一種基于1553B總線的導彈測試系統設計

秦發林

摘 要：本文闡述了一種基于1553B總線的導彈測試系統設計，全面地解析了圍繞1553B總線的導彈測試系統設計原理及系統構建。通過該技術研究與應用，提高了導彈測試系統可靠性和可擴展性，解決了導彈測試系統過于獨立化、專一化，不利于擴展應用等問題，滿足了某型號導彈測試需求，為后續型號測試系統的研制和優化設計奠定基礎。

關鍵詞： 1553B總線；導彈測試系統

1 引言

隨著地空導彈武器裝備技術的發展，武器裝備更新換代周期越來越短，導彈復雜程度越來越高，衍生型號眾多，集團內各大院所呈現出預研一代、研制一代、批產一代的多型號任務并舉局面。導彈測試系統作為所屬武器系統專用檢測設備，其發展必須跟上導彈研制步伐。

長期以來，我單位自行研制的導彈測試系統存在兩方面不足。首先，系統體積龐大，功能過于獨立化和專一化，模塊化、通用化、系列化程度低，不便于操作、轉運、維護和維修，可靠性差，一旦出現故障，部隊基本無法自行進行故障診斷、定位和維修，因此，給工廠售后服務增加難度和過多的人員、經濟投入；其次，軟件和硬件可擴展程度低，無法兼容不同型號導彈測試，當導彈停產或退役后，導彈測試系統只能隨之退役并荒廢，不能擴展應用至其他型號導彈測試，造成資源的極大浪費。因此，開展地空導彈測試系統改進設計研究，以滿足未來多型號、多階段導彈測試任務的需求，是推動導彈測試系統模塊化、通用化、系列化發展的需要，也是測試專業自身發展的需要。

本文介紹了一種基于1553B總線的導彈測試系統設計方案，通過該技術應用，提高了導彈測試系統的可靠性和可擴展性，解決了導彈測試系統過于獨立化、專一化的問題，實現了導彈測試系統模塊化、通用化、系列化。該技術已成功在我院某型號導彈測試系統上應用，并取得了良好效果。

2 名詞解釋

1553B總線：是美國軍方專門為飛機上設備制定的一種信息傳輸總線標準，具有傳輸可靠性高、實時性強、技術成熟、易于擴展等優點。

總線控制器（BC）：是總線系統中組織信息傳輸的終端，是總線上必不可少的重要組成部分。BC發起總線上的數據傳輸，只有當總線控制器向某RT發出總線指令后，該RT才能參與數據傳輸。

遠程終端（RT）：是總線系統中不作為總線控制器或總線監控器的所有終端，RT在BC的控制下有序地進行數據的收發，遠程終端不能發起數據傳輸。總線上最多可以掛接32個RT，每個RT具有唯一的終端地址，而每一個終端地址又可以有32個獨立的子地址。

3 系統構建

測試時，導彈測試系統向導彈提供電能使彈上各設備工作，同時按時序向導彈施加既定的激勵信號，導彈接收到激勵信號后開始工作，工作過程中將產生對應的被測信號，被測信號通過測試電纜傳輸或空饋至導彈測試系統，導彈測試系統對接收到的被測信號進行采集、處理、判定和顯示，用戶根據測試結果判定導彈狀態是否良好。針對導彈測試的共性特征，導彈測試系統必須具備以下功能才能進行導彈測試：

（1）能源供給功能：具有向導彈提供必須的電能、氣能等能源的功能；

（2）激勵信號輸出功能：測試系統根據導彈測試需要，按照既定時序向導彈提供特定大小、頻率的低頻激勵信號（模擬量和狀態量）和射頻激勵信號的功能；

（3）低頻信號采集功能：測試系統通過采集自身電源參數（電壓、消耗電流）、導彈供電電源參數（彈上電壓、消耗電流）以及彈上二次電源參數來實時監測自身和導彈是否工作正常；

（4）狀態信號采集功能：導彈根據工作時序無源產生的脈沖響應信號和在外部激勵作用產生的脈沖信號進行采集的功能；

（5）射頻信號采集：測試系統具有根據不同導彈測試需要，按照既定時序采集導彈下傳的各種射頻響應信號的功能，如遙測信號、應答響應信號等。

導彈測試系統以計算機系統為核心，通過1553B總線控制各分系統協調工作，按照既定的測試時序完成導彈測試。如圖1所示，分系統包括：人機交互系統、1553B總線系統、低頻處理單元、射頻單元、接口匹配單元和供配電單元。各分系統又由不同功能組合及組件組成，作為遠程終端直接相應計算機系統發出的1553B總線命令，執行相應操作。

各分系統主要功能如下：

（1）人機交互系統：人機交互系統是測試控制和系統資源的調配單元，測試系統對外交流的窗口，是整個導彈測試系統的神經中樞。具有運算、存儲和顯示等功能，并具備涉密信息網絡接入能力，保證測試的遠程控制和數據傳輸，能將數據發送給導彈設計人員實現數據的快速解析，判斷產品性能；

