基于PXI Express總線的雷達(dá)綜合測試系統(tǒng)

孔凡泉++高晶晶++婁開宇

摘 要：針對某型中程三坐標(biāo)對空情報(bào)雷達(dá)的測試需求，開發(fā)基于PXI Express總線的雷達(dá)綜合測試系統(tǒng)。從雷達(dá)的測試方法分析入手，闡述了測試系統(tǒng)的硬件平臺(tái)和軟件平臺(tái)設(shè)計(jì)方法，該系統(tǒng)可自動(dòng)（人工輔助）、快速、準(zhǔn)確地完成雷達(dá)性能指標(biāo)測試和整機(jī)性能評估。

關(guān)鍵詞：PXI Express 雷達(dá) 整機(jī)

中圖分類號：TN956 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號：1672-3791（2014）01（a）-0005-02

現(xiàn)代雷達(dá)裝備大量采用各種先進(jìn)的電子設(shè)備，使雷達(dá)變得日益復(fù)雜，給使用、維護(hù)和保障帶來極大挑戰(zhàn)，如何掌握雷達(dá)的工作狀態(tài)成為影響戰(zhàn)備完好性和使用的主要問題。當(dāng)前，雷達(dá)的保障主要是靠技術(shù)人員根據(jù)裝備機(jī)內(nèi)測試（BIT）和經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行判斷和評估，其對技術(shù)人員的要求較高，技術(shù)人員往往需要經(jīng)過長期的培訓(xùn)和摸索才能積累一些經(jīng)驗(yàn)，這嚴(yán)重制約了裝備性能的正常發(fā)揮和使用。傳統(tǒng)的ATS主要是針對裝備電路板級的性能指標(biāo)測試和故障診斷，面向整機(jī)的性能指標(biāo)和技術(shù)參數(shù)進(jìn)行測試、診斷的雷達(dá)綜合測試系統(tǒng)具有較高的實(shí)用價(jià)值。

本文中主要以某型中程三坐標(biāo)對空情報(bào)雷達(dá)為測試對象，進(jìn)行基于PXIExpress總線的雷達(dá)綜合測試系統(tǒng)開發(fā)。

雷達(dá)綜合測試系統(tǒng)，主要是快速、準(zhǔn)確地完成對雷達(dá)關(guān)鍵指標(biāo)測試，包括雷達(dá)產(chǎn)品規(guī)范中規(guī)定A組檢驗(yàn)項(xiàng)目和其它整機(jī)關(guān)鍵指標(biāo)的測試，以確認(rèn)并評估雷達(dá)整機(jī)工作狀態(tài)是否正常。

1 雷達(dá)整機(jī)性能測試需求分析

1.1 雷達(dá)組成和原理框圖

該雷達(dá)主要由天線單元、發(fā)射機(jī)、接收機(jī)、頻率源、信號處理、數(shù)據(jù)處理、顯示處理和配套設(shè)備等組成，如圖1所示。

1.2 測試需求分析

本文以部分關(guān)鍵指標(biāo)為例介紹該系統(tǒng)的測試需求分析，如發(fā)射機(jī)單行輸出峰值功率、接收機(jī)噪聲系數(shù)等。在需求分析中，針對每個(gè)參數(shù)的測試方法是測試系統(tǒng)設(shè)計(jì)的關(guān)鍵。

（1）發(fā)射機(jī)單行輸出峰值功率，采用基于校正網(wǎng)絡(luò)的測試方法。計(jì)算機(jī)控制單行發(fā)射機(jī)開關(guān)，在校正網(wǎng)絡(luò)總口采集每行發(fā)射機(jī)的耦合功率，測試時(shí)考慮校正網(wǎng)絡(luò)各行發(fā)射機(jī)至總口的耦合度，利用虛擬儀器中的功率測試部分測試功率為，發(fā)射機(jī)功率。

（2）接收機(jī)噪聲系數(shù)，采用測試靈敏度的測試方法，噪聲系數(shù)的指標(biāo)為，可得系統(tǒng)靈敏度dBm，靈敏度測試從接收機(jī)信號輸入端開始計(jì)算，包括接收饋線、開關(guān)、接收機(jī)等，測試信號從校正網(wǎng)絡(luò)總口輸入，利用虛擬儀器中的示波器測試部分在中頻端進(jìn)行信號采集。

