機(jī)載雷達(dá)便攜式測試系統(tǒng)

趙宇浩+蔡輝

摘 要： 機(jī)載雷達(dá)參數(shù)的測試在雷達(dá)保障中起著重要作用，為了便于進(jìn)行機(jī)載雷達(dá)測試，并結(jié)合機(jī)載雷達(dá)多項(xiàng)參數(shù)測試的特點(diǎn)，設(shè)計(jì)了一款基于PXI/PXIe總線的模塊化機(jī)載模型雷達(dá)便攜式測試系統(tǒng)，并對硬件選型、設(shè)備測試功能，軟件開發(fā)及軟件功能設(shè)計(jì)等進(jìn)行了論述，實(shí)際證明這套測試系統(tǒng)操作簡單測試精度高，能大幅度提高工作效率且具有很強(qiáng)的靈活性、可靠性和可擴(kuò)展性。

關(guān)鍵詞： 機(jī)載雷達(dá)； 便攜式測試系統(tǒng)； 儀表總線； 雷達(dá)保障

中圖分類號： TN06?34 文獻(xiàn)標(biāo)識碼： A 文章編號： 1004?373X（2014）13?0085?02

Portable testing system for airborne radar

ZHAO Yu?hao， CAI Hui

（East China Institute of Electronic Engineering， Hefei 230088， China）

Abstract： Testing of airborne radar parameters plays an important role in the safeguards of the radar. In order to test the airborne radar expediently， the module portable testing system based on PXI/PXIe bus for airborne radar was designed according to the characteristics of testing parameters of airborne radar. The hardware selection， testing function， software development and software function design are elaborated in detail. The actual application proves that the testing system is easy to operate， has high testing precision， strong flexibility and extensibility， and can improve working efficiency a lot.

Keywords： airborne radar； portable testing system； instrument bus； radar safeguard

0 引 言

機(jī)載雷達(dá)是一種復(fù)雜的電子設(shè)備，在日常的維護(hù)與使用中涉及的接口信號與檢查項(xiàng)目較多，因而有許多相關(guān)的機(jī)載雷達(dá)自動測試系統(tǒng)被研制，比如文獻(xiàn)[1?2]中所介紹的兩種測試系統(tǒng)。不同于地面雷達(dá)可以較長期的架設(shè)在一個地方，機(jī)載雷達(dá)可能會隨著載機(jī)飛到不同的地方，上述的測試系統(tǒng)就會由于設(shè)備量大，攜帶不方便等原因不能跟隨雷達(dá)到現(xiàn)場保障，所以只能在二級維修站中使用。

本文介紹的便攜式機(jī)載雷達(dá)測試系統(tǒng)最大特點(diǎn)是便于攜帶，可以隨設(shè)備到現(xiàn)場進(jìn)行保障。測試系統(tǒng)結(jié)合雷達(dá)自身的BITE功能，可將故障隔離到可更換單元。整個測試系統(tǒng)分為硬件平臺、軟件平臺、故障診斷平臺和測試程序集等組成。

1 硬件平臺

1.1 硬件總體布局

測試系統(tǒng)包括人機(jī)交互平臺、測試機(jī)箱、控制器、測試儀表模塊和連接設(shè)備等?？刂破?、測試儀表模塊均為PXI或PXIe總線設(shè)備，測試時插入PXIe機(jī)箱，通過控制器實(shí)現(xiàn)所有測試資源間的通信?？傮w布局如圖1所示。

圖1 測試系統(tǒng)總體布局圖

1.2 儀表總線選擇

目前儀器儀表總線一般有PXI/PXIe總線、GPIB總線、VXI總線和PC?DAQ總線，對于GPIB總線、VXI總線和PC?DAQ總線三種VI體系結(jié)構(gòu)中，GPIB實(shí)質(zhì)上是通過計(jì)算機(jī)對傳統(tǒng)儀器功能的擴(kuò)展與延伸；PC?DAQ直接利用了標(biāo)準(zhǔn)的工業(yè)計(jì)算機(jī)總線，沒有儀器所需要的總線性能；而第一次構(gòu)建VXI系統(tǒng)尚需較大的投資強(qiáng)度。PXI/PXIe是PCI在儀器領(lǐng)域的擴(kuò)展，它將CompactPCI規(guī)范定義的PCI總線技術(shù)發(fā)展成適合于試驗(yàn)、測量與數(shù)據(jù)采集場合應(yīng)用的機(jī)械、電氣和軟件規(guī)范，從而形成了新的虛擬儀器體系結(jié)構(gòu)。

