制導控制系統溫度測試系統的設計與實現

丁仕卿

（中航工業空空導彈研究院，洛陽 471009）

制導控制系統為空空導彈的重要組成部分，其主要由導引頭、飛行控制組件、舵機等功能部件組成。導引頭探測、跟蹤目標并向飛控組件提供制導信息，飛行組件根據導引頭提供的信息按照制導算法和穩定控制算法產生制導控制指令，操縱舵機，控制導彈使其在空中保持穩定飛行，并按照制導彈道飛向目標。它肩負著目標搜索、制導、姿態控制等重要任務，制導控制系統的性能直接影響精確制導武器系統的作戰效能。

1 總體設計

根據功能需求，該測試系統主要由測控系統、軟件、供氣單元、目標模擬器、目標轉臺、裝夾裝置和快速溫度試驗箱等組成。

測控系統完成產品測試流程的實現以及信號的處理和采集，包含PXI系統、信號調理單元、供電單元、LVDS圖像采集計算機、目標控制單元、轉臺控制單元和臍帶電纜轉接裝置組件。各組件集中安裝在一個雙聯機柜中。

軟件分為測試軟件和圖像采集顯示軟件兩個獨立部分，測試軟件采用軟件平臺加專用測試程序的模式實現，測試功能中的共性部分在軟件平臺中實現，而差異部分由專用測試程序實現。專用測試程序包括制導控制系統測試程序、設備自檢程序和校準程序。

供氣單元根據研制合同中的要求設計為便攜式機箱形式，完成供氣控制和流量采集顯示，供氣單元使用時放置于快速溫變箱外。

測試系統基于通用化、系列化、組合化的設計原則，大量采用成熟的技術或者已經交付的型號和非標設備中經過驗證的設計方案以提高設備的可靠性、安全性、保障性、測試性和維修性。

目標模擬器、目標轉臺、裝夾裝置放置于快速溫度試驗箱內，需進行耐高、低溫設計；目標模擬器、目標轉臺和快速溫度試驗箱分別能夠與測試系統進行通信，可由測試系統自動實現目標模器控制、目標運動控制、快速溫度箱升和降溫控制。

硬件選型上采用經過廣泛應用且成熟穩定的產品，電路設計中對需要長距離傳輸信號進行處理，對于開關、接插件等產品選用航空級產品，并在制作、調試完成后進行灌封處理，電纜采用專用尼龍護套進行保護，保證了硬件設計的可靠性。

軟件設計采用面向對象設計原則，功能分層次設計，做到接口明確，模塊清晰，便于調試、維護及功能擴展，最大程度提高了軟件可靠性。

測試系統設計有自檢功能，并設計獨立的校準轉接裝置，通過自檢程序和校準程序能夠對系統供電、AD采集、IO控制、FT組件控制和目標轉臺控制等主要功能進行全面檢測，進一步保證了測試系統的可靠性。

測控系統實時監控產品供電電壓、電流并設計過壓、過流保護，轉臺運動采用多種限位和保護裝置，所有接插件均采用防插錯設計并作出清晰標識，保證了測試系統的安全性。

在外購組件的選型時，盡可能采用與其他在研的同系列設備相同的型號和規格，提高單元或組件的互換性。

2 各測試單元的設計與實現

2.1 測控系統

2.1.1 PXI系統

PXI系統由主控計算機、PXI機箱、PXI-PCI橋接卡、并行數據卡、RS422通訊卡、ARINC 429通訊卡、掃描A/D卡、I/O卡和D/A卡組成，用以完成模擬量、數字量及產品輸出信號高速采集、數據保存和實時分析處理。

2.1.2 信號調理單元設計

信號調理單元為標準4U上架結構，主要功能是將產品輸出信號轉換調理成能夠通過PXI系統采集測試的信號，同時與PXI系統配合完成產品供電控制和供電電流監控，提供過流和過壓保護。測試設備的自檢時所需的激勵信號和模擬負載也是通過信號調理單元產生。信號處理單元由信號調理板、繼電器板、電流保護板、電流采集板、供電繼電器、功率電阻和連接器組成。與產品測試相關的連接器放置在單元前面板，便于測試人員進行連接。內部底板后方裝有與設備內部個組件互聯所需的插座。

