某型導(dǎo)彈指令接收機(jī)測(cè)試系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

衛(wèi)禹丞 等

【摘 要】某型導(dǎo)彈進(jìn)入大修年限，其指令接收機(jī)故障率較高。本文通過(guò)分析某型導(dǎo)彈指令接收機(jī)的工作原理，確定了導(dǎo)彈指令接收機(jī)測(cè)試系統(tǒng)需求和功能，并對(duì)導(dǎo)彈測(cè)試系統(tǒng)的硬件組成進(jìn)行介紹；本文同時(shí)闡述了基于虛擬儀器進(jìn)行設(shè)計(jì)的指令接收機(jī)自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)軟件以及檢測(cè)程序，該測(cè)試系統(tǒng)可用于指令接收機(jī)組合的測(cè)試與故障定位，保證維修質(zhì)量。

【關(guān)鍵詞】指令接收機(jī) 虛擬儀器 自動(dòng)測(cè)試

【Abstract】A missile into the overhaul life， its command receiver have high failure rate。By analyzing the working principle of a certain type of missile command receiver， this thesis determines the missile command receiver test system requirements and functions and describes the hardware system components. At the same time， this paper elaborates how to use the virtual instrument to design and develop the software and the test system of command receiver， this testing system is available to test and locate the fault of the command receiver， as well as to ensure the quality of the maintenance.

【Keyword】command receiver VI test

1 概述

我國(guó)引進(jìn)的XX系列武器系統(tǒng)，自動(dòng)化程度高，抗干擾性能好，機(jī)動(dòng)性能強(qiáng)。為解決XX系列導(dǎo)彈指令接收機(jī)組合測(cè)試?yán)щy、修理難以保障的問(wèn)題，利用前期反設(shè)計(jì)工作所積累的技術(shù)資料、修理經(jīng)驗(yàn)以及數(shù)據(jù)為依據(jù)，開(kāi)展對(duì)指令接收機(jī)組合檢測(cè)設(shè)備的研制。

指令接收機(jī)在導(dǎo)彈控制過(guò)程中起著重要的通信作用，沒(méi)有指令接收機(jī)的正常工作，導(dǎo)彈和地面設(shè)備就缺少了有效的溝通橋梁。所以指令接收機(jī)關(guān)系到整個(gè)導(dǎo)彈控制系統(tǒng)和引戰(zhàn)系統(tǒng)能夠有效的運(yùn)行。通過(guò)對(duì)XX導(dǎo)彈指令接收機(jī)的定性和定量分析，研制和開(kāi)發(fā)了指令接收機(jī)測(cè)試系統(tǒng)。該系統(tǒng)能夠快速完成對(duì)XX導(dǎo)彈指令接收機(jī)組合的檢測(cè)，進(jìn)行準(zhǔn)確的故障定位，減少指令接收機(jī)組合的維修周期，保證修理質(zhì)量。

2 指令接收機(jī)工作原理分析

指令接收機(jī)控制通道收發(fā)天線轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)接收照射制導(dǎo)雷達(dá)發(fā)來(lái)的高頻信號(hào)，送給控制通道接收機(jī)，同時(shí)還向地面發(fā)回地面應(yīng)答脈沖和各種信息?？刂仆ǖ澜邮諜C(jī)將高頻信號(hào)變成中頻信號(hào)，再經(jīng)放大、區(qū)分將形成信息的特征符及應(yīng)答機(jī)的觸發(fā)脈沖，從接收機(jī)輸出的中頻信號(hào)送到指令譯碼器和無(wú)線電引信上。接收機(jī)還配合完成對(duì)本機(jī)振蕩器速調(diào)管和應(yīng)答機(jī)磁控管頻率的調(diào)整任務(wù)。指令譯碼器對(duì)接收機(jī)傳送來(lái)的信號(hào)進(jìn)行時(shí)間選擇，譯出導(dǎo)彈密碼和指令碼，送給自動(dòng)駕駛儀或者無(wú)線電引信。同時(shí)起到同步器作用，產(chǎn)生波門(mén)脈沖發(fā)送到接收機(jī)。

