一種智能化吊艙地面檢測系統

某型光電跟蹤測量吊艙在飛行試驗中起著(zhù)重要的作用，將其掛裝到載機上，載機與目標機伴隨飛行可以實(shí)現對目標機全飛行時(shí)段空中飛行的實(shí)時(shí)監控測量。由于飛行試驗本身花費巨大，這就要求我們必須確保吊艙在掛裝飛機飛行前各個(gè)系統工作是正常的，確保每個(gè)飛行架次都是有效架次。不同于文獻對吊艙具體部分的設計以及文獻對一個(gè)大型系統特定單一功能部分定制檢測，本文設計并實(shí)現了一種智能化吊艙地面檢測系統，該系統使用地面220 V交流電，能夠給吊艙供電，利用目標模擬器作為輔助，共同完成吊艙掛機前的全部功能檢測，并能夠對吊艙和機上操控設備的故障采用類(lèi)似文獻中提出的技術(shù)進(jìn)行智能化診斷定位。

1 地面檢測系統需求分析

光電吊艙采用28 V直流電和115 V交流電供電，直流電給控制電路和各功能模塊供電，115 V交流電給伺服系統供電，因此地面檢測設備需要有提供28 V直流電和115 V交流電的功能。吊艙還具備高清、高速視頻跟蹤存儲功能，相應的地面檢測設備需具有視頻讀取檢測和下載能力。同時(shí)吊艙還具有激光測距、遙控遙測系統、環(huán)控系統等，因此，地面檢測系統須有相應的控制程序檢測對應系統的參數。不同于文獻采用PCI總線(xiàn)，本文通過(guò)RS422接口控制吊艙工作，通過(guò)地面控制計算機上設計的各功能模塊軟件檢測吊艙全部功能。

2 系統整體結構設計

為了便于系統的安裝、調試，地面檢測設備所有組件集成在一個(gè)標準機柜內，由帶剎車(chē)的四輪推車(chē)推動(dòng)，見(jiàn)圖1。

系統包括數據采集與控制計算機、開(kāi)關(guān)/指示燈面、顯示器、鍵盤(pán)鼠標、連接插座、電源。其中：

1)開(kāi)關(guān)/指示燈面板包括電源開(kāi)關(guān)、電源和狀態(tài)指示燈等，面板后為信號調理箱(包括連接線(xiàn)纜、信號調理板等);

2)控制計算機加上相關(guān)的數據采集模塊，配合測試軟件，完成測試工作，它是整個(gè)系統的核心;

3)28 V直流電源(DC)和115 V 400 Hz交流電源(AC)采用兩個(gè)獨立的電源，具備過(guò)流和過(guò)壓保護功能。

3 地面檢測系統接口設計和電路設計

地面檢測設備給吊艙供電，然后對吊艙在啟動(dòng)和正常工作中的所有待測信號進(jìn)行檢測，通過(guò)RS422操控吊艙全部功能，電氣接口如圖2所示。其中：

1)1號插座，完成所有Camera Link信號(圖像傳輸信號)、1路PAL視頻信號的檢測;

2)2號插座，完成吊艙A/D信號、I/O信號、電阻阻值和4路RS422信號的檢測;

3)3號插座，完成機載操控設備的供電和RS422通訊檢測，繼電器1控制目標模擬器和機載操控設備的供電;

4)4號插座，完成吊艙的1路RS422通訊檢測和2種電源供電控制，其中繼電器2負責吊艙的28 V直流電源的供電控制，繼電器3負責吊艙的115 V交流電源的供電控制;

5)5號插座，輸入220 V交流電源，輸出給檢測設備及吊艙供電。

1號插座圖像采集卡采集的PAL視頻信號來(lái)源于被信號調理板放大后所分兩路視頻信號中的第一路，另一路視頻信號被用于測試軟件對圖像質(zhì)量進(jìn)行分析。具體PAL視頻信號檢測原理圖如圖3所示，其中分離電路輸出的同步信號通過(guò)A/D采集卡采集，在軟件界面上以波形的形式顯示，可以根據波形判斷同步信號。

4 軟件設計

“吊艙地面檢測軟件”是運行在測試設備上的專(zhuān)用軟件，其主要作用是幫助試驗人員準確、方便、快捷地完成測試任務(wù)。根據項目的需求，該軟件既可對吊艙測試及調試，同時(shí)還具備系統故障診斷功能，所以在軟件設計時(shí)著(zhù)重考慮通用性的要求，軟件架構如圖4所示。

基于上述架構模式，該應用軟件擬實(shí)現的主要功能如下：

a系統自檢測;b電源控制;c健康管理;d吊艙控制、測試與顯示;e吊艙故障診斷;f地面操控設備通訊測試與顯示;g機上操控設備通訊測試與顯示。

該軟件采用模塊化結構設計，管理軟件由用戶(hù)或系統管理人員調用，測試軟件由管理軟件調用，均可重入，如圖5所示。

基礎功能模塊主要實(shí)現對串口、視頻、模擬量的采集等功能，它以API函數的形成提供給系統功能模塊調用，實(shí)現了軟件的分層架構。

1)RS422收發(fā)模塊提供API函數，實(shí)現設置通訊波特率、串口輸出緩沖;

2)區設置、串口輸入緩沖區設置、串口收發(fā)等功能;

3)電阻值測量模塊提供API函數，實(shí)現對任意通路的電阻測量、測量參數的配置;

4)電壓測量模塊提供API函數，完成對任意通路的電壓測量、測量參數的配置;

5)Camera link采集模塊提供API函數，完成對Camera link的參數配置，實(shí)現對視頻信號的采集;

6)PAL視頻采集模塊提供API函數，實(shí)現對PAL視頻信號的采集;

7)離散量輸入/輸出測量模塊提供API函數，完成對參數配置和數據的采集;

8)電源控制模塊提供API函數實(shí)現對電源的控制。

軟件以圖形或表格化的形式表現出測試流程，允許用戶(hù)操作測試過(guò)程，實(shí)現測試過(guò)程的數據記錄、顯示，以及測試過(guò)程的啟動(dòng)、停止、暫停、單步的操作。

對信號源和接口通道進(jìn)行組合，按一定的時(shí)序關(guān)系配置，向被測件提供各種測試激勵，進(jìn)而完成系統測試。

根據吊艙的故障種類(lèi)分別建立故障檢測的測試流程，由軟件實(shí)現每種故障的檢測診斷流程如圖6所示，測試界面如圖7所示。

通過(guò)給吊艙輸出激勵采集其反饋信息的方法，檢測信號是否在規定的范圍內，或者檢測是否實(shí)現期望的效果。

針對每種故障，設計一套測試流程和測試界面，并將故障信息記錄到數據庫中。

將常見(jiàn)的故障現象存放在數據庫后，即可以通過(guò)關(guān)鍵詞進(jìn)行查找分析故障原因。在檢測過(guò)程中將新的故障現象存入數據庫中，豐富故障庫內容。

圖8是與故障診斷相互匹配的設備健康管理軟件界面。

5 結論

本文針對某型光電吊艙掛裝載機前的檢測問(wèn)題設計實(shí)現了一整套智能化地面檢測系統，該地面檢測系統能夠快速智能的檢測目標吊艙的各項功能，對于檢測到的模塊故障能夠迅速給出故障原因及其解決方案。目前該系統已經(jīng)在實(shí)踐中得到了很好的應用，有力地保障了科研試飛任務(wù)的進(jìn)行。