其它指標(biāo)的測試方法在此不再描述。

2 硬件平臺(tái)設(shè)計(jì)

硬件測試平臺(tái)利用虛擬儀器技術(shù)、構(gòu)件技術(shù)、COTS技術(shù)和標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)綜合集成，利用計(jì)算機(jī)通過測試軟件對集成在PXIe機(jī)箱中的測試儀器以及雷達(dá)進(jìn)行控制，完成對被測對象的測試。硬件組成主要包括PXIe機(jī)箱、PXIe嵌入式PC控制器、數(shù)據(jù)采集卡、適配器、KVM、信號源、示波器、衰減器等組成。硬件組成如圖2所示，適配器為測試系統(tǒng)與雷達(dá)的接口匹配，負(fù)責(zé)連接測試系統(tǒng)、被測對象。

3 軟件平臺(tái)

利用了計(jì)算機(jī)豐富的軟件資源，實(shí)現(xiàn)了部分儀器硬件的軟件化，增加了系統(tǒng)靈活性；通過軟件技術(shù)和相應(yīng)數(shù)值算法，實(shí)時(shí)、直接地對測試數(shù)據(jù)進(jìn)行各種分析與處理，結(jié)合產(chǎn)品規(guī)范和專家經(jīng)驗(yàn)，形成對整機(jī)性能的評估。

3.1 軟件功能結(jié)構(gòu)

控制雷達(dá)整機(jī)并檢測各分系統(tǒng)的狀態(tài)；建立被測指標(biāo)數(shù)據(jù)庫，其中包括被測指標(biāo)所屬模塊、測試方法、所用測試儀器儀表、測試儀表動(dòng)作及被測指標(biāo)正確域值；控制測試流程；實(shí)現(xiàn)儀表的接口函數(shù)、數(shù)據(jù)采集；測試結(jié)果比較與分析及界面引導(dǎo)。軟件平臺(tái)結(jié)構(gòu)框圖如圖3所示。

軟件模塊組成如表1所示。

3.2 測試流程

測試時(shí)，針對某一測試項(xiàng)，選擇測試程序，根據(jù)測試需求讀取配置數(shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù)，配置測試儀器、雷達(dá)參數(shù)，進(jìn)行相應(yīng)的數(shù)據(jù)采集、分析計(jì)算，并把結(jié)果寫回到測試結(jié)果數(shù)據(jù)庫中，然后根據(jù)指標(biāo)范圍和專家經(jīng)驗(yàn)評估整機(jī)性能。測試流程如圖4所示。

4 結(jié)語

本文中利用基于PXIExpress總線的虛擬儀器構(gòu)建了雷達(dá)綜合測試系統(tǒng)，對測試系統(tǒng)軟件進(jìn)行了設(shè)計(jì)，以實(shí)現(xiàn)對某型中程三坐標(biāo)對空情報(bào)雷達(dá)整機(jī)性能的測試和評估。經(jīng)實(shí)際測試證明，系統(tǒng)測量數(shù)據(jù)符合技術(shù)指標(biāo)要求，可作為對雷達(dá)整機(jī)性能評估的依據(jù)。該項(xiàng)研究對全面提升雷達(dá)裝備保障水平、更新保障手段及提高機(jī)動(dòng)保障能力有著重要作用。

參考文獻(xiàn)

[1] 王培元，吳國慶.基于PXI總線的海防雷達(dá)檢測平臺(tái)設(shè)計(jì)[J].計(jì)算機(jī)測量與控制，2010，18（5）：1100-1102.

[2] 李杰，何玉珠.基于PXI總線的主動(dòng)雷達(dá)制導(dǎo)導(dǎo)彈自動(dòng)檢測設(shè)備[J].電子測量技術(shù)，2009，32（1）：140-143.