3 系統(tǒng)功能

指令接收機(jī)測(cè)試系統(tǒng)，用于對(duì)指令接收機(jī)進(jìn)行功能檢查和測(cè)試，以檢查指令接收機(jī)的功能是否處于良好狀態(tài)，技術(shù)性能是否滿足正常工作需要，發(fā)現(xiàn)并及時(shí)排除組合故障，并將故障隔離，達(dá)到高效維修的目的。其主要功能為：（1）測(cè)試診斷數(shù)字編碼信號(hào)時(shí)序狀態(tài)的能力；（2）測(cè)試診斷通道頻率特性的能力；（3）測(cè)試診斷譯碼器電路工作性能的能力；（4）測(cè)試診斷各級(jí)直流電源整流電路性能的能力；（5）測(cè)試診斷AGC功能及動(dòng)態(tài)范圍性能的能力；（6）測(cè)試診斷指令接收機(jī)帶寬、靈敏度和放大倍數(shù)的能力。

4 系統(tǒng)組成

該測(cè)試系統(tǒng)的總體功能結(jié)構(gòu)主要由3部分組成：測(cè)控計(jì)算機(jī)、儀器系統(tǒng)ATE和軟件平臺(tái)系統(tǒng)。如圖4-1。

主控計(jì)算機(jī)包括嵌入式控制器及監(jiān)視器，它主要提供測(cè)試系統(tǒng)的人機(jī)接口、測(cè)試執(zhí)行過(guò)程中驅(qū)動(dòng)PXI總線儀器系統(tǒng)、管理與執(zhí)行測(cè)試軟件等功能。

儀器系統(tǒng)提供測(cè)試過(guò)程中所需要的所有激勵(lì)信號(hào)、傳感器。它包括以下硬件資源：PXI機(jī)箱、PXI功能模塊、以及各種供電系統(tǒng)組成。

測(cè)試系統(tǒng)軟件平臺(tái)是一個(gè)完整的軟件系統(tǒng)，是測(cè)試程序開(kāi)發(fā)和運(yùn)行的環(huán)境。就是在計(jì)算機(jī)WindowsXP操作系統(tǒng)和開(kāi)發(fā)應(yīng)用軟件平臺(tái)上設(shè)計(jì)、構(gòu)建和編寫(xiě)應(yīng)用程序，實(shí)現(xiàn)測(cè)試系統(tǒng)的運(yùn)行和各種測(cè)試功能。

5 硬件設(shè)計(jì)

5.1測(cè)試系統(tǒng)專用適配器

適配器主要實(shí)現(xiàn)虛擬儀器與被測(cè)組合之間的信號(hào)轉(zhuǎn)接，電源與被測(cè)組合的連接，各種信號(hào)處理電路提供的激勵(lì)信號(hào)與虛擬儀器、被測(cè)組合漸漸地連接及被測(cè)組合響應(yīng)信號(hào)的檢測(cè)等功能。虛擬儀器通過(guò)適配器想被測(cè)組合發(fā)送指令、激勵(lì)信號(hào)，同時(shí)被測(cè)件的反饋信息通過(guò)適配器送往虛擬儀器。其功能原理如圖5-1。

5.2 PXI測(cè)試資源

產(chǎn)生被測(cè)組合所需的激勵(lì)控制信號(hào)，連接PXI各種板卡和測(cè)試適配器，進(jìn)行信號(hào)交聯(lián)檢測(cè)，對(duì)配置器輸出的信號(hào)進(jìn)行接口資源分配。功能原理如圖5-2。

6 測(cè)試系統(tǒng)軟件實(shí)現(xiàn)

6.1軟件開(kāi)發(fā)平臺(tái)