2.1.3 LVDS圖像采集單元設計

圖像顯示單元由圖像顯示計算機、LVDS數據接收卡和顯示器組成。

圖像顯示計算機配置情況如下：選用AIMB-781QG2型母板，附帶10M/100M/1000M自適應以太網卡和USB2.0接口，CPU采用Intel i7-2600，4G DDR2內存，4T硬盤，機箱為研華IPC-610BP-30HCE機箱。

LVDS接收卡采用PCI接口，安裝于圖像顯示計算機內，圖像顯示軟件可以通過該卡獲取圖像數據。

2.2 目標轉臺

目標轉臺主要由臺體、驅動機構、定位機構和限位機構組成，轉臺以PLC芯片S7-224XP為核心控制器，據命令設定定位、往返、停止等運動模式，配合定、限位開關裝置，從而實現目標的可靠安全運行。為保證電機能于低溫下運行，利用溫控器進行電機加熱帶的通電控制。當溫度降至-10℃以下時，溫控器導通，電機加熱帶開始工作；當溫度回升至0℃以上時，處于電機的有效工作溫度范圍之內，溫控器斷開。

2.3 目標模擬器

目標模擬器選擇凱邁測控研制的KMCK-MN-320-F型紅外目標模擬器。工作環境溫度為-50～+75℃，通訊方式為RS232，整個單元抗溫、抗潮濕、抗電磁干擾設計。整個單元安裝及拆卸方便，易于搬動，并能靈活移動。目標模擬器控制采用與目標模擬器配套的控制模塊實現溫度和光闌切換控制。

2.4 供氣單元

供氣單元采用便攜式機箱設計，主要由高壓球閥、精密過濾器、單向閥、壓力表、凈化裝置、高壓調壓閥、安全閥、質量流量計、電磁閥、三通球閥、高壓金屬軟管及各種非標接頭等組成。

2.5 測控軟件設計

測控設備軟件采用采用微軟VC++ 6.0和NI公司LabWindows/CVI9.0進行開發，數據庫管理采用Microsoft Access 2003桌面型數據庫管理系統，對測試數據文件的存取、查詢提供支持，軟件模塊通過ADO（ActiveX Data Object）進行數據訪問。

專用測試軟件主要包括四個模塊，分別為測試模塊、調試模塊、自檢模塊和校準模塊。

測試模塊依托于軟件平臺在主控柜的主控計算機上運行，是測控設備的核心人機交互接口，負責測控設備系統管理及調度，協調各分組件/單元共同完成測試任務。

調試模塊主要用于設備調試和產品排故，與測試模塊較相似，區別在于調試模塊將不對測試項目進行流程固化，用戶可以按照自身需求控制設備資源和功能，完成需要進行的測試內容。

自檢模塊主要用于控制設備進行自檢，并得出自檢結論，檢驗設備狀態是否正常。自檢模塊依托于軟件平臺在主控計算機上運行，主要檢測頻率、電壓、電流和429通訊等信號，以及轉臺在主控系統控制下，對轉臺零位、轉速等關鍵指標進行自檢。

校準模塊主要用于控制設備進行校準，從而保證測試系統測試精度和可信度。校準模塊依托于軟件平臺在主控計算機上運行，主要完成對頻率、電壓、電流等測量的校準功能。

3 結語

本研究設計并完成了一種制導控制系統全溫全自動測試系統，該測試系統提供良好的人機界面，具有集成度高，測試速度快、高度自動化、操作維護方便、可靠性高，具備事后分析功能等優點。同時，實現了全溫環境下對制導控制系統自動化、高效率的準確測試。它的應用保證了整機產品的性能，對類似測試系統的研制具有重要借鑒意義。

[1]王起飛，苗永強.流星空空導彈戰術技術性能分析[J].航空兵器，2004，（5）：5-8.

[2]徐良卿，金相男.紅外導引系統高低溫跟蹤性能測試技術[J].計算機測量與控制，2012，（6）：1587-1589.