本測試系統(tǒng)選用PXI/PXIe總線儀表，是由于這種總線的儀表多為模塊化儀表，較易實(shí)現(xiàn)便攜式特點(diǎn)。本測試系統(tǒng)的所有測試儀表都插在PXIe機(jī)箱內(nèi)，人機(jī)交互平臺也可以很好的與機(jī)箱組合，所以測試系統(tǒng)的尺寸僅396.5 mm×271.4 mm×177.1 mm，重量只有24 kg。

1.3 測試儀表模塊的選擇

機(jī)載雷達(dá)的信號有電壓和電流信號、射頻信號、低頻信號等，主要包括測量電源供電的萬用表、用于接收機(jī)與頻率源指標(biāo)測試的信號源與頻譜儀、用于信號處理和時序等信號測量的數(shù)字化儀以及天線測試用的矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀等。

另外，考慮到有些信號需要在設(shè)備工作狀態(tài)下測量，因而專門設(shè)計(jì)了轉(zhuǎn)接板和撥碼開關(guān)等測量工具。

1.4 測試系統(tǒng)與機(jī)載雷達(dá)的連接

本測試系統(tǒng)與機(jī)載雷達(dá)間的連接分為三種情況：讀取雷達(dá)測試數(shù)據(jù)、測試系統(tǒng)直接測量和測試系統(tǒng)間接測量。

1.4.1 讀取雷達(dá)測試數(shù)據(jù)

由于便攜式的要求，因而測試系統(tǒng)在設(shè)計(jì)時考慮到充分利用雷達(dá)自身的檢測功能，測試系統(tǒng)只需要通過LAN口訪問雷達(dá)，拷貝出檢測數(shù)據(jù)并用相關(guān)軟件進(jìn)行分析。如圖2所示。

圖2 讀取雷達(dá)自檢數(shù)據(jù)

1.4.2 測試系統(tǒng)直接測量

在測量雷達(dá)的檢測口信號以及接收機(jī)、頻率源等的輸入和輸出接口信號時，只需要測試系統(tǒng)通過電纜連接在相關(guān)測試口進(jìn)行測量。如圖3所示。

圖3 測試系統(tǒng)直接測量

1.4.3 測試系統(tǒng)間接測量

在待測試板卡工作狀態(tài)下的信號狀態(tài)以及一些需要外部輸入控制碼的器件在測量時需要接插轉(zhuǎn)接板以及連接撥碼開關(guān)等測量工具。如圖4所示。

圖4 測試系統(tǒng)間接測量

2 軟件平臺

測試系統(tǒng)的硬件設(shè)備的工作需要軟件平臺的支撐?？刂破鞯牟僮飨到y(tǒng)從通用性和易操作性上考慮選用的是WindowsXP系統(tǒng)，負(fù)責(zé)人機(jī)交互、測試資源管理的軟件平臺采用VC軟件開發(fā)，軟件層級圖如圖5所示。

圖5 測試系統(tǒng)軟件平臺層級圖

數(shù)據(jù)分析軟件主要用于分析雷達(dá)自檢數(shù)據(jù)，這主要包括載機(jī)飛行時記錄的雷達(dá)觀測畫面、天線校正數(shù)據(jù)、接收機(jī)送到信號處理的頻譜數(shù)據(jù)等。

儀表測試程序用于調(diào)用儀表進(jìn)行雷達(dá)接口信號的測試，并將測得的數(shù)據(jù)在人機(jī)交互界面顯示。

故障判別程序的作用是根據(jù)測試系統(tǒng)里存放的指標(biāo)參數(shù)表比對數(shù)據(jù)分析程序和儀表測試程序測得的數(shù)據(jù)是否滿足指標(biāo)要求。

3 研制過程中遇到的問題

某些接口信號只有在雷達(dá)處于工作模式時才能測量，特別是天線中某些器件的指標(biāo)，因而設(shè)計(jì)了轉(zhuǎn)接板、撥碼開關(guān)等設(shè)備通過人工控制這些器件工作在不同模式下或?qū)⒋郎y器件接在轉(zhuǎn)接板上來達(dá)到測量目的。