XX導(dǎo)彈指令接收機(jī)測(cè)試系統(tǒng)軟件的設(shè)計(jì)采用WindowsXP為操作系統(tǒng)，LabVIEW2009及PXI各模塊驅(qū)動(dòng)程序及配套實(shí)時(shí)開(kāi)發(fā)軟件包、報(bào)告生成工具包等為平臺(tái)，這是一個(gè)基于面向?qū)ο蠹夹g(shù)的虛擬儀器軟件開(kāi)發(fā)平臺(tái)，功能強(qiáng)大且使用簡(jiǎn)單，支持網(wǎng)絡(luò)操作、數(shù)據(jù)庫(kù)與統(tǒng)計(jì)分析等復(fù)雜功能。測(cè)試系統(tǒng)程序能夠?qū)χ噶罱邮諜C(jī)的性能參數(shù)進(jìn)行實(shí)時(shí)測(cè)量與顯示，并能對(duì)參數(shù)出現(xiàn)異常時(shí)給予實(shí)時(shí)報(bào)警。

6.2軟件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

軟件是虛擬儀器的關(guān)鍵，通過(guò)運(yùn)行在計(jì)算機(jī)上的各種管理程序和各種車(chē)是應(yīng)用程序，一方面實(shí)現(xiàn)虛擬儀器圖形化儀器界面，給用戶提供一個(gè)檢驗(yàn)儀器通信、設(shè)置儀器參數(shù)、修改儀器操作和實(shí)現(xiàn)儀器功能的人機(jī)接口；另一方面使個(gè)測(cè)試應(yīng)用程序和激勵(lì)部分和測(cè)試部分的設(shè)備相配合，完成對(duì)被測(cè)設(shè)備的數(shù)據(jù)采集、自動(dòng)測(cè)試、修理和故障診斷等，并完成數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)和打印。

XX導(dǎo)彈指令接收機(jī)測(cè)試系統(tǒng)軟件結(jié)構(gòu)如圖6-1

6.3各模塊程序測(cè)試流程

測(cè)試系統(tǒng)軟件采用模塊化設(shè)計(jì)，主控軟件負(fù)責(zé)測(cè)試操作人員與測(cè)試系統(tǒng)的交互操作。各測(cè)量?jī)?nèi)容采用模塊化設(shè)計(jì)，在主控軟件的統(tǒng)一協(xié)調(diào)和指揮下，根據(jù)所需測(cè)量?jī)?nèi)容直接調(diào)用相應(yīng)的模塊，通過(guò)軟件依次完成指令接收機(jī)組合供電參數(shù)、數(shù)字編碼信號(hào)時(shí)序、AGC功能及動(dòng)態(tài)范圍性能、通道頻率特性等性能的檢查，并將所測(cè)的結(jié)果實(shí)時(shí)顯示在用戶界面上并保存于計(jì)算機(jī)中。

6.3.1主控模塊

主控模塊主要用于為測(cè)試操作人員提供與測(cè)試系統(tǒng)交互的窗口。通過(guò)主控模塊操作人員提供與測(cè)試系統(tǒng)交互的窗口。通過(guò)主控模塊操作人員可以完成測(cè)試系統(tǒng)中提供的諸如用戶管理、測(cè)試參數(shù)設(shè)置、系統(tǒng)家電、系統(tǒng)自檢、自動(dòng)測(cè)試、手動(dòng)修理以及測(cè)試結(jié)果顯示等功能。主模塊由四部分組成，標(biāo)題欄、版本信息、菜單欄和選擇子界面。主控模塊流程圖如圖6-2所示。

主控模塊采用LabVIEW控制結(jié)構(gòu)中的Event Stucture結(jié)構(gòu)和While Loop結(jié)構(gòu)來(lái)實(shí)現(xiàn)整個(gè)測(cè)試系統(tǒng)的交互操作。其中While Loop結(jié)構(gòu)用于驅(qū)動(dòng)軟件系統(tǒng)的運(yùn)行；Event Stucture結(jié)構(gòu)完成相關(guān)測(cè)試模塊的調(diào)用。各個(gè)測(cè)試模塊都以獨(dú)立VI的形式供主控模塊調(diào)用，當(dāng)調(diào)用相應(yīng)測(cè)試模塊后，其用戶界面嵌入主界面完成交互操作。

