基于虛擬儀器的雷達信道自動測試系統(tǒng)設計

戴由旺 李增有 韋俞鋒

【摘 要】針對雷達信道監(jiān)測點位離散且參數眾多、傳統(tǒng)人工測試方法難以滿足實際測試需求問題，設計構建基于虛擬儀器的雷達信道自動測試系統(tǒng)，系統(tǒng)由測試計算機、測試儀器、GPIB接口卡及測試開關網絡組成，通過GPIB接口總線將測試儀器與計算機連接組網，采用開關網絡完成監(jiān)測信號的路由切換，在系統(tǒng)軟件的控制下實現(xiàn)雷達信道參數的自動測試及分析處理，較好提高了雷達信道測試工作效率。

【關鍵詞】雷達 自動測試系統(tǒng) 虛擬儀器

雷達信道有大量參數需要測量，采用傳統(tǒng)測試手段費時費力，不能滿足雷達參數監(jiān)測實時性要求，不利于現(xiàn)代雷達系統(tǒng)自動化測試以及故障快速診斷維護。隨著儀器接口總線技術和虛擬儀器技術的日趨成熟[1]，自動化測試成為了可能。自動測試系統(tǒng)ATS（Automatic Test System）能夠自動完成激勵、測量、數據處理并顯示或輸出測試結果[2]，整個測試流程可以通過系統(tǒng)軟件的開發(fā)予以實現(xiàn)。

1虛擬儀器與GPIB接口技術

虛擬儀器技術是用戶在通用計算機平臺上，根據測試任務需求，定義和設計儀器的測試功能，實現(xiàn)計算機與測試儀器的一體化[3]。虛擬儀器的出現(xiàn)，打破了傳統(tǒng)儀器由廠家定義、用戶無法改變的工作模式，使得用戶可以根據自己的需求，設計自己的儀器系統(tǒng)。與傳統(tǒng)儀器相比，虛擬儀器在經濟性、靈活性、擴展性和可維護性等方面都具有獨特優(yōu)勢，實質上代表了一種創(chuàng)新的儀器設計思想。

通用接口總線GPIB（General Purpose Interface Bus）是一種并行的、與可編程器件相連接的小型標準總線接口系統(tǒng)，使用這種數字標準接口總線，能以一種外總線互聯(lián)的方式將智能儀器組建成一個開放式的自動測試系統(tǒng)[4]。典型的GPIB自動測試系統(tǒng)包括一臺計算機、一塊GPIB接口卡和若干臺GPIB儀器，每臺GPIB儀器有單獨的地址，由計算機控制，1塊GPIB接口卡最多可連接15臺GPIB儀器，GPIB接口板插入計算機插槽中，建立起計算機與具有GPIB接口的儀器設備之間的通信橋梁[5]。GPIB接口通用性強，結構簡單，性能可靠，操作靈活，在科研及工業(yè)領域得到廣泛應用，幾乎所有的重要儀器設備都配有GPIB接口，這為自動測試系統(tǒng)的組建提供了有利條件。

2系統(tǒng)組成及工作原理

雷達信道自動測試系統(tǒng)硬件組成如圖1所示，主要由自動化測試計算機、開關網絡、測試儀器及GPIB接口卡等設備組成。自動化測試計算機主要完成測試過程中的儀器控制、開關網絡控制、測試數據分析處理等功能。開關網絡用來連接測試儀器與被測設備，提供測試信號路由控制，根據不同的設備組合、不同的測試項目，選擇相應的設備連接，完成測試配置。測試儀器是測試任務的承擔者，包括頻譜儀、信號源、示波器等。GPIB接口特性保證了系統(tǒng)的可擴展性，可根據需要將新的測試儀器經GPIB總線接入自動測試系統(tǒng)，增加新的功能以適應系統(tǒng)測試需求的變化。

3系統(tǒng)軟件實現(xiàn)

自動測試系統(tǒng)軟件主要完成測試系統(tǒng)配置、儀器及開關網絡控制、數據分析處理等功能。采用LabVIEW進行軟件設計，針對不同的功能應用編寫獨立的虛擬儀器VI（Virtual Instrument）子程序，最后再系統(tǒng)集成。模塊化設計便于軟件調試，也提高了系統(tǒng)軟件的可維護性和可擴展性，因為對于不同的測試儀器都是調用相應的功能模塊完成操作的，如果需要新的測試儀器加入該系統(tǒng)，只需要針對該儀器編寫對應的子程序模塊供系統(tǒng)調度。

自動測試軟件實現(xiàn)如圖2所示，首先完成頻譜儀、示波器、信號源等設備初始化，控制開關網絡將所需檢測通道與相應測試儀器連接，按照信號屬性完成測試參數配置，獲取測試數據，根據需要進行相關數據分析和處理。系統(tǒng)軟件能夠提供虛擬的儀器界面，直觀形象地觀測信號，完成傳統(tǒng)儀器的主要測量功能，可在不同測試儀器之間自動切換，同時可以借助計算機強大的數據處理、編輯、存儲功能，為測試工作提供更為廣泛的功能應用，這也是虛擬儀器技術區(qū)別于傳統(tǒng)儀器技術的重要進步。

4結語

通過GPIB接口總線將雷達系統(tǒng)的附屬測量儀器設備與測試計算機連接組建自動測試系統(tǒng)，并將雷達信道參數監(jiān)測點經測試開關網絡接入，在自動測試系統(tǒng)軟件的控制下根據測試需求完成雷達信道主要參數的數據獲取和分析處理，提高了測試工作效率，為雷達系統(tǒng)自動化檢測和快速維護提供了有力支撐。

參考文獻：

[1]李江全，等.虛擬儀器設計測控應用典型實例[M].北京：電子工業(yè)出版社，2010.

[2]申忠如，等.現(xiàn)代測試技術與系統(tǒng)設計[M].西安：西安交通大學出版社，2006.

[3]任星華，王旭.國內虛擬儀器技術的應用研究現(xiàn)狀及展望[J].2011（04），101-103.

[4]傅必亮，劉煜.基于GPIB和VB的自動測試系統(tǒng)設計[J].儀表技術，2010（6） ：52-55.

[5]楊文，黃文濤.通用自動測試系統(tǒng)的軟件設計與實現(xiàn)[J].工業(yè)控制計算機，2012（01）：67-71.

作者簡介：戴由旺（1979—），男，漢，江西銅鼓人，工程師，碩士，研究方向：無線電測控技術。