采用現代測控技術(shù)的末制導雷達通用檢測系統設計方

0 引言

末制導雷達是反艦導彈制導系統的關(guān)鍵部件之一，其性能的優(yōu)劣直接影響到導彈的戰術(shù)和技術(shù)指標，其技術(shù)復雜、故障率最高、維修保障任務(wù)較繁重。目前導彈末制導雷達測試設備基本上是與各型號末制導雷達相對應的專(zhuān)用配套設備，相互之間不通用，測試方法、手段不同，給軍方使用維護及修理帶來(lái)嚴重困難，降低了導彈的技術(shù)保障效率。針對通用化、自動(dòng)化末制導雷達測試設備的迫切需要和裝備發(fā)展的“通用化、系列化、模塊化”要求，采用現代測控技術(shù)，研制末制導雷達通用檢測系統。測試軟件、適配器、目標模擬器和被測試對象相對應，在不動(dòng)通用設備資源的情況下可以最大化的發(fā)揮自動(dòng)測試設備的功效。實(shí)現末制導雷達通用化，節省經(jīng)費投入，提高測控系統可靠性，從而提高軍方技術(shù)保障水平和保障效率，具有十分緊迫的現實(shí)意義和長(cháng)遠的戰略意義。

1 接口總線(xiàn)

1.1 GPIB總線(xiàn)

GPIB又稱(chēng)為IEEE488或HP-IB，最早由HP公司提出。GPIB系統為了進(jìn)行有效的信息傳輸，要求三種不同的元素：聽(tīng)者、講者和控者。其數據傳輸采用位并行，字節串行，雙向掛鉤和雙向異步的方式進(jìn)行?？偩€(xiàn)共24條，可分為三類(lèi)：16條信號線(xiàn)、1條屏蔽線(xiàn)、7條地線(xiàn)。信號線(xiàn)分為三組：第一組是8位的數據總線(xiàn)，用于傳輸數據、命令或狀態(tài)字;第二組是接口管理總線(xiàn)，由5條信號線(xiàn)組成(ATN，IFC，REN，SRQ，EOI)，用于控制總線(xiàn)進(jìn)程，起總線(xiàn)指揮作用;第三組是三條掛鉤線(xiàn)(DAV，NRFD，NDAC)，用于數據的通信聯(lián)絡(luò )，保證異步傳送順利進(jìn)行。支持十種基本的接口功能，包括控者、講者、擴大講者、聽(tīng)者、擴大聽(tīng)者、源者掛鉤、受者掛鉤、服務(wù)請求、遠地本地、并行查詢(xún)、器件觸發(fā)和器件清除功能。

1.2 RS-422接口協(xié)議

RS-422標準全稱(chēng)是“平衡電壓數字接口電路的電氣特性”。由于接收器采用高輸入阻抗和發(fā)送驅動(dòng)器比RS232更強的驅動(dòng)能力，故允許在相同傳輸線(xiàn)上連接多個(gè)接收節點(diǎn)，最多可接10個(gè)節點(diǎn)。即一個(gè)主設備(Master)，其余為從設備(salve)，從設備之間不能通信，所以RS-422支持點(diǎn)對多的雙向通信。接收器輸入阻抗為4 k，故發(fā)端最大負載能力是10×4 k+100 Ω(終接電阻)。RS-422的最大傳輸距離為4 000英尺(約1 219米)，最大傳輸速率為10 Mb/s。其平衡雙絞線(xiàn)的長(cháng)度與傳輸速率成反比，在100 kb/s速率以下，才可能達到最大傳輸距離。只有在很短的距離下才能獲得最高速率傳輸。一般100米長(cháng)的雙絞線(xiàn)上所能獲得的最大傳輸速率僅為1 Mb/s。

2 總體設計

2.1 系統組成

末制導雷達通用檢測系統是一套綜合化、數字化、通用化的總線(xiàn)式自動(dòng)檢測系統，由硬件平臺、軟件平臺和測試程序集TPS(含測試程序TP、接口適配器TUA)等組成，如圖1所示。

系統采用IEEE488總線(xiàn)方式，測控計算機是系統的控制中心，它通過(guò)IEEE488總線(xiàn)電纜把全部測試資源連成一體，通過(guò)測試軟件控制測試資源，實(shí)現對雷達的自動(dòng)測試、自動(dòng)診斷過(guò)程。測試資源有二類(lèi)：通用測試資源和專(zhuān)用測試資源。通用測試資源為通用貨架產(chǎn)品，如信號源、示波器等，一般選用 IEEE488 總線(xiàn)產(chǎn)品;專(zhuān)用資源為市場(chǎng)上無(wú)法買(mǎi)到的自研專(zhuān)用設備，如適配器、目標模擬器及控制器、微波暗箱等。對程控設備盡量選用IEEFA88總線(xiàn)設備。

