艦艇指控設(shè)備集成測試系統(tǒng)的研究*

俞育新

(浙江凱靈船廠 舟山 316000)

1 測試需求分析

隨著國防現(xiàn)代化水平的提高,未來戰(zhàn)爭對綜合電子信息系統(tǒng)依賴性更強(qiáng),對戰(zhàn)時(shí)保障提出了極高的要求。作戰(zhàn)指揮控制系統(tǒng)是信息化的核心,是部隊(duì)?wèi)?zhàn)斗力重要組成部分,因此保證其系統(tǒng)的完好性至關(guān)重要。

一般作戰(zhàn)指揮系統(tǒng)的主要功能如下:

1)收集來自雷達(dá)、聲納、數(shù)據(jù)鏈、電子戰(zhàn)等探測設(shè)備送來的信息,進(jìn)行綜合處理;

2)顯示各種戰(zhàn)術(shù)態(tài)勢圖形及各種參數(shù);

3)輔助戰(zhàn)術(shù)決策計(jì)算,進(jìn)行目標(biāo)指示,實(shí)現(xiàn)作戰(zhàn)指揮任務(wù)。

作戰(zhàn)指揮系統(tǒng)組成一般如圖1所示。

為了便于測試各模塊,需要設(shè)計(jì)一套通用的戰(zhàn)儲測試系統(tǒng),可以交付基地作為基地級戰(zhàn)儲器材定期加電保養(yǎng),檢測器材完好性的測試設(shè)備。

圖1 作戰(zhàn)指揮系統(tǒng)框圖

2 硬件系統(tǒng)設(shè)計(jì)

測試系統(tǒng)由顯控臺測試、測試桌、測試機(jī)柜等三部分組成,顯控臺測試部分可檢測顯控臺計(jì)算機(jī)和管頭顯示驅(qū)動器;測試桌可檢測中心機(jī)、航跡機(jī)以及電源;測試機(jī)柜檢測S/D機(jī)和視頻分配器。

2.1 測試桌

測試桌由數(shù)字設(shè)備單元、平板顯示器和通用電源測試儀和一臺PC機(jī)組成。

圖2 上位機(jī)通信

CPU板一方面對復(fù)位、機(jī)器的斷電等信號進(jìn)行提取;另一方面收上位機(jī)的控制,為其提供故障特征信息。

智能通信板通過串口通信將設(shè)備故障特征信息以統(tǒng)一的報(bào)文規(guī)范發(fā)送給上位機(jī)。上位機(jī)上的測試診斷結(jié)果會以相應(yīng)的形式在屏幕上顯示,以便快速、準(zhǔn)確地確定故障的位置和類型,為故障的恢復(fù)做好定位工作。工作原理如圖2所示。

模擬器:由980JX計(jì)算機(jī)基本系統(tǒng)和擴(kuò)展功能模塊組成。擴(kuò)展功能模塊主要包括模擬器模塊、提取器模塊和圖形顯示模塊。模擬器模塊(MC、MV)模擬的點(diǎn)跡的正北、方位增量、視頻、主脈沖等信號在底板自環(huán)送給提取器模塊(ANKTJ、ANK)進(jìn)行提取,這些模擬信號同時(shí)送給雷達(dá)掃描轉(zhuǎn)換板(RSCA)在監(jiān)視器上顯示一次信息,點(diǎn)跡提取后結(jié)果通過圖形板(GCB)在平板顯示器上顯示二次信息。

2.2 測試機(jī)柜

由轉(zhuǎn)換單元、分配器單元、一臺工控機(jī)組成。

測試機(jī)柜功能框圖如圖3所示。

圖3 測試機(jī)柜功能框圖

轉(zhuǎn)換單元:為了測試不同型號的S/D、D/S轉(zhuǎn)換模塊,設(shè)計(jì)一個(gè)轉(zhuǎn)換單元。同步機(jī)信號仿真器送出信號,經(jīng)過S/D轉(zhuǎn)換后通過串口發(fā)送給工控機(jī)在顯示器上顯示角度。由此可對S/D轉(zhuǎn)換及其控制模塊進(jìn)行測試;角度由串口送給D/S轉(zhuǎn)換后,在角位指示器上顯示,可以對D/S轉(zhuǎn)換及其控制模塊進(jìn)行測試。角位指示器和同步機(jī)信號仿真器為外購儀器。