[3] 朱宇杰.PXI總線雷達(dá)自動(dòng)測試系統(tǒng)研制[D].哈爾濱工業(yè)大學(xué)，2011.endprint

摘 要：針對某型中程三坐標(biāo)對空情報(bào)雷達(dá)的測試需求，開發(fā)基于PXI Express總線的雷達(dá)綜合測試系統(tǒng)。從雷達(dá)的測試方法分析入手，闡述了測試系統(tǒng)的硬件平臺(tái)和軟件平臺(tái)設(shè)計(jì)方法，該系統(tǒng)可自動(dòng)（人工輔助）、快速、準(zhǔn)確地完成雷達(dá)性能指標(biāo)測試和整機(jī)性能評估。

關(guān)鍵詞：PXI Express 雷達(dá) 整機(jī)

中圖分類號：TN956 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號：1672-3791（2014）01（a）-0005-02

現(xiàn)代雷達(dá)裝備大量采用各種先進(jìn)的電子設(shè)備，使雷達(dá)變得日益復(fù)雜，給使用、維護(hù)和保障帶來極大挑戰(zhàn)，如何掌握雷達(dá)的工作狀態(tài)成為影響戰(zhàn)備完好性和使用的主要問題。當(dāng)前，雷達(dá)的保障主要是靠技術(shù)人員根據(jù)裝備機(jī)內(nèi)測試（BIT）和經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行判斷和評估，其對技術(shù)人員的要求較高，技術(shù)人員往往需要經(jīng)過長期的培訓(xùn)和摸索才能積累一些經(jīng)驗(yàn)，這嚴(yán)重制約了裝備性能的正常發(fā)揮和使用。傳統(tǒng)的ATS主要是針對裝備電路板級的性能指標(biāo)測試和故障診斷，面向整機(jī)的性能指標(biāo)和技術(shù)參數(shù)進(jìn)行測試、診斷的雷達(dá)綜合測試系統(tǒng)具有較高的實(shí)用價(jià)值。

本文中主要以某型中程三坐標(biāo)對空情報(bào)雷達(dá)為測試對象，進(jìn)行基于PXIExpress總線的雷達(dá)綜合測試系統(tǒng)開發(fā)。

雷達(dá)綜合測試系統(tǒng)，主要是快速、準(zhǔn)確地完成對雷達(dá)關(guān)鍵指標(biāo)測試，包括雷達(dá)產(chǎn)品規(guī)范中規(guī)定A組檢驗(yàn)項(xiàng)目和其它整機(jī)關(guān)鍵指標(biāo)的測試，以確認(rèn)并評估雷達(dá)整機(jī)工作狀態(tài)是否正常。

1 雷達(dá)整機(jī)性能測試需求分析

1.1 雷達(dá)組成和原理框圖

該雷達(dá)主要由天線單元、發(fā)射機(jī)、接收機(jī)、頻率源、信號處理、數(shù)據(jù)處理、顯示處理和配套設(shè)備等組成，如圖1所示。

1.2 測試需求分析

本文以部分關(guān)鍵指標(biāo)為例介紹該系統(tǒng)的測試需求分析，如發(fā)射機(jī)單行輸出峰值功率、接收機(jī)噪聲系數(shù)等。在需求分析中，針對每個(gè)參數(shù)的測試方法是測試系統(tǒng)設(shè)計(jì)的關(guān)鍵。

（1）發(fā)射機(jī)單行輸出峰值功率，采用基于校正網(wǎng)絡(luò)的測試方法。計(jì)算機(jī)控制單行發(fā)射機(jī)開關(guān)，在校正網(wǎng)絡(luò)總口采集每行發(fā)射機(jī)的耦合功率，測試時(shí)考慮校正網(wǎng)絡(luò)各行發(fā)射機(jī)至總口的耦合度，利用虛擬儀器中的功率測試部分測試功率為，發(fā)射機(jī)功率。

（2）接收機(jī)噪聲系數(shù)，采用測試靈敏度的測試方法，噪聲系數(shù)的指標(biāo)為，可得系統(tǒng)靈敏度dBm，靈敏度測試從接收機(jī)信號輸入端開始計(jì)算，包括接收饋線、開關(guān)、接收機(jī)等，測試信號從校正網(wǎng)絡(luò)總口輸入，利用虛擬儀器中的示波器測試部分在中頻端進(jìn)行信號采集。

