基于適配器的發射車電氣檢測技術研究

范文晶，王召利，殷翔，孫棪伊，牛遠征

（1.上海機電工程研究所，上海，201109；2.上海無線電設備研究所，上海，201109）

0 引言

發射車是地面裝備中功能最為復雜、配置數量最多的作戰車輛，集機動運輸、陣地展開與撤收、隨動指向、裝備檢測、發射等功能于一體，功能復雜，性能要求高。在發射車總調、綜測和例試中，需對發射車的電氣系統進行檢測，整車電氣檢測質量是發射車功能性能保證的最重要環節[1,2]。整車總裝總調過程中電氣檢測工作量巨大，是整個生產過程中最為費時費力的工藝環節[3,4]。

當前，在發射車電氣檢測采用的測試工具都是通用儀表儀器，比如數字萬用表、示波器、筆錄儀等，測試技術手段的落后，檢測自動化程度低，效率低，對檢測人員技能水平要求高，檢測周期長；而且由于各型號發射車通用化水平低，設備難以通用，人員難以兼崗，各個型號檢測線相互獨立，無法綜合優化，生產效率也進一步受到影響，同時因工位轉換引起的計劃編排、設備調配、進度調控和質量控制難度大幅增加。隨著生產任務的激增，現有的發射車整車電氣檢測工藝方法已經很難滿足多型號批產需求，已經成為提升發射車生產效率的瓶頸[5]。為此，本文研究了基于適配器的發射車電氣檢測技術，采用“通用平臺+適配器”的模式，集數據采集和存儲、檢測、結果判別及顯示等功能于一體，明顯提高發射車電氣檢測自動化、通用化水平和檢測效率。

1 設備組成

基于適配器的發射車電氣檢測技術采用“通用平臺+適配器”的模式，通用測試平臺主要電纜檢測設備、電源檢測設備、總線檢測設備、信號檢測設備和數據分析評估設備等通用檢測設備組成，四個通用檢測設備分別獨立完成對被測對象的測試，還可以通過以太網接口將測試數據傳輸給數據分析評估設備，在分析評估設備上完成對測試數據的保存，分析和故障診斷。設備組成如圖1所示。其中通用測試平臺提供標準的測試接口，將所有測試資源連接到標準測試接口中，標準測試接口可以滿足所有型號電氣檢測的需求。而針對不同型號的發射車，設計與被測設備對應的適配器。在適配器中完成被測信號的轉接、調理等信號轉換，實現了被測信號的標準化和歸一化，最終轉換為通用測試平臺可以使用的標準信號，通過標準測試接口連接到檢測系統中，實現了通用檢測設備接口的通用化。

電纜檢測設備主要實現對發射車的電纜導通、絕緣和耐壓測試，電源檢測設備主要測量直流電源的電氣特性，包括電源的輸出電壓、負載效應、紋波特性；交流電源的電氣特性，包括電壓、畸變率等特性；信號檢測設備主要完成發射車各類分立的模擬與數字信號的檢測，同時還需對導彈的發射時序進行錄取分析，獲取導彈發射過程中的時序參數；總線檢測設備主要對GJB289A（1553B）總線、CAN總線、RS422/RS232/RS485總線和以太網總線的通信質量進行監控。數據分析評估設備實現各類檢測項目的集中控制與數據處理，該設備通過以太網對電纜檢測設備、電源檢測設備、總線檢測子設備與信號檢測子設備進行集中遠程控制，能夠對各類測試數據進行實時采集、保存、回放和評估，且能及時掌握系統的運行狀況。

圖1 電氣一體化檢測設備組成框圖

2 系統硬件設計

通用檢測設備都采用標準19英寸6U高度上架機箱模式，內部安裝基于PXI/PXIe總線的便攜式8槽PXI機籠，然后安裝基于PXIe零槽控制器、PXI總線的功能板卡，通過計算機控制相應的功能板卡實現相應的測試功能。通用檢測設備的原理框圖如圖2所示。

圖2 通用檢測設備原理框圖

測試平臺設計時充分考慮了平臺的擴展性，測試單元內部PXIe機箱均采用8槽設計，最多可插8塊功能板卡，目前實際使用基本在4至6塊，用戶可根據需要安裝新的模塊已完成更多新功能測試；測試插座設計也預留了10%-20%的空針；模塊電源方面最大輸出可以達到500W，也預留了50%空間。零槽控制器采用標配4GB內存/250GB硬盤，用戶可以根據需要最大選擇16GB內存/500GB硬盤。

每個檢測設備提供了通用測試接口，用戶測試時需要連接相應的測試適配器才能完成測試。適配器用于各型發射車的測試接口與檢測設備的接口匹配，通過對接口的整體規劃，可以為每個型號發射車研制相應的適配器。從而解決不同檢測設備適用于不同型號的發射車的硬件接口。更換不同的適配器即可完成不同型號發射車的測試，而通用檢測設備本身不需要做任何更改，使各種電氣檢測設備真正具有通用化的測試能力。適配器結構組成較簡單，其硬件成本只占整個一體化檢測設備的10%，電氣檢測硬件通用化率達到了90%。總線檢測適配器如圖3所示。