軟件最大的困難在于需要調(diào)用的程序較多，并且這些程序是由不同的軟件編制。為了解決這個問題，首先考慮能夠用VC實(shí)現(xiàn)原功能的就改用VC實(shí)現(xiàn)，不能用VC的就采用與VC握手效果較好的軟件來實(shí)現(xiàn)，最終調(diào)試效果達(dá)到預(yù)期目標(biāo)。

4 結(jié) 論

本測試系統(tǒng)已經(jīng)用于某型機(jī)載雷達(dá)設(shè)備的一線保障現(xiàn)場，取得較好的效果。但是由于便攜特點(diǎn)的限制，研制初期便將測試系統(tǒng)定位于定性判定器件故障上，不能定量的測定故障器件的指標(biāo)。后續(xù)對系統(tǒng)改進(jìn)中將完善這些功能。

參考文獻(xiàn)

[1] 姜本清，唐曉明.機(jī)載雷達(dá)自動測試系統(tǒng)的設(shè)計(jì)[J].現(xiàn)代雷達(dá)，2006，28（7）：41?44.

[2] 曾憲林，李服群，張琨.某機(jī)載雷達(dá)智能綜合測試系統(tǒng)[J].計(jì)算機(jī)測量與控制，2008，16（5）：688?690.

[3] 李行善.自動測試系統(tǒng)集成技術(shù)[M].北京：電子工業(yè)出版社，2004.

[4] 雷霖.微機(jī)自動檢測與系統(tǒng)設(shè)計(jì)[M].北京：電子工業(yè)出版社，2003.

[5] 賈志軍，顏國強(qiáng)，吳國慶，等.外軍ATE/ATS技術(shù)的發(fā)展趨勢[J].計(jì)算機(jī)測量與控制，2003，11（1）：1?4.

[6] 丁鷺飛，耿富錄.雷達(dá)原理[M].西安：西安電子科技大學(xué)出版社，2002.

[7] 孫續(xù).自動測試系統(tǒng)與可程控儀器[M].北京：電子工業(yè)出版社，1984.

圖3 測試系統(tǒng)直接測量

1.4.3 測試系統(tǒng)間接測量

在待測試板卡工作狀態(tài)下的信號狀態(tài)以及一些需要外部輸入控制碼的器件在測量時需要接插轉(zhuǎn)接板以及連接撥碼開關(guān)等測量工具。如圖4所示。

圖4 測試系統(tǒng)間接測量

2 軟件平臺

測試系統(tǒng)的硬件設(shè)備的工作需要軟件平臺的支撐?？刂破鞯牟僮飨到y(tǒng)從通用性和易操作性上考慮選用的是WindowsXP系統(tǒng)，負(fù)責(zé)人機(jī)交互、測試資源管理的軟件平臺采用VC軟件開發(fā)，軟件層級圖如圖5所示。

圖5 測試系統(tǒng)軟件平臺層級圖

數(shù)據(jù)分析軟件主要用于分析雷達(dá)自檢數(shù)據(jù)，這主要包括載機(jī)飛行時記錄的雷達(dá)觀測畫面、天線校正數(shù)據(jù)、接收機(jī)送到信號處理的頻譜數(shù)據(jù)等。

儀表測試程序用于調(diào)用儀表進(jìn)行雷達(dá)接口信號的測試，并將測得的數(shù)據(jù)在人機(jī)交互界面顯示。

故障判別程序的作用是根據(jù)測試系統(tǒng)里存放的指標(biāo)參數(shù)表比對數(shù)據(jù)分析程序和儀表測試程序測得的數(shù)據(jù)是否滿足指標(biāo)要求。

3 研制過程中遇到的問題

某些接口信號只有在雷達(dá)處于工作模式時才能測量，特別是天線中某些器件的指標(biāo)，因而設(shè)計(jì)了轉(zhuǎn)接板、撥碼開關(guān)等設(shè)備通過人工控制這些器件工作在不同模式下或?qū)⒋郎y器件接在轉(zhuǎn)接板上來達(dá)到測量目的。

軟件最大的困難在于需要調(diào)用的程序較多，并且這些程序是由不同的軟件編制。為了解決這個問題，首先考慮能夠用VC實(shí)現(xiàn)原功能的就改用VC實(shí)現(xiàn)，不能用VC的就采用與VC握手效果較好的軟件來實(shí)現(xiàn)，最終調(diào)試效果達(dá)到預(yù)期目標(biāo)。

4 結(jié) 論

本測試系統(tǒng)已經(jīng)用于某型機(jī)載雷達(dá)設(shè)備的一線保障現(xiàn)場，取得較好的效果。但是由于便攜特點(diǎn)的限制，研制初期便將測試系統(tǒng)定位于定性判定器件故障上，不能定量的測定故障器件的指標(biāo)。后續(xù)對系統(tǒng)改進(jìn)中將完善這些功能。

參考文獻(xiàn)

[1] 姜本清，唐曉明.機(jī)載雷達(dá)自動測試系統(tǒng)的設(shè)計(jì)[J].現(xiàn)代雷達(dá)，2006，28（7）：41?44.

