某型導(dǎo)彈測(cè)試系統(tǒng)模塊化設(shè)計(jì)

劉 陽(yáng)，李 璽

（中國(guó)空空導(dǎo)彈研究院，河南 洛陽(yáng) 471009）

某型導(dǎo)彈測(cè)試系統(tǒng)模塊化設(shè)計(jì)

劉 陽(yáng)，李 璽

（中國(guó)空空導(dǎo)彈研究院，河南 洛陽(yáng) 471009）

基于1553B及ARINC429總線的導(dǎo)彈系統(tǒng)已經(jīng)廣泛應(yīng)用，為了在導(dǎo)彈研制及生產(chǎn)階段檢驗(yàn)導(dǎo)彈工作時(shí)序的正確性，需要一種測(cè)試設(shè)備對(duì)導(dǎo)彈的工作時(shí)序進(jìn)行檢測(cè)。闡述了該測(cè)試設(shè)備的構(gòu)造及工作原理，硬件設(shè)計(jì)及軟件設(shè)計(jì)。測(cè)試系統(tǒng)的研制成功滿足了某型導(dǎo)彈的試驗(yàn)測(cè)試需求，也為后續(xù)相關(guān)型號(hào)測(cè)試設(shè)備的研制提供了基礎(chǔ)。

1553B，ARINC 429，導(dǎo)彈，測(cè)試系統(tǒng)

0 引言

MIL-STD-1553B是為數(shù)據(jù)總線定義的軍方標(biāo)準(zhǔn),這種數(shù)據(jù)總線被用來(lái)為各種系統(tǒng)之間的數(shù)據(jù)和信息的交換提供媒介。1553B總線標(biāo)準(zhǔn)是一種滿足實(shí)時(shí)性、數(shù)據(jù)完整性和系統(tǒng)高可靠性要求的通用機(jī)載串行多路總線標(biāo)準(zhǔn)。

ARINC 429數(shù)據(jù)總線定義了機(jī)載電子系統(tǒng)之間的通信規(guī)范，是美國(guó)航空無(wú)線電公司制定的數(shù)字總線傳輸標(biāo)準(zhǔn)，在微電子技術(shù)發(fā)展的影響下，機(jī)載設(shè)備的性能要求也日益提高，機(jī)載設(shè)備通信方式發(fā)生了徹底的改變，越來(lái)越多的航空電子設(shè)備已經(jīng)采用了數(shù)字化技術(shù)，使得數(shù)字方式的信息傳輸成為通信的主要手段。相對(duì)于模擬傳輸具有低成本、邏輯簡(jiǎn)單、高可靠性等優(yōu)點(diǎn)，既減輕了飛行器設(shè)備重量和體積，又提高了信息的傳輸精度。航空電子系統(tǒng)之間目前最常用的通信標(biāo)準(zhǔn)之一就是ARINC 429。

上述兩種總線標(biāo)準(zhǔn)已在機(jī)載武器系統(tǒng)中得到了廣泛應(yīng)用，作為飛機(jī)、發(fā)射架、導(dǎo)彈系統(tǒng)的內(nèi)部通信、控制總線。本文介紹了基于兩種航空總線的某型空空導(dǎo)彈測(cè)試系統(tǒng)，闡述了測(cè)試系統(tǒng)的工作原理及系統(tǒng)組成，硬件及軟件設(shè)計(jì)。該測(cè)試系統(tǒng)的應(yīng)用大大提高了導(dǎo)彈控制系統(tǒng)的可靠性，同時(shí)導(dǎo)彈控制系統(tǒng)的抗干擾能力等也得到很大的改善和提高，能夠在試驗(yàn)聯(lián)試中模擬飛機(jī)武器系統(tǒng)的控制，實(shí)現(xiàn)對(duì)導(dǎo)彈的試驗(yàn)測(cè)試。

1 系統(tǒng)構(gòu)造及工作原理

測(cè)試系統(tǒng)采用模塊化結(jié)構(gòu)，主要包括測(cè)控單元、供電單元、引信目標(biāo)模擬器、測(cè)試軟件、測(cè)試附件等組成。

1.1 主控計(jì)算機(jī)系統(tǒng)

a）PXI機(jī)箱和PXI零槽控制器；

b）Precision 670：CPU：3.6 G、內(nèi)存：2 G；

c）硬盤：250 G，雙冗余；

d）獨(dú)立顯卡128 bit/128 M；

e）17英寸液晶顯示器。

1.2 測(cè)控和采集硬件

a）數(shù)字I/O總線：

32輸入/32輸出，數(shù)字隔離，邏輯電平：0～28 VDC輸入/0～60 VDC輸入。

b）ARINC 429接口板：

采用PXI/PCI插卡方式，具有定時(shí)中斷功能，具有自檢功能，1個(gè)發(fā)送通道，1個(gè)接收通道，發(fā)送通道和接收通道相互獨(dú)立；

