試驗平臺提供硬件連接、測試通道及端口，可直接測試部分雷達參數(shù)信息?？刂颇K雷達系統(tǒng)工作模式及狀態(tài)進行選擇，并設(shè)置雷達所需距離參數(shù)、模式等。天線模塊完成電磁波信號對空間的等效輻射；收發(fā)系統(tǒng)產(chǎn)生和接收高頻雷達信號；綜合模擬儀用來模擬雷達的各種回波信號，經(jīng)過功率配置從中提取信息強度、頻率、重復(fù)頻率、功率等；信號處理單元接收收發(fā)系統(tǒng)送來的雷達回波信號及控制單元送來的狀態(tài)離散量[2]，將這些信息采樣量化、積累、編碼后寫入緩沖存儲器，并進行轉(zhuǎn)換輸出等。主控計算機主要起控制作用，實現(xiàn)人機對話，完成雷達的重要指標(biāo)顯示、存儲等?？刂朴嬎銠C完成雷達總線數(shù)字信號、雷達畫面信息參數(shù)的取樣采集，并進行精密解算，轉(zhuǎn)換為具有可讀性的雷達性能指標(biāo)值、狀態(tài)字符輸送給主控計算機進行顯示。

2.1 硬件部分

硬件部分主要是以試驗平臺為中心實現(xiàn)雷達系統(tǒng)各模塊的連接，并可控制雷達實現(xiàn)部分技術(shù)指標(biāo)的測試，試驗平臺與試驗電纜融于一體。系統(tǒng)電源送來的+28 V直流電和115 V交流電，分別經(jīng)+28 V、115 V開關(guān)、指示燈、數(shù)顯表等控制，最終輸送到各個分系統(tǒng)。試驗平臺也可實現(xiàn)雷達系統(tǒng)的部分技術(shù)指標(biāo)測試，如雷達系統(tǒng)輸出低電壓、天線掃描信號、信號處理模塊的觸發(fā)信號、視頻信號等技術(shù)指標(biāo)均可從平臺上的相應(yīng)測試點測得。同時，試驗平臺還提取雷達系統(tǒng)的許多可監(jiān)測控制信號，為雷達系統(tǒng)故障的診斷定位、排查奠定了一定的基礎(chǔ)。

2.2 軟件部分

測試系統(tǒng)軟件包括：控制界面、程序控制、數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)處理等。軟件控制系統(tǒng)是利用測試軟件將雷達系統(tǒng)與硬件集成于一體，提供切實可行的測試及計算方法，實現(xiàn)計算機對系統(tǒng)設(shè)備的控制及模擬和對測試信息（數(shù)據(jù)）的采樣，最后進行參數(shù)解算、處理，使雷達信息及畫面疊加顯示或列表顯示。整個測試系統(tǒng)軟件控制框圖見圖2。

3 結(jié)語

隨著航空機載電子設(shè)備的不斷推進、發(fā)展，雷達系統(tǒng)也迅速更新?lián)Q代。所以機載雷達的虛擬測試技術(shù)也要求不斷升級改進。這也更能凸顯出虛擬儀器測試系統(tǒng)擴展性強、性能高、靈活性強等特點，不僅大大縮短了飛機試驗時間和投放市場的時間，還提高了試驗系統(tǒng)開發(fā)的可靠性和生產(chǎn)效率。使用集成化的虛擬儀器環(huán)境與實際機載設(shè)備信號相連，分析數(shù)據(jù)以獲取實用信息，共享信息成果，有助于在較大范圍內(nèi)提高生產(chǎn)效率。虛擬儀器提供的各種工具能滿足各機載試驗項目需要，而且測試系統(tǒng)操作靈活、性能穩(wěn)定、故障診斷分析準(zhǔn)確。

參考文獻

[1] 秦樹人，尹愛軍，劉小峰.現(xiàn)代虛擬儀器[M].機械工業(yè)出版社，2011.

[2] 蔡成仁.現(xiàn)代氣象雷達[M].中國民航出版社，2004.