（2）1553B總線系統：1553B總線系統作為導彈測試系統的神經網絡，計算機通過1553B總線控制其余單元完成相應動作。采用1553B總線結構，可降低系統成本，維修方便，采用總線標準設計、生產的硬件模塊兼容性強，而且便于系統集成，可滿足不同測試系統的需要；

（3）低頻處理單元：低頻處理單元采用1553B總線接口進行設計，以滿足系統模塊化設計的要求。低頻處理單元主要實現測試系統低頻信號輸出控制（狀態信號、模擬信號及激勵信號）、輸入低頻信號采集（狀態信號和模擬信號）和彈地通信。采用插入式板卡模塊設計，一般包括I/O擴展模塊、AD采集模塊、D/A輸出模塊和彈地通訊模塊，各模塊即為獨立的RT終端，根據需要還可以進行擴展；

（4）射頻單元：射頻單元采用1553B總線接口進行設計，根據導彈測試需要，射頻處理單元分為射頻輸出單元和射頻處理單元，各單元即為獨立的RT終端，形成獨立測試組合。其中，射頻輸出單元輸出的射頻信號編碼形式和信號頻段可通過軟件進行調控；射頻處理單元用于導彈下傳射頻信號測試，信號處理在一定頻段范圍內可進行硬調控和軟調控，能滿足不同導彈測試需要；

（5）接口匹配單元：導彈測試過程中，通過低頻處理單元送至導彈的上行低頻激勵信號以及導彈下行的低頻被測信號都需要進入接口匹配單元進行調理和匹配變換，保證導彈和低頻處理單元能夠進行測量與控制；同時，由于信號特征、信號強弱、模擬源激勵方式、共地特性等不同，必須進行信號調理和匹配，保證測試信號間不相互干擾。按照被測信號特性，可將接口匹配單元分為控制驅動模塊、信號匹配隔離模塊和接口匹配模塊，各模塊通過模擬電路實現，通過調換電路中的部分器件即可兼容其他型號導彈測試，具有較強的模塊化和通用化；endprint

（6）供配電單元：供配電單元根據用電設備的需求分為直流供電模塊和交流供電模塊。計算機系統通過1553B總線控制低頻處理單元中的I/O擴展模塊，該模塊輸出相應信號至接口匹配單元，經過匹配變換后的控制信號直接輸出至電源，實現對電源的通斷控制。

4 總線電路設計

導彈測試系統1553B總線系統以計算機系統作為BC端，各子功能模塊作為RT端。其中，BC采用成熟的1553B多功能測試仿真卡TNTI553- PCI/M/1，在導彈測試軟件控制下輸出控制命令至RT終端；RT終端以DSP為核心，與外圍功能電路構成各種功能模塊；而BC端與RT端的1553B總線通信功能由HI-1573PSIF和FPGA組成的電路模塊（1553-FPGA板）完成。DSP為電路的控制核心，與1553-FPGA板中的FPGA連接組成不同的功能板卡，實現不同的功能。DSP采用TI公司推出的采用高性能靜態COM技術的32位定點數字信號處理器，器件上集成了多種先進的外設，地址線為19位，數據線為16位，為建立1553B總線平臺提供基礎。

HI-1573PSIF和FPGA電路模塊提供了豐富的資源，為軟件的設計提供了極大的靈活性和可靠性。FPGA實現控制和譯碼信號，使用功能強大的VerilogHDL語言編程，電路連接簡單，使用方便，系統的維護性和擴展性得到有效提高。

通過對1553-FPGA板進行相應的配置，就可以使該板工作在對應RT模式下。1553-FPGA板通過并口與DSP通信，DSP負責消息的讀取、處理、寫入等，共同組成一個功能模塊。該功能模塊在計算機系統BC端的控制下，實現1553B總線消息的傳送和接收，1553B通信接口硬件電路如圖2所示。

各功能模塊的FPGA與DSP之間的信息交換是使用DSP的外部接口（XINTF）實現的，采用異步非復用總線模式，數據寫操作時由19根地址總線XA[0：18]、16根數據總線XD[0：15]、一根片選信號線（XZCS6AND7）、一根讀寫信號線（XR/W：低電平有效）、一根時鐘輸出線（XCLKOUT）共同完成，時鐘輸出線用于外設讀寫時鐘。

硬件電路燒錄驅動程序后，可以實現RT板初始化、與上位機通信、中斷響應、總線數據的讀取和發送。驅動程序根據BC命令控制RT工作，完成各RT模塊的啟動、停止、自檢以及測試數據傳輸，實現了導彈測試系統各單元模塊在計算機系統控制下協調工作，按照既定時序完成導彈測試。提高了導彈測試系統的可靠性和可擴展性，解決了導彈測試系統過于獨立化、專一化的問題，實現了導彈測試系統模塊化、通用化、系列化設計。

5 結論

基于1553B總線的導彈測試系統設計，提高了總線數據傳輸的可靠性和可擴展性，實現了導彈測試系統模塊化、通用化、系列化設計，解決了導彈測試系統通用化程度低的問題，為推動現有型號導彈測試系統發展奠定了基礎。

參考文獻

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