其它指標(biāo)的測試方法在此不再描述。

2 硬件平臺(tái)設(shè)計(jì)

硬件測試平臺(tái)利用虛擬儀器技術(shù)、構(gòu)件技術(shù)、COTS技術(shù)和標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)綜合集成，利用計(jì)算機(jī)通過測試軟件對集成在PXIe機(jī)箱中的測試儀器以及雷達(dá)進(jìn)行控制，完成對被測對象的測試。硬件組成主要包括PXIe機(jī)箱、PXIe嵌入式PC控制器、數(shù)據(jù)采集卡、適配器、KVM、信號源、示波器、衰減器等組成。硬件組成如圖2所示，適配器為測試系統(tǒng)與雷達(dá)的接口匹配，負(fù)責(zé)連接測試系統(tǒng)、被測對象。

3 軟件平臺(tái)

利用了計(jì)算機(jī)豐富的軟件資源，實(shí)現(xiàn)了部分儀器硬件的軟件化，增加了系統(tǒng)靈活性；通過軟件技術(shù)和相應(yīng)數(shù)值算法，實(shí)時(shí)、直接地對測試數(shù)據(jù)進(jìn)行各種分析與處理，結(jié)合產(chǎn)品規(guī)范和專家經(jīng)驗(yàn)，形成對整機(jī)性能的評估。

3.1 軟件功能結(jié)構(gòu)

控制雷達(dá)整機(jī)并檢測各分系統(tǒng)的狀態(tài)；建立被測指標(biāo)數(shù)據(jù)庫，其中包括被測指標(biāo)所屬模塊、測試方法、所用測試儀器儀表、測試儀表動(dòng)作及被測指標(biāo)正確域值；控制測試流程；實(shí)現(xiàn)儀表的接口函數(shù)、數(shù)據(jù)采集；測試結(jié)果比較與分析及界面引導(dǎo)。軟件平臺(tái)結(jié)構(gòu)框圖如圖3所示。

軟件模塊組成如表1所示。

3.2 測試流程

測試時(shí)，針對某一測試項(xiàng)，選擇測試程序，根據(jù)測試需求讀取配置數(shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù)，配置測試儀器、雷達(dá)參數(shù)，進(jìn)行相應(yīng)的數(shù)據(jù)采集、分析計(jì)算，并把結(jié)果寫回到測試結(jié)果數(shù)據(jù)庫中，然后根據(jù)指標(biāo)范圍和專家經(jīng)驗(yàn)評估整機(jī)性能。測試流程如圖4所示。

4 結(jié)語

本文中利用基于PXIExpress總線的虛擬儀器構(gòu)建了雷達(dá)綜合測試系統(tǒng)，對測試系統(tǒng)軟件進(jìn)行了設(shè)計(jì)，以實(shí)現(xiàn)對某型中程三坐標(biāo)對空情報(bào)雷達(dá)整機(jī)性能的測試和評估。經(jīng)實(shí)際測試證明，系統(tǒng)測量數(shù)據(jù)符合技術(shù)指標(biāo)要求，可作為對雷達(dá)整機(jī)性能評估的依據(jù)。該項(xiàng)研究對全面提升雷達(dá)裝備保障水平、更新保障手段及提高機(jī)動(dòng)保障能力有著重要作用。

參考文獻(xiàn)

[1] 王培元，吳國慶.基于PXI總線的海防雷達(dá)檢測平臺(tái)設(shè)計(jì)[J].計(jì)算機(jī)測量與控制，2010，18（5）：1100-1102.

[2] 李杰，何玉珠.基于PXI總線的主動(dòng)雷達(dá)制導(dǎo)導(dǎo)彈自動(dòng)檢測設(shè)備[J].電子測量技術(shù)，2009，32（1）：140-143.