系統主要有測控計算機、測試平臺、電源系統及目標模擬器構成。測控計算機由計算機主機及顯示器、鍵盤(pán)、鼠標器、打印機等外圍設備組成;電源系統采用～220 V，50 Hz供電輸出直流28.5 V;測試平臺包括，計算機主機內含GPIB總線(xiàn)控制卡、422總線(xiàn)通信卡、適配器、數據采集卡、示波器、萬(wàn)用表和信號源;目標傳感器包括十字架和目標模擬器。

2.2 設計基本原則

(1)達到“標準化、通用化、系列化”的要求，以適應未來(lái)發(fā)展的需要;

(2)測試流程滿(mǎn)足修理廠(chǎng)對兩型末制導雷達工廠(chǎng)維修的需求，不能照搬技術(shù)準備陣地的測試流程;

(3)最大限度地采用成熟技術(shù)和通用化設備，確保系統的可靠性和維修性;

(4)系統設備的通用化和小型化相結合，力求小型化;

(5)采用機動(dòng)化便攜箱結構，滿(mǎn)足轉場(chǎng)使用的要求;

(6)設備操作使用簡(jiǎn)便，人機界面良好，使用方便。

3 硬件設計

3.1 連接方式選擇

適配器連接模式，對于測試資源種類(lèi)較多，測試信號數量和種類(lèi)較多的檢測系統，可以選擇通過(guò)測試適配器將測試資源與被測對象連接起來(lái)。測試適配器起到一個(gè)信號梳理、匯總和簡(jiǎn)單處理的作用。被測對象測試接口的信號在適配器內部進(jìn)行匯總、分類(lèi)和簡(jiǎn)單處理后，分別送到相應的測試資源。與直接連接模式相比較，連接關(guān)系簡(jiǎn)單。測試適配器與測試資源之間的連接關(guān)系是固定的，使用時(shí)只需要根據被測對象，選擇測試適配器，并將測試適配器與被測對象連接，即可實(shí)現被測對象與測試資源的連接。對與中規模的檢測系統和被測對象較少的情況適合采用適配器連接模式。

3.2 硬件平臺

3.2.1 硬件平臺組成

硬件平臺由測控計算機、供電控制系統、測試資源、測試適配器和一些輔助設備組成，如圖3所示。

3.2.2 系統數字總線(xiàn)

檢測系統內部采用GHB總線(xiàn)。GPIB總線(xiàn)符合IEEE488.2-1992要求，用于系統內主控計算機與測試資源之間的總線(xiàn)控制。另有RS- 422接口協(xié)議用于檢測系統與被測雷達之間的總線(xiàn)通信。測控計算機內置高性能GIPB卡，引出GPIB總線(xiàn)口，直接控制GPIB測試資源。

3.2.3 測控計算機(TCC)

測控計算機由計算機主機及顯示器、鍵盤(pán)、鼠標器、打印機等外圍設備組成。計算機主機內含GPIB總線(xiàn)控制卡、422總線(xiàn)通信卡等。計算機主機內置物理備份硬盤(pán)，該硬盤(pán)區別于一般邏輯硬盤(pán)。它預裝操作系統和測試軟件，當系統盤(pán)出現問(wèn)題后，可將備份硬盤(pán)轉換成系統盤(pán)。測控計算機是檢測系統的測試控制中心，主要承擔如下功能：

(1)提供GPIB總線(xiàn)接口通訊;

(2)計算機資源管理;

(3)測試資源的管理;

(4)測試程序(TPS)的調度管理;

(5)測試數據記錄、存儲、打印輸出。

3.2.4 測試資源選型原則

(1)程控接口應為GPIB總線(xiàn)接口;

(2)控制命令應符合IEEE488.2標準;

(3)測試精度滿(mǎn)足末制導雷達測試需求;

(4)滿(mǎn)足導引頭測試需求，綜合權衡確定型號和數量。

3.2.5 測試設備

測試資源主要由通用測試設備和專(zhuān)用測試設備兩類(lèi)設備構成。

通用測試設備：指市場(chǎng)可選擇的貨架產(chǎn)品，主要選擇GPIB總線(xiàn)形式的產(chǎn)品。通用測試設備的結構應符合GJB100-86《機架、機柜的基本尺寸系列》標準，可靠性指標應滿(mǎn)足系統要求。

