火控系統(tǒng)綜合檢測設(shè)備的設(shè)計(jì)

遠(yuǎn)征　李英順

【摘 要】為解決坦克火控系統(tǒng)檢測手段單一，不能同時(shí)檢測多個(gè)部件的問題，本文利用適配器實(shí)時(shí)采集火控系統(tǒng)各部件數(shù)據(jù)，并將經(jīng)過調(diào)理后的數(shù)據(jù)通過CAN總線或Zigbee無線模塊送入上位機(jī)，由其完成模擬信號(hào)到數(shù)字信號(hào)的轉(zhuǎn)變，最終由上位機(jī)判斷信號(hào)是否異常，完成各組件的在線故障檢測，從而達(dá)到判斷故障所在的位置以及給出維修建議的目的。實(shí)踐表明，該系統(tǒng)能夠?qū)崟r(shí)、快速、準(zhǔn)確完成對各個(gè)功能部件的故障診斷，對提高部隊(duì)裝備保障能力具有重要的意義。

【關(guān)鍵詞】火控系統(tǒng)；CAN總線；Zigbee通訊；故障檢測

隨著技術(shù)發(fā)展和裝備的進(jìn)步，火控系統(tǒng)性能的逐步提升，對其狀態(tài)進(jìn)行檢測分析的手段與方法也要不斷提高[1]。當(dāng)前普遍使用的火控系統(tǒng)狀態(tài)檢測手段不能同時(shí)檢測火控系統(tǒng)所有部件的參數(shù)[2]，使得各部件數(shù)據(jù)之間缺乏聯(lián)系，不僅檢測成本高、耗時(shí)長，還無法為坦克火控系統(tǒng)的整體故障診斷提供可靠保障。

針對以上問題，本文將火控系統(tǒng)部件通過適配器接入檢測設(shè)備，在其原位狀態(tài)下通過CAN總線或Zigbee無線通訊模塊將運(yùn)行數(shù)據(jù)傳輸至上位機(jī)，通過上位機(jī)的炮控系統(tǒng)故障檢測系統(tǒng)對數(shù)據(jù)進(jìn)行分析判斷，得出故障結(jié)論。該方案不需要對各部件單獨(dú)測試，降低了成本，操作方便；另一方面，數(shù)據(jù)采集的結(jié)果經(jīng)過上位機(jī)的分析運(yùn)算后能及時(shí)得到運(yùn)行指標(biāo)的數(shù)值，因而具有快速性和實(shí)時(shí)性，將不同時(shí)期的故障數(shù)據(jù)進(jìn)行存檔統(tǒng)計(jì)，方便調(diào)試人員了解炮控系統(tǒng)的運(yùn)行情況，為維修調(diào)試提供依據(jù)。

1 總體設(shè)計(jì)方案

該設(shè)備可以完成坦克炮控系統(tǒng)的各分系統(tǒng)、組件的原位在線檢測。它利用適配器實(shí)時(shí)采集被測對象（火控計(jì)算機(jī)、陀螺儀組、炮控箱、瞄準(zhǔn)鏡、瞄控盒、自動(dòng)裝彈機(jī)程控盒、車控盒等各分系統(tǒng)部件）數(shù)據(jù)，通過CAN總線或Zigbee無線模塊送入上位機(jī)，最終由上位機(jī)軟件判斷信號(hào)是否異常，從而獲得故障部位并給出維修建議。系統(tǒng)工作原理示意圖如圖1所示。該系統(tǒng)由工業(yè)計(jì)算機(jī)進(jìn)行檢測控制與數(shù)據(jù)管理，為操作人員提供正確的操縱步驟，完成檢測過程的實(shí)時(shí)記錄，能輸出檢測過程主要參數(shù)的變化曲線和最終試驗(yàn)報(bào)告。

2 硬件設(shè)計(jì)

系統(tǒng)硬件主要包括1個(gè)上位機(jī)、7個(gè)適配器、CAN總線以及ZigBee通訊模塊，總體設(shè)計(jì)方案如圖2所示。

2.1 上位機(jī)

上位機(jī)是故障檢測設(shè)備的核心部分，它與協(xié)調(diào)器通過串口通信，將系統(tǒng)接收的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析、顯示、存儲(chǔ)，對坦克炮控系統(tǒng)狀態(tài)進(jìn)行評(píng)估，判斷坦克的故障部位。上位機(jī)功耗低、體積小、功能強(qiáng)、重量輕、維修維護(hù)方便、便于攜帶。