[3] 朱宇杰.PXI總線雷達(dá)自動(dòng)測試系統(tǒng)研制[D].哈爾濱工業(yè)大學(xué)，2011.endprint

摘 要：針對某型中程三坐標(biāo)對空情報(bào)雷達(dá)的測試需求，開發(fā)基于PXI Express總線的雷達(dá)綜合測試系統(tǒng)。從雷達(dá)的測試方法分析入手，闡述了測試系統(tǒng)的硬件平臺(tái)和軟件平臺(tái)設(shè)計(jì)方法，該系統(tǒng)可自動(dòng)（人工輔助）、快速、準(zhǔn)確地完成雷達(dá)性能指標(biāo)測試和整機(jī)性能評估。

關(guān)鍵詞：PXI Express 雷達(dá) 整機(jī)

中圖分類號：TN956 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號：1672-3791（2014）01（a）-0005-02

現(xiàn)代雷達(dá)裝備大量采用各種先進(jìn)的電子設(shè)備，使雷達(dá)變得日益復(fù)雜，給使用、維護(hù)和保障帶來極大挑戰(zhàn)，如何掌握雷達(dá)的工作狀態(tài)成為影響戰(zhàn)備完好性和使用的主要問題。當(dāng)前，雷達(dá)的保障主要是靠技術(shù)人員根據(jù)裝備機(jī)內(nèi)測試（BIT）和經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行判斷和評估，其對技術(shù)人員的要求較高，技術(shù)人員往往需要經(jīng)過長期的培訓(xùn)和摸索才能積累一些經(jīng)驗(yàn)，這嚴(yán)重制約了裝備性能的正常發(fā)揮和使用。傳統(tǒng)的ATS主要是針對裝備電路板級的性能指標(biāo)測試和故障診斷，面向整機(jī)的性能指標(biāo)和技術(shù)參數(shù)進(jìn)行測試、診斷的雷達(dá)綜合測試系統(tǒng)具有較高的實(shí)用價(jià)值。

本文中主要以某型中程三坐標(biāo)對空情報(bào)雷達(dá)為測試對象，進(jìn)行基于PXIExpress總線的雷達(dá)綜合測試系統(tǒng)開發(fā)。

雷達(dá)綜合測試系統(tǒng)，主要是快速、準(zhǔn)確地完成對雷達(dá)關(guān)鍵指標(biāo)測試，包括雷達(dá)產(chǎn)品規(guī)范中規(guī)定A組檢驗(yàn)項(xiàng)目和其它整機(jī)關(guān)鍵指標(biāo)的測試，以確認(rèn)并評估雷達(dá)整機(jī)工作狀態(tài)是否正常。

1 雷達(dá)整機(jī)性能測試需求分析

1.1 雷達(dá)組成和原理框圖

該雷達(dá)主要由天線單元、發(fā)射機(jī)、接收機(jī)、頻率源、信號處理、數(shù)據(jù)處理、顯示處理和配套設(shè)備等組成，如圖1所示。

1.2 測試需求分析

本文以部分關(guān)鍵指標(biāo)為例介紹該系統(tǒng)的測試需求分析，如發(fā)射機(jī)單行輸出峰值功率、接收機(jī)噪聲系數(shù)等。在需求分析中，針對每個(gè)參數(shù)的測試方法是測試系統(tǒng)設(shè)計(jì)的關(guān)鍵。

（1）發(fā)射機(jī)單行輸出峰值功率，采用基于校正網(wǎng)絡(luò)的測試方法。計(jì)算機(jī)控制單行發(fā)射機(jī)開關(guān)，在校正網(wǎng)絡(luò)總口采集每行發(fā)射機(jī)的耦合功率，測試時(shí)考慮校正網(wǎng)絡(luò)各行發(fā)射機(jī)至總口的耦合度，利用虛擬儀器中的功率測試部分測試功率為，發(fā)射機(jī)功率。

（2）接收機(jī)噪聲系數(shù)，采用測試靈敏度的測試方法，噪聲系數(shù)的指標(biāo)為，可得系統(tǒng)靈敏度dBm，靈敏度測試從接收機(jī)信號輸入端開始計(jì)算，包括接收饋線、開關(guān)、接收機(jī)等，測試信號從校正網(wǎng)絡(luò)總口輸入，利用虛擬儀器中的示波器測試部分在中頻端進(jìn)行信號采集。