專(zhuān)用測試設備：專(zhuān)用測試設備是指專(zhuān)門(mén)用于某些特定參數測量、模擬、控制的設備，是專(zhuān)業(yè)設備，是非貨架產(chǎn)品，必須配套研制。

除上述總線(xiàn)式設備外，測試資源構成中還包含微波暗箱、喇叭天線(xiàn)、目標模擬器、微波電纜等非程控設備。

3.3 測試接口適配器(TUA)

測試接口適配器的全稱(chēng)是被測單元適配器Test Unit Adapter(TUA)。

3.3.1 適配器功能

適配器是被測對象與測試資源之間提供電子、電氣和機械連接的裝置，可以包括測試資源中并不具備的適當激勵和負載?？紤]成本因素，檢測系統不采用陣列接口形式，而是測試資源通過(guò)適配器直接與測試對象連接，測試適配器除提供連接通道以外，還完成如下功能：

(1)檢測系統的TTL電平輸出信號直接驅動(dòng)適配器內部的繼電器陣列，發(fā)出28.5 v/空、地/空、28.5 v/地等形式的控制指令;

(2)被測末制導雷達發(fā)出的28.5 V/空、地/空等狀態(tài)指令在適配器內部轉換為T(mén)TL電平形式，由檢測系統內的數字I/O檢測;

(3)被測末制導雷達輸出的多路直流電源電壓信號、模擬量信號在適配器內部通過(guò)開(kāi)關(guān)陣列選通，送到數字電壓表進(jìn)行測量;

(4)實(shí)現對被測末制導雷達的老練;

(5)將被測信號進(jìn)行梳理、歸類(lèi)，分別送到相應測試資源;

(6)將被測末制導雷達輸出的同步脈沖視頻信號進(jìn)行電平變換，將其變換為示波器和微波信號源脈沖觸發(fā)需要的電平形式。

3.3.2 適配器結構

適配器的前面板為雷達狀態(tài)顯示燈、關(guān)鍵信號監測點(diǎn)、雷達老練控制等。后面板為與被測雷達和測試資源連接端口;考慮到線(xiàn)路損耗因素，測試信號和視頻信號通過(guò)適配器轉接，微波信號不通過(guò)適配器轉接，而是直接從雷達綜合測試儀射頻輸出口到目標模擬器、從雷達直接到雷達綜合測試儀射頻輸入口連接。測試適配器采用高度4U的19寸標準機箱，后面板通過(guò)連接器接檢測系統的測試資源，前面板包括：關(guān)鍵信號監測點(diǎn)：適配器前面板設計有關(guān)鍵信號監測點(diǎn)，直接與雷達檢測接口的信號相連，不通過(guò)任何處理和轉接，用于地面直接檢測雷達的工作狀態(tài)和控制狀態(tài)。

4 軟件設計

該系統選擇WINXP作為操作系統;選擇Lab-Windows/CVI和VC++作為主控程序和檢測程序開(kāi)發(fā)工具，完成對被測雷達性能指標的測試。

雷達控制臺軟面板：提供對雷達的手動(dòng)操作功能，對雷達一般參數進(jìn)行調整和查詢(xún)，雷達狀態(tài)指示燈顯示雷達的當前的工作狀態(tài)。

儀器控制軟面板：對電壓表、信號源、示波器、目標模擬器控制器等測試資源進(jìn)行控制的虛擬界面，并對相關(guān)儀器參數進(jìn)行控制。雷達控制臺軟面板和儀器控制臺對被測試對象和測試資源進(jìn)行手動(dòng)控制，完成所有手動(dòng)測試項目。

自動(dòng)測試軟面板：按測試程序對末制導雷達進(jìn)行“全過(guò)程全項目自動(dòng)測”順序測試，測試人員在自動(dòng)測試前不但可以選擇自動(dòng)測試項目的數目和測試流程，還可以暫停和中止測試過(guò)程。因而提高了系統自動(dòng)測試過(guò)程的靈活性，方便了用戶(hù)對意外事件的處理。

數據管理軟件面板：完成對測試數據的處理，分析，保存、查詢(xún)及打印等;

系統幫助面板：完成對測試系統的說(shuō)明，使用方法，測試步驟，軟件常見(jiàn)故障的排故障等。

5 結束語(yǔ)

本通用自動(dòng)測試系統完成4種不同體制末制導雷達自動(dòng)測試任務(wù)，具有體積小、結構標準化、測試準確度高、速度快，提高了雷達系統的維修性和保障性，增加戰備完好率和任務(wù)成功率，降低系統的維修保障費用。