2.2 協(xié)調(diào)器

協(xié)調(diào)器（集成在上位機(jī)內(nèi)部）由處理器CC2530模塊、天線模塊、串口模塊、電源模塊、LED指示燈等組成。因?yàn)閰f(xié)調(diào)器不能進(jìn)入休眠模式，所以用USB接口將協(xié)調(diào)器與計(jì)算機(jī)連接起來，由計(jì)算機(jī)給協(xié)調(diào)器模塊提供3.3V電壓。處理器CC2530模塊接收到終端節(jié)點(diǎn)采集的數(shù)據(jù)并進(jìn)行處理之后，將其發(fā)送至UART與USB的轉(zhuǎn)換芯片CP2102，再通過計(jì)算機(jī)端的USB轉(zhuǎn)發(fā)給計(jì)算機(jī)進(jìn)行顯示，用戶可以在計(jì)算機(jī)上對數(shù)據(jù)進(jìn)行進(jìn)一步處理[3]。

2.3 適配器

適配器的作用是與被測部件進(jìn)行連接，檢測被測部件的實(shí)時(shí)工作狀態(tài)，同時(shí)將檢測到的性能參數(shù)通過CAN總線或無線方式傳遞給上位機(jī)。

適配器硬件由處理器CC2530模塊、天線模塊、時(shí)鐘模塊、電源模塊、電源管理模塊、電壓電流傳感器模塊、LED指示燈等部分組成，如圖3所示。由于CC2530模塊要求一直供電進(jìn)行數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)采集，而電壓、電流和開關(guān)量采集模塊僅需要在采集數(shù)據(jù)時(shí)才需要對其供電，所以選用了 MAX1675電源管理模塊來實(shí)現(xiàn)此功能[4]。處理器模塊先把電壓、電流和開關(guān)量采集模塊傳來的實(shí)時(shí)釆集的數(shù)據(jù)信號(hào)進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換，然后將處理后的數(shù)據(jù)通過天線發(fā)送至協(xié)調(diào)器。

3 軟件設(shè)計(jì)

軟件設(shè)計(jì)運(yùn)用面向?qū)ο蟮某绦蛟O(shè)計(jì)方法和模塊化的設(shè)計(jì)思想進(jìn)行程序設(shè)計(jì)，這樣軟件既高效可靠，又具有極好的可移植性和擴(kuò)充性，同時(shí)也能滿足圖像顯示和友好操作界面的要求。

軟件系統(tǒng)的界面包括：用戶登錄界面、用戶管理界面、狀態(tài)監(jiān)測界面、故障定位界面、歷史查詢界面。用戶登錄軟件后，選擇通訊方式與需要測試的部件，點(diǎn)擊采集，界面就會(huì)實(shí)時(shí)顯示相應(yīng)的信號(hào)值，通過信號(hào)表評(píng)價(jià)相應(yīng)設(shè)備的狀態(tài)。最后，評(píng)估采集到的信號(hào)，若信號(hào)異常，系統(tǒng)將自動(dòng)定位故障部位。火控計(jì)算機(jī)的狀態(tài)監(jiān)測界面如圖4所示，故障定位界面如圖5所示。

4 結(jié)論

本文設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)了坦克火控系統(tǒng)綜合檢測設(shè)備，采用適配器與上位機(jī)相結(jié)合的方式首次實(shí)現(xiàn)了火炮控系統(tǒng)的實(shí)車原位在線檢測與故障診斷，通過適配器實(shí)時(shí)同步采集信號(hào)與上位機(jī)進(jìn)行組網(wǎng)實(shí)時(shí)通信，取代了傳統(tǒng)分組件測量的檢測方法，實(shí)現(xiàn)了多部件多路信號(hào)實(shí)時(shí)同步采集，傳輸速度快、抗干擾能力強(qiáng)、安全可靠，創(chuàng)新了裝備使用與維修檢測手段，提高了新型裝甲裝備保障能力。

【參考文獻(xiàn)】

[1]樊水康，郭會(huì)兵，郭慧鑫.火控系統(tǒng)故障檢測與智能診斷[J]. 火力與指揮控制， 2013（s1）：143-146.

[2]孫國偉，湯霞清，楊國振.基于PXI總線的坦克炮控自動(dòng)測試系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[J].計(jì)算機(jī)測量與控制，2010，18（10）：2335-2336.

[3]劉傳振，程耕國.基于ZigBee的大型樓宇安全監(jiān)控系統(tǒng)[J]. 現(xiàn)代電子技術(shù)，2017，40（4）：95-98.

[4]過琦芳.采用CAN總線的生產(chǎn)現(xiàn)場監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[J].現(xiàn)代制造工程，2017（3）：135-140.endprint