圖3 總線檢測適配器原理圖

總線檢測適配器實現了通用總線檢測設備與被測發射車終端設備中1553B總線、CAN總線、RS422/485總線、RS232總線和以太網總線的接口轉接。適配器采用1553B耦合器實現1553B總線的通信轉接，1553B耦合器串接在待測1553B設備之間，通用總線檢測設備通過連接耦合器，接入被測總線網絡。適配器采用以太網交換機實現待測以太網的通信轉接，網絡交換機串接在待測以太網設備之間，通用總線檢測設備通過連接網絡交換機，接入被測網絡。對于CAN總線、RS422/485總線和RS232總線，通用總線檢測設備通過適配器直接并聯在待測發射車總線終端設備之間。

3 系統軟件設計

系統軟件設計是整個一體化檢測設備設計的核心，也是系統主要組成部分。本系統的軟件設計采用了圖形化、模塊化的設計方式。一體化檢測設備通過局域網將總線檢測設備、信號檢測設備、電源檢測設備、電纜檢測設備和數據分析評估設備進行連接。單臺檢測設備可以獨立完成相應的功能測試；也可以通過數據分析評估設備（主控）進行控制和信號監視完成系統功能測試。系統采用分布式架構，可以靈活擴展設備只需將需擴展的設備（或PC）連接到局域網上就可以實現對測試系統的控制，數據監視或者數據分析。以實現設備的工作效率。一體化檢測設備亦可以并接與實驗室局域網實現遠程數據的分析和評估。軟件體系架構圖如圖4所示。

圖4 軟件體系架構圖

由于發射車檢測項目多、測試過程復雜，若為每型號單獨開發一套檢測軟件，則工作量巨大且擴展性差。針對目前已有批產型號，同時充分考慮后續批產型號的需求，檢測軟件在保證設備自動化設計要求的同時，必須具備通用化。

主要通過如下途徑來保證“通用化”需求：(a)對檢測的軟件的功能進行統一規劃，同時確保各功能模塊的功能覆蓋各型號測試的需求；(b)采用參數化技術，并對不同型號采用不同配置文件方式，實現檢測軟件的通用化。

用戶通過在測試軟件的配置界面中對被測信號的名稱、對應的硬件通道、測量結果的上下限及故障診斷策略等相關參數進行設置，無需更改軟件，即可滿足不同型號的不同測試需求，實現測試軟件的通用化。

針對不同型號的不同測試要求，只需修改測試軟件的配置文件，無需更改測試軟件功能模塊，即可滿足相應的測試要求，從而實現了測試軟件的通用化。一體化檢測軟件的功能模塊通用化率達到了100%。

3.1 軟件功能模塊劃分

按照功能來劃分可以將本系統的軟件分為軟件配置模塊、數據采集模塊和數據分析、處理模塊。

（1）軟件配置模塊

軟件配置模塊用來對測試信號的名稱數量、測試判據、硬件板卡等信息進行配置，配置信息都可在軟件界面上進行修改。硬件層配置使用Excel，用戶根據不同的型號的發射車的硬件信號需要對硬件的信號的通道名稱，參數，管腳映射進行配置，以使得測試管腳功能的復用滿足不同型號對信號的需求特性。用戶可以通過軟件界面配置測試，監測信號的名稱通道，結果上下限，故障診斷信息和硬件通道映射路徑。測試策略層配置主要針對不同測試需求，制定不同的測試流程，數據處理方式及信號采集的頻率。

當測試設備應用于不同類型的發射車時，只需對被測信號進行配置，不需要修改軟件代碼，即可完成相關測試，通過配置模塊實現了測試軟件的通用性。

（2）數據采集模塊

數據采集是檢測過程的第1步，在整個系統中占有重要的地位。由于NI公司提供的數據采集卡的驅動程序自動攜帶可以嵌入LabVIEW的DAQ程序模塊庫，因此在設計數據采集程序時可以直接使用此模塊庫進行編程[5][6]。此模塊主要是對采集設備的采樣參數進行設置：設置采樣通道，信號輸入電壓范圍為-10V～+10V，采樣模式為連續采樣。在采集的過程中實時顯示采樣結果，并創建臨時文件對采集到的數據進行保存。

（3）數據分析、處理

提供測試數據查詢，數據按時間回放，數據的動態顯示，在測試符合要求的情況下，確認產品無故障，在測試不符合要求的情況下，能記錄錯誤數據，為故障診斷設備提供數據接口；能按照要對對測試項目和數據查詢和測試報表生成。

4 試驗結果分析

將基于適配器的發射車電氣檢測技術應用于某型號發射車檢測中，檢測時，按圖5所示連接整個系統。

圖5 一體化檢測設備與發射車連接關系圖

使用該技術之后，用于檢測電纜網的兆歐表、萬用表，用于檢測電源特性的模擬負載，用于檢測發控系統的發控檢測工裝、筆錄儀等設備統一由一體化的檢測設備予以替代。操作的便捷性、工作效率的提升顯而易見。

圖6 檢測設備優化效果

完成優化后，發射車電氣檢測工藝流程大為簡化，所需要的人員和測試工時都得到了壓縮，電氣檢測工位和工時縮減50%左右。

圖7 優化前后發射車檢測工位、工時對比

5 結束語

針對目前發射車電氣檢測自動化程度低、檢測工序繁雜、檢測工位眾多等問題，本文研究了基于適配器的發射車電氣檢測技術，該技術實現了發射車電氣檢測的自動化、快速化和通用化。應用該技術后，發射車的電氣檢測工時和檢測工位可減少近50%，大大提高了發射車電氣檢測的效率。該系統具有很強的實用性，可廣泛應用于各型號批產研制工作，對于類似計算機自動測試系統的開發亦具有一定的參考價值。