Raytheon BBN公司測試最先進(jìn)的射手檢測系統

圖1　最先進(jìn)的射手檢測系統

使用Chameleon交鑰匙軟件和NI PXI硬件平臺，以及基于NI LabVIEW與數據采集軟件的源代碼控制功能，我們可以測量超過(guò)32個(gè)通道的壓力傳感器數據，而且該系統可以進(jìn)一步擴展，同時(shí)跟靶場(chǎng)上瞬間發(fā)生的射擊事件保持時(shí)間同步。

- Jeff Mazurek, Raytheon BBN

挑戰:

從靶場(chǎng)上和其它環(huán)境中獲取時(shí)間同步數據，并利用這些數據來(lái)測試和改進(jìn)Boomerang射手檢測系統。

解決方案:

使用來(lái)自PVI系統公司、靈活且基于PXI的Chameleon 數據采集系統來(lái)獲取和記錄多通道數據。

Raytheon BBN公司是一家高科技公司，提供產(chǎn)品研究和開(kāi)發(fā)服務(wù)。公司的專(zhuān)長(cháng)涵蓋信息安全、語(yǔ)音和語(yǔ)言處理、網(wǎng)絡(luò )、分布式系統，以及傳感和控制系統，在這些方面BBN公司的科學(xué)家和工程師們已經(jīng)積累了大量的創(chuàng )新和專(zhuān)利解決方案。聲學(xué)領(lǐng)域的測試工作需要進(jìn)行大規模的運算，這帶來(lái)了一些商機，比如Boomerang射手檢測系統。

Boomerang系統使用包含七個(gè)麥克風(fēng)的陣列，可以從輕武器開(kāi)火時(shí)的沖擊波和槍口爆炸的情況中檢測到入射方向，在不到一秒鐘的時(shí)間內指出射手的方位角、距離和高度。鐘面圖顯示了開(kāi)火方向，而錄制的聲音則表明了方向和距離。LED顯示屏上顯示了方位角、距離和高度。

Boomerang系統中的算法可以由用戶(hù)來(lái)抑制還擊開(kāi)火事件。Boomerang系統一般不會(huì )因為非射擊事件產(chǎn)生假警報，比如路面的顛簸、猛然關(guān)門(mén)、大風(fēng)噪聲;或其它外來(lái)噪聲事件，比如交通車(chē)輛噪聲或爆竹。該系統需要大量的信號處理和測試算法，從而在各種運行條件下保持可靠性和魯棒性，并消除各種誤報。

系統安裝和測試

我們最近在一個(gè)大型露天足球場(chǎng)里測試這個(gè)系統，在足球場(chǎng)里我們模擬了人群噪聲和混響，最終成功完成了測試。我們也在城市地形訓練設施中進(jìn)行的美軍行動(dòng)中成功地測試了該系統。目前已有超過(guò)10,000個(gè)系統被軍方部署。

作為針對Boomerang系統的持續改進(jìn)措施之一，我們決定替換一個(gè)舊的數據采集系統。在比較其它的解決方案之后，我們更傾向NI PXI平臺，但我們想要一個(gè)像老系統一樣現成可用的解決方案。我們同當地的NI區域銷(xiāo)售工程師咨詢(xún)之后，我們了解了并最終選擇了PVI系統公司的Chameleon DAQ系統。

Chameleon是一個(gè)靈活且可擴展的交鑰匙系統，它是基于PXI的數據采集系統的，它的工作依賴(lài)于NI PXI-449X動(dòng)態(tài)信號采集模塊(從麥克風(fēng)中獲取數據)與NI PXI-668X定時(shí)和同步模塊。我們計劃在未來(lái)集成其它傳感器。該模塊在24位動(dòng)態(tài)信號采集模式下，采樣率高達204.8 kS / s的，簡(jiǎn)直太神奇了。當我們在測試、改進(jìn)系統時(shí)，我們總是能夠在高采樣率下收集到很多通道的數據。有了這個(gè)新系統，我們可以很容易地通過(guò)調整采樣率來(lái)優(yōu)化系統的整體性能。

靈活性和功能性

Chameleon系統為不同的數據采集應用提供了內置功能，包括：I / O通道同步、時(shí)間和頻率信號采集、所有通道實(shí)時(shí)監測，以及采集后的數據顯示和處理。它支持可重配置硬件，來(lái)進(jìn)行多個(gè)測試項目，這對于我們需要運行的各種測試來(lái)說(shuō)非常重要。使用Chameleon交鑰匙軟件，NI PXI硬件平臺，以及基于NI LabVIEW與數據采集軟件的源代碼控制功能，我們可以測量超過(guò)32個(gè)通道的壓力傳感器數據，而且該系統可以進(jìn)一步擴展，同時(shí)跟靶場(chǎng)上瞬間發(fā)生的射擊事件保持時(shí)間同步。

該系統的靈活性對于我們來(lái)說(shuō)非常有用。我們可以利用該系統將數據導出為流行的文件格式，如.mat、CSV、.uff、以及TDM流，用于后期處理分析。我們可以很容易地快速配置系統，并將文件使用常見(jiàn)的時(shí)間序列格式保存，如GPS時(shí)間標記或簡(jiǎn)單的名稱(chēng)。進(jìn)行實(shí)彈射擊試驗時(shí)會(huì )產(chǎn)生很多事件，而該系統讓我們可以容易地實(shí)現數據記錄。當你想觀(guān)察實(shí)時(shí)信號時(shí)，可以利用內置的頻譜分析工具，非常方便。我們也可以為事件設置閾值，來(lái)使用預觸發(fā)系統功能，而且不會(huì )影響數據質(zhì)量。

在惡劣的條件下使用超過(guò)一年之后，Chameleon數據采集系統已經(jīng)被證明是一個(gè)堅固可靠的系統。在現場(chǎng)安裝該系統后，可以提供外部連接來(lái)方便連接系統。操作員可以通過(guò)遠程桌面連接該系統，然后數據可以很快傳送到我們的網(wǎng)絡(luò )上。我們計劃未來(lái)幾年內都使用該系統，并與我們公司里的其他團隊分享。

圖2　Boomerang 系統顯示面板

圖3 Chameleon 數據采集面板