位速率：可通過(guò)菜單改變發(fā)送或接收的位速率大小，范圍為(100±25%)kb/s，(12.5±25%)kb/s，分辨率為1k/bit；誤碼率≤10-5。

c）MIL-STD-1553B接口板：

1553B接口板采用PXI/PCI插卡方式，有A、B兩路總線輸出端口，總線系統(tǒng)信息傳輸?shù)目刂茩?quán)唯一歸總線控制器所有，1553B接口板有自檢功能；主機(jī)分配給1553B接口板地址可更改，傳輸方式為半雙工方式，傳輸協(xié)議為命令/響應(yīng)方式，傳輸媒介為屏蔽雙絞線；1553B接口板電路板設(shè)計(jì)和元器件選擇至少基于工業(yè)級(jí)。

d）信號(hào)調(diào)理模塊：

如圖1所示。

圖1 信號(hào)調(diào)理模塊示意圖

2 硬件設(shè)計(jì)

根據(jù)測(cè)試系統(tǒng)的功能和測(cè)試內(nèi)容，導(dǎo)彈測(cè)試系統(tǒng)采用自動(dòng)測(cè)試、控制和采集技術(shù)。這些技術(shù)的引入，能提高測(cè)試效率，保證測(cè)試的準(zhǔn)確性和可信度，減少由于人為原因造成的測(cè)量錯(cuò)誤和誤差，降低測(cè)試成本，使測(cè)試系統(tǒng)具備相應(yīng)的功能以及完成所要求的測(cè)試內(nèi)容。所以，測(cè)試系統(tǒng)的硬件方案如下：

設(shè)備硬件主要分為5個(gè)大的部分，分別是載機(jī)信息模擬單元、控制和接口單元、數(shù)據(jù)采集單元、供電單元和引信測(cè)試單元。

載機(jī)信息模擬單元是該設(shè)備的核心單元，它執(zhí)行導(dǎo)彈測(cè)試任務(wù)，主要包括形成導(dǎo)彈飛行任務(wù)和控制導(dǎo)彈工作時(shí)序，屬于設(shè)備的“大腦”。主控機(jī)可以采用PXI機(jī)箱或工控機(jī)系列，外加專用接口板組成。外加專用接口板有ARINC 429總線接口板、1553B總線接口板等。

控制和接口單元是根據(jù)主控機(jī)提供的控制指令，完成各項(xiàng)動(dòng)作，如導(dǎo)彈的供電、供氣、解鎖、模擬離梁等。該單元主要由繼電器控制電路組、電壓電流監(jiān)測(cè)電路、導(dǎo)彈接口匹配電路、I/O卡等組成。繼電器組的工作是根據(jù)載機(jī)信息模擬單元的時(shí)序控制指令分別完成導(dǎo)彈供電、導(dǎo)彈供氣、一次性指令的接入等；導(dǎo)彈接口匹配電路是該設(shè)備與導(dǎo)彈的連接部分，其輸入和輸出的信號(hào)應(yīng)該與被測(cè)對(duì)象的接口相一致。

供電電源單元是給導(dǎo)彈和設(shè)備提供必須的供電單元，主要由導(dǎo)彈供電＋V1電源、導(dǎo)彈供電±V2電源、舵機(jī)供電±V3電源、引信供電±V2電源、彈架系統(tǒng)聯(lián)試單相交流供電電源以及設(shè)備所必須的供電電源等組成。

引信測(cè)試單元主要用于導(dǎo)彈激光引信和引戰(zhàn)系統(tǒng)試驗(yàn)。主要由引信目標(biāo)模擬器和收、發(fā)窗口裝置、夾具等輔助工具組成。引信目標(biāo)模擬器的工作是采用引信自身輻射光，經(jīng)處理后射入接收窗口，形成4路隔離的空間反射腔，定時(shí)地控制光的通斷，完成對(duì)引信4路窗口的分路順序檢測(cè)。夾具是用于把引信目標(biāo)模擬器固定在彈身，夾具設(shè)計(jì)要滿足導(dǎo)彈在振動(dòng)環(huán)境條件下的正常使用。

在實(shí)現(xiàn)方式上，為了體現(xiàn)便攜式的特點(diǎn)，方案采用兩個(gè)測(cè)試箱組成及其他輔助設(shè)備組成，一個(gè)為測(cè)控箱，一個(gè)為供電電源箱，輔助設(shè)備主要指引信目標(biāo)模擬器和測(cè)試電纜、包裝箱等。

3 軟件設(shè)計(jì)

軟件采用模塊化設(shè)計(jì)，基于 WINDOWS 2000/NT/XP操作系統(tǒng)。軟件包含有測(cè)試設(shè)備自檢軟件模塊、導(dǎo)彈總體性能測(cè)控軟件模塊、導(dǎo)彈系統(tǒng)總體性能測(cè)控軟件模塊，測(cè)試系統(tǒng)校準(zhǔn)軟件模塊等。測(cè)試設(shè)備自檢軟件模塊主要用于設(shè)備的自檢，保證設(shè)備啟用前工作的正常。系統(tǒng)自檢功能實(shí)現(xiàn)是根據(jù)系統(tǒng)輸入、輸出信號(hào)構(gòu)成閉環(huán)回路進(jìn)行的。應(yīng)用軟件基于LabWindows CVI或LabVIEW開(kāi)發(fā)。