6.3.2用戶登錄模塊

用戶登錄模塊主要用于測(cè)試操作人員登陸測(cè)試系統(tǒng)。用戶在登陸時(shí)需要輸入有效地用戶名、密碼及其自駕編號(hào)。如果輸入信息正確，單擊確定按鈕即可登陸測(cè)試；單擊取消按鈕則退出系統(tǒng)。登陸模塊流程圖如圖6-3。

6.3.3測(cè)試模塊

測(cè)試模塊主要完成指令接收機(jī)的自動(dòng)測(cè)試和手動(dòng)測(cè)試。對(duì)于相應(yīng)的測(cè)試可以給出供電參數(shù)、數(shù)字編碼信號(hào)時(shí)序、AGC功能及動(dòng)態(tài)范圍性能、通道頻率特性等性能的測(cè)試結(jié)果并進(jìn)行判定，最后生成報(bào)表。測(cè)試模塊流程圖如6-4。

測(cè)試模塊就是通過(guò)測(cè)試系統(tǒng)提供各種激勵(lì)信號(hào)，將采集指令接收機(jī)的輸出信號(hào)與規(guī)定的輸出值進(jìn)行比較，從而進(jìn)行指令接收機(jī)狀態(tài)的判斷。輸入的信號(hào)包括模擬信號(hào)和數(shù)字信號(hào)，模擬信號(hào)可以直接通過(guò)LabVIEW中的圖形化編程語(yǔ)言來(lái)實(shí)現(xiàn)。數(shù)字信號(hào)則需要使用數(shù)字信號(hào)采集器來(lái)實(shí)現(xiàn)。測(cè)試模塊的程序結(jié)果如圖6-5

6.3.4報(bào)告生成模塊

檢測(cè)報(bào)告則是使用LabVIEW的Generation Toolkit工具包來(lái)實(shí)現(xiàn)，它可以集成WORD、EXCEL等屬性，實(shí)現(xiàn)測(cè)試報(bào)告的迅速生成，同時(shí)具有生成報(bào)告的不可改寫(xiě)的功能，其程序如圖6-6。報(bào)告數(shù)據(jù)的真實(shí)性可以滿足日常修理檢驗(yàn)的要求，同時(shí)報(bào)告生成分自動(dòng)測(cè)是數(shù)據(jù)和手動(dòng)測(cè)試數(shù)據(jù)兩部分進(jìn)行保存，保存設(shè)置路徑和名稱均按照測(cè)試程序內(nèi)容進(jìn)行。

7 試驗(yàn)

通過(guò)對(duì)XX導(dǎo)彈指令接收機(jī)進(jìn)行測(cè)試，測(cè)試能夠滿足之前的設(shè)計(jì)需求，完成對(duì)導(dǎo)彈電源、AGC性能、通道頻率特性等參數(shù)的測(cè)試和故障定位。測(cè)試軟件操作簡(jiǎn)單、界面清晰、數(shù)據(jù)測(cè)量結(jié)果準(zhǔn)確。且具有一定的可擴(kuò)展性。

8 結(jié)語(yǔ)

指令接收機(jī)測(cè)試系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與應(yīng)用提高了測(cè)試效率，對(duì)測(cè)試系統(tǒng)軟、硬件的通用型和可擴(kuò)展性做了探索和嘗試。選用PXI總線和LabVEIW設(shè)計(jì)得測(cè)試系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)采集、分析處理、報(bào)告生成的人物。但是由于時(shí)間有限，在軟件開(kāi)發(fā)方面還存在一些不足，如譯碼器部分時(shí)序不清，譯碼功能不能夠準(zhǔn)確測(cè)試等。隨著修理能力的不斷提升和虛擬儀器技術(shù)的逐步成熟，測(cè)試系統(tǒng)的研制與應(yīng)用會(huì)日益提高和完善。

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