其它指標(biāo)的測試方法在此不再描述。

2 硬件平臺(tái)設(shè)計(jì)

硬件測試平臺(tái)利用虛擬儀器技術(shù)、構(gòu)件技術(shù)、COTS技術(shù)和標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)綜合集成，利用計(jì)算機(jī)通過測試軟件對集成在PXIe機(jī)箱中的測試儀器以及雷達(dá)進(jìn)行控制，完成對被測對象的測試。硬件組成主要包括PXIe機(jī)箱、PXIe嵌入式PC控制器、數(shù)據(jù)采集卡、適配器、KVM、信號源、示波器、衰減器等組成。硬件組成如圖2所示，適配器為測試系統(tǒng)與雷達(dá)的接口匹配，負(fù)責(zé)連接測試系統(tǒng)、被測對象。

3 軟件平臺(tái)

利用了計(jì)算機(jī)豐富的軟件資源，實(shí)現(xiàn)了部分儀器硬件的軟件化，增加了系統(tǒng)靈活性；通過軟件技術(shù)和相應(yīng)數(shù)值算法，實(shí)時(shí)、直接地對測試數(shù)據(jù)進(jìn)行各種分析與處理，結(jié)合產(chǎn)品規(guī)范和專家經(jīng)驗(yàn)，形成對整機(jī)性能的評估。

3.1 軟件功能結(jié)構(gòu)

控制雷達(dá)整機(jī)并檢測各分系統(tǒng)的狀態(tài)；建立被測指標(biāo)數(shù)據(jù)庫，其中包括被測指標(biāo)所屬模塊、測試方法、所用測試儀器儀表、測試儀表動(dòng)作及被測指標(biāo)正確域值；控制測試流程；實(shí)現(xiàn)儀表的接口函數(shù)、數(shù)據(jù)采集；測試結(jié)果比較與分析及界面引導(dǎo)。軟件平臺(tái)結(jié)構(gòu)框圖如圖3所示。

軟件模塊組成如表1所示。

3.2 測試流程

測試時(shí)，針對某一測試項(xiàng)，選擇測試程序，根據(jù)測試需求讀取配置數(shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù)，配置測試儀器、雷達(dá)參數(shù)，進(jìn)行相應(yīng)的數(shù)據(jù)采集、分析計(jì)算，并把結(jié)果寫回到測試結(jié)果數(shù)據(jù)庫中，然后根據(jù)指標(biāo)范圍和專家經(jīng)驗(yàn)評估整機(jī)性能。測試流程如圖4所示。

4 結(jié)語

本文中利用基于PXIExpress總線的虛擬儀器構(gòu)建了雷達(dá)綜合測試系統(tǒng)，對測試系統(tǒng)軟件進(jìn)行了設(shè)計(jì)，以實(shí)現(xiàn)對某型中程三坐標(biāo)對空情報(bào)雷達(dá)整機(jī)性能的測試和評估。經(jīng)實(shí)際測試證明，系統(tǒng)測量數(shù)據(jù)符合技術(shù)指標(biāo)要求，可作為對雷達(dá)整機(jī)性能評估的依據(jù)。該項(xiàng)研究對全面提升雷達(dá)裝備保障水平、更新保障手段及提高機(jī)動(dòng)保障能力有著重要作用。

參考文獻(xiàn)

[1] 王培元，吳國慶.基于PXI總線的海防雷達(dá)檢測平臺(tái)設(shè)計(jì)[J].計(jì)算機(jī)測量與控制，2010，18（5）：1100-1102.

[2] 李杰，何玉珠.基于PXI總線的主動(dòng)雷達(dá)制導(dǎo)導(dǎo)彈自動(dòng)檢測設(shè)備[J].電子測量技術(shù)，2009，32（1）：140-143.

[3] 朱宇杰.PXI總線雷達(dá)自動(dòng)測試系統(tǒng)研制[D].哈爾濱工業(yè)大學(xué)，2011.endprint