使用NI PXI和LabVIEW實(shí)時(shí)模塊有效簡(jiǎn)化硬件在環(huán)仿真

Author(s):
Averna Thales - Canada, Aerospace Division

Industry:
Aerospace/Avionics

Products:
Software, PXI/CompactPCI, Real-Time

The Challenge:
創(chuàng )建一個(gè)硬件在環(huán)平臺，該平臺有著(zhù)每秒重復1000次的確定性循環(huán)速率，可以管理數以千計的I/O端口，可以適應高達2000路通道而沒(méi)有性能的損失，集成多于10個(gè)可以實(shí)時(shí)運行設備模型的節點(diǎn)，并且以千萬(wàn)分之一秒的定時(shí)抖動(dòng)共享仿真和I/O數據。所有需要實(shí)現的功能都要求嚴格的完成時(shí)間表和具有很高的成本效益。

The Solution:
使用多個(gè)NI PXI機箱和各種具有模擬和數字I/O端口的NI 模塊、ARINC-429硬件，集成在微軟Windows平臺上開(kāi)發(fā)的高效LabVIEW和LabVIEW 實(shí)時(shí)模塊，以及由反射內存卡和TCP/IP組成網(wǎng)絡(luò )的PXI節點(diǎn)。

許多年來(lái)，航空和汽車(chē)設計工程師們使用半實(shí)物仿真設備來(lái)縮短開(kāi)發(fā)周期。他們可以對新產(chǎn)品的設計模型進(jìn)行高速仿真，并與現有硬件的輸入和輸出信號進(jìn)行實(shí)時(shí)交互，進(jìn)而以前所未有的效率進(jìn)行反復設計和驗證。隨著(zhù)這類(lèi)系統在設計流程中逐漸扮演起關(guān)鍵的角色，提出了一個(gè)新需求就是以具有成本效益的方式實(shí)現非常靈活而高性能的半實(shí)物設備?；陂_(kāi)發(fā)時(shí)間、成本和維護的考慮，這些設備需要具有可以集成多個(gè)開(kāi)發(fā)商技術(shù)和使用即時(shí)可用部件的能力。NI 公司的PXI 和LabVIEW 平臺則為我們提供了一個(gè)理想的解決方案。

我們的客戶(hù)，Thales Canada公司的航空部門(mén)，主要致力于設計現代的電子飛行控制器，他們需要使用半實(shí)物系統對設計驗證工具進(jìn)行戰略性的更新。該系統需要確定性地集成數百路數據通道以及一個(gè)包含可以在十個(gè)以上計算節點(diǎn)上運行設備模型的系統。這些節點(diǎn)間的相互依賴(lài)性還要求將計算或采集到的數據在全系統范圍內發(fā)送同時(shí)具有10ms級的非常低的延時(shí)。為了獲得系統的瞬態(tài)參數，需要1kHz的閉環(huán)速率來(lái)同步采集所有的輸入數據，通過(guò)模型計算更新所有的輸出和步驟。

圖1.基于PXI 的硬件在環(huán)系統

新型的半實(shí)物設備需要與未來(lái)的產(chǎn)品兼容，所以它必須是一個(gè)非常靈活的系統，可以將硬件資源和物理信號進(jìn)行動(dòng)態(tài)結合，可以在無(wú)性能損失的情況下對高達2000 路通道進(jìn)行操作，而且在為新的測試設定而重新配置時(shí)擁有魯棒而健全的系統完整性檢查功能。

圖2.用于系統配置的虛擬儀器

解決方案還需要將所有的數據進(jìn)行詳盡的記錄，并且通過(guò)多址接入控制的計算機實(shí)現一個(gè)同樣靈活的和動(dòng)態(tài)的實(shí)時(shí)圖解和表格數據查看功能。

Thales公司的工程團隊詳細的描述了所有的性能指標，并且將系統的技術(shù)設計和實(shí)現任務(wù)外包給了Averna 公司。Averna 公司對于這一整套富有挑戰性的指標的解決方案如下所示。