3.1 導(dǎo)彈性能測(cè)控軟件模塊

導(dǎo)彈性能測(cè)控軟件模塊主要具有ARINC 429飛行任務(wù)信息的實(shí)時(shí)設(shè)置和發(fā)送、導(dǎo)彈返回ARINC429總線信息的實(shí)時(shí)接收和必要信息的實(shí)時(shí)顯示、導(dǎo)彈加電控制信息的輸出和執(zhí)行、引信目標(biāo)模擬器控制信息的輸出和執(zhí)行功能。

3.2 導(dǎo)彈系統(tǒng)性能測(cè)控軟件模塊

導(dǎo)彈系統(tǒng)總體性能測(cè)控軟件模塊主要具有1553B飛行任務(wù)信息的實(shí)時(shí)設(shè)置和發(fā)送、導(dǎo)彈系統(tǒng)返回1553B總線信息的實(shí)時(shí)接收和必要信息的實(shí)時(shí)顯示、導(dǎo)彈系統(tǒng)加電控制信息的輸出和執(zhí)行等功能。

3.3 測(cè)試系統(tǒng)校準(zhǔn)軟件模塊

測(cè)試系統(tǒng)校準(zhǔn)軟件模塊的作用是在設(shè)備投入使用前，對(duì)測(cè)試設(shè)備自身性能參數(shù)的校驗(yàn)，檢查測(cè)試系統(tǒng)的電源參數(shù)是否符合導(dǎo)彈供電要求，1553B及ARINC 429總線通訊板卡接收通道是否能夠正確接收發(fā)送通道數(shù)據(jù)。主要由下面4種校準(zhǔn)程序組成：①電源電壓校準(zhǔn)；②ARINC 29通訊板卡校準(zhǔn)；③1553B通訊板卡校準(zhǔn)；④程控電源及數(shù)字表頭校準(zhǔn)。

4 結(jié)束語(yǔ)

測(cè)試設(shè)備采用自動(dòng)測(cè)試、控制和采集技術(shù)。這些技術(shù)的引入，不僅能提高測(cè)試效率，保證測(cè)試的準(zhǔn)確性和可信度，減少由于人為原因造成的測(cè)量錯(cuò)誤和誤差，降低測(cè)試成本，使測(cè)試設(shè)備具備相應(yīng)的功能以及完成所要求的測(cè)試內(nèi)容。

試驗(yàn)表明，設(shè)計(jì)完成的基于1553B和ARINC 429總線的導(dǎo)彈測(cè)試系統(tǒng)通信可靠，邏輯時(shí)序正確，能夠穩(wěn)定工作，且能夠滿足電磁兼容，環(huán)境試驗(yàn)及長(zhǎng)途運(yùn)輸振動(dòng)要求，具有便攜式特點(diǎn)。導(dǎo)彈測(cè)試系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)為整個(gè)武器系統(tǒng)的研制提供了保障，也為以后相關(guān)型號(hào)測(cè)試設(shè)備的研制提供了基礎(chǔ)。

［1］GIB289A-97.數(shù)字式時(shí)分制指令/響應(yīng)型多路傳輸數(shù)據(jù)總線［S］.北京：國(guó)防科學(xué)技術(shù)工業(yè)委員會(huì)，1997.

［2］史君成，張淑偉.LabWindows/CVI虛擬儀器設(shè)計(jì)［M］.北京：國(guó)防工業(yè)出版社，2007．

［3］GJB1188A-99.飛機(jī)/懸掛物電氣連接系統(tǒng)接口要求［S］.北京：中國(guó)人民解放軍總裝備部，1999．

［4］劉君華.虛擬儀器編程語(yǔ)言LabWindows/CVI教程［M］.北京：電子工業(yè)出版社，2001．

［5］孫曉云，郭立煒.基于LabWindows/CVI的虛擬儀器設(shè)計(jì)與應(yīng)用［M］.北京：電子工業(yè)出版社，2010．

［6］胡昌華，馬清亮.導(dǎo)彈測(cè)試與發(fā)射控制技術(shù)［M］.北京：國(guó)防工業(yè)出版社，2010．

Modular Design of a Missile Test System

LIU Yang，LI Xi
（China Airborne Missile Academy，Luoyang 471009，China）

Missile system based on 1553B and ARINC 429 Bus is in widely application now,in order to check if it’s normal while the missile work,it demand a test system.The main work of this dissertation is focusing on the whole scheme,hardware platform and soft platform design．With the success of this system，it satisfies the test demand，and provide the good base for the future test system．

1553B，ARINC 429，missile，test system

TJ760.2

A

1002-0640（2015）07-0168-02

2014-04-05

2014-07-01

劉 陽(yáng)（1981- ），男，甘肅白銀人，碩士，工程師。研究方向：導(dǎo)彈總體性能測(cè)試技術(shù)。