3 軟件系統(tǒng)設(shè)計(jì)

3.1 板級測試程序

CPU測試模塊

CPU測試主要是通過對CPU主板內(nèi)存進(jìn)行讀、寫、拷貝、比較等操作,完成主處理器的測試。圖4是CPU 測試程序,通過1、2、3、4鍵選擇將要搬移的數(shù)據(jù)塊字節(jié)大小,把F000段地址中的數(shù)據(jù)搬移到3000段地址中,然后將搬移前后的兩段地址中的數(shù)據(jù)內(nèi)容進(jìn)行比較,如果數(shù)據(jù)不等,則程序退出。如果數(shù)據(jù)相等,則將數(shù)據(jù)按照Debug標(biāo)準(zhǔn)顯示格式進(jìn)行顯示,直至通過選擇Q鍵停止和退出。

圖4 CPU測試程序

3.2 測試桌軟件

3.2.1 軟件部件組成

測試軟件包括:系統(tǒng)初始化部件,各通訊模塊通信處理部件;雷達(dá)視頻模擬處理部件;點(diǎn)跡提取功能處理部件;航跡處理軟件;光柵圖形顯示處理部件;靜態(tài)目標(biāo)處理部件;串口信息處理部件。

3.2.2 故障診斷

在進(jìn)行診斷前,采用故障模式與后果分析法及故障樹分析法對故障進(jìn)行分析,針對每個(gè)單板都建立了一個(gè)對應(yīng)的故障庫。智能故障診斷模塊實(shí)時(shí)讀取現(xiàn)場數(shù)據(jù)文件,并通過采用相應(yīng)的故障診斷方法過濾現(xiàn)場數(shù)據(jù),從而實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的診斷功能。故障診斷的分析系統(tǒng)采用閾值比較法、距離函數(shù)判斷法和故障樹分析相結(jié)合的故障診斷方法。閾值比較法將設(shè)備狀態(tài)數(shù)據(jù)與系統(tǒng)所設(shè)定的設(shè)備故障閾值和報(bào)警值相比較來簡易地判斷是否有故障存在;距離函數(shù)故障診斷法將設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)的特征量與標(biāo)準(zhǔn)樣本特征量進(jìn)行比較,將它們之間的距離作為判別函數(shù)來識別設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)及故障的嚴(yán)重程度。對量值確定的信號采用閾值比較法,對幅度范圍變化較大的信號采用距離函數(shù)判斷法,綜合判斷要依賴事先建立的故障樹,對故障現(xiàn)象和故障原因的關(guān)系進(jìn)行追溯推導(dǎo),實(shí)現(xiàn)對故障的定位。

圖5 數(shù)字設(shè)備單元檢測程序流程圖

4 結(jié)語

本文針對主流軍用加固機(jī)的維護(hù)保障需求,設(shè)計(jì)了軍用加固計(jì)算機(jī)的嵌入式故障診斷系統(tǒng)的監(jiān)管平臺,可同時(shí)對機(jī)箱內(nèi)多個(gè)單板進(jìn)行管理和監(jiān)測,不依賴被測設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài),獨(dú)立供電,通過提供遠(yuǎn)程監(jiān)測功能實(shí)現(xiàn)用戶對目標(biāo)機(jī)各模塊的監(jiān)測。使用該監(jiān)管平臺能實(shí)施實(shí)時(shí)診斷,及時(shí)查看軍用加固機(jī)各單板的狀態(tài)并進(jìn)行故障定位。系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定、測試準(zhǔn)確。

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