[2] 曾憲林，李服群，張琨.某機(jī)載雷達(dá)智能綜合測試系統(tǒng)[J].計(jì)算機(jī)測量與控制，2008，16（5）：688?690.

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[6] 丁鷺飛，耿富錄.雷達(dá)原理[M].西安：西安電子科技大學(xué)出版社，2002.

[7] 孫續(xù).自動測試系統(tǒng)與可程控儀器[M].北京：電子工業(yè)出版社，1984.

圖3 測試系統(tǒng)直接測量

1.4.3 測試系統(tǒng)間接測量

在待測試板卡工作狀態(tài)下的信號狀態(tài)以及一些需要外部輸入控制碼的器件在測量時需要接插轉(zhuǎn)接板以及連接撥碼開關(guān)等測量工具。如圖4所示。

圖4 測試系統(tǒng)間接測量

2 軟件平臺

測試系統(tǒng)的硬件設(shè)備的工作需要軟件平臺的支撐?？刂破鞯牟僮飨到y(tǒng)從通用性和易操作性上考慮選用的是WindowsXP系統(tǒng)，負(fù)責(zé)人機(jī)交互、測試資源管理的軟件平臺采用VC軟件開發(fā)，軟件層級圖如圖5所示。

圖5 測試系統(tǒng)軟件平臺層級圖

數(shù)據(jù)分析軟件主要用于分析雷達(dá)自檢數(shù)據(jù)，這主要包括載機(jī)飛行時記錄的雷達(dá)觀測畫面、天線校正數(shù)據(jù)、接收機(jī)送到信號處理的頻譜數(shù)據(jù)等。

儀表測試程序用于調(diào)用儀表進(jìn)行雷達(dá)接口信號的測試，并將測得的數(shù)據(jù)在人機(jī)交互界面顯示。

故障判別程序的作用是根據(jù)測試系統(tǒng)里存放的指標(biāo)參數(shù)表比對數(shù)據(jù)分析程序和儀表測試程序測得的數(shù)據(jù)是否滿足指標(biāo)要求。

3 研制過程中遇到的問題

某些接口信號只有在雷達(dá)處于工作模式時才能測量，特別是天線中某些器件的指標(biāo)，因而設(shè)計(jì)了轉(zhuǎn)接板、撥碼開關(guān)等設(shè)備通過人工控制這些器件工作在不同模式下或?qū)⒋郎y器件接在轉(zhuǎn)接板上來達(dá)到測量目的。

軟件最大的困難在于需要調(diào)用的程序較多，并且這些程序是由不同的軟件編制。為了解決這個問題，首先考慮能夠用VC實(shí)現(xiàn)原功能的就改用VC實(shí)現(xiàn)，不能用VC的就采用與VC握手效果較好的軟件來實(shí)現(xiàn)，最終調(diào)試效果達(dá)到預(yù)期目標(biāo)。

4 結(jié) 論

本測試系統(tǒng)已經(jīng)用于某型機(jī)載雷達(dá)設(shè)備的一線保障現(xiàn)場，取得較好的效果。但是由于便攜特點(diǎn)的限制，研制初期便將測試系統(tǒng)定位于定性判定器件故障上，不能定量的測定故障器件的指標(biāo)。后續(xù)對系統(tǒng)改進(jìn)中將完善這些功能。

參考文獻(xiàn)

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[5] 賈志軍，顏國強(qiáng)，吳國慶，等.外軍ATE/ATS技術(shù)的發(fā)展趨勢[J].計(jì)算機(jī)測量與控制，2003，11（1）：1?4.

[6] 丁鷺飛，耿富錄.雷達(dá)原理[M].西安：西安電子科技大學(xué)出版社，2002.

[7] 孫續(xù).自動測試系統(tǒng)與可程控儀器[M].北京：電子工業(yè)出版社，1984.