摘  要： 針對(duì)履帶式火炮電氣系統(tǒng)中傳統(tǒng)的檢測(cè)儀器存在操作復(fù)雜、故障率高以及裝備笨重、不利于部隊(duì)?wèi)?zhàn)場(chǎng)搶修使用等特點(diǎn)，應(yīng)用成熟可互換性虛擬儀器技術(shù)，設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)出了適合部隊(duì)使用的高性能的履帶式火炮電器系統(tǒng)通用檢測(cè)設(shè)備。使用結(jié)果表明，該通用檢測(cè)設(shè)備結(jié)構(gòu)輕便、操作簡(jiǎn)單、故障定位耗時(shí)短，不僅提高了平時(shí)檢修故障的效率，而且更適合于戰(zhàn)時(shí)火炮裝備快速維修和恢復(fù)戰(zhàn)斗性能。
關(guān)鍵詞： 履帶式火炮；電氣系統(tǒng)；可互換性；檢測(cè)設(shè)備

　履帶式火炮戰(zhàn)術(shù)、戰(zhàn)技性能的優(yōu)劣，在一定程度上取決于電氣系統(tǒng)。武器系統(tǒng)由作戰(zhàn)裝備和技術(shù)支援兩部分組成，作戰(zhàn)裝備中電氣系統(tǒng)在提高火炮戰(zhàn)術(shù)技術(shù)性能方面起著重要作用。要使火炮在戰(zhàn)斗中充分發(fā)揮其威力，不僅依賴(lài)于電氣系統(tǒng)性能優(yōu)良和結(jié)構(gòu)完善，還依賴(lài)于對(duì)其正確高效的維護(hù)和維修[1]。技術(shù)支援裝備中的電氣系統(tǒng)的通用檢測(cè)設(shè)備，如示波器和萬(wàn)用表等，主要用于履帶式火炮的日常修理和技術(shù)維護(hù)。傳統(tǒng)的通用檢測(cè)儀器在部隊(duì)使用時(shí)存在操作復(fù)雜、故障率高以及裝備笨重，不利于部隊(duì)野戰(zhàn)使用等缺點(diǎn)，因此需要進(jìn)行改進(jìn)。應(yīng)用成熟可互換性虛擬儀器技術(shù)IVI(Interchangeable Virtual Instrument)開(kāi)發(fā)基于PC總線的電器系統(tǒng)通用檢測(cè)設(shè)備，可將多種檢測(cè)功能集成于一臺(tái)軍用便攜式工控機(jī)，可提高測(cè)試系統(tǒng)的可操作性和可互換性，使系統(tǒng)具有更高的硬件獨(dú)立性，減少了軟件維護(hù)。該檢測(cè)設(shè)備操作簡(jiǎn)單，精確度高，而且具有模塊化、通用化、標(biāo)準(zhǔn)化，以及可擴(kuò)展性與可升級(jí)性的優(yōu)點(diǎn)，可以很好地替代傳統(tǒng)檢測(cè)儀器，對(duì)現(xiàn)役各種型號(hào)的履帶式火炮的電氣系統(tǒng)進(jìn)行技術(shù)檢測(cè)。
1 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)
    測(cè)試平臺(tái)的設(shè)計(jì)思想遵循通用化、標(biāo)準(zhǔn)化、模塊化的設(shè)計(jì)原則，充分利用成熟的硬軟件技術(shù)，構(gòu)建基于PCI總線的卡式虛擬儀器測(cè)試平臺(tái)。
1.1 硬件構(gòu)成
    履帶式火炮電氣系統(tǒng)具有多型號(hào)、多部件、綜合化的特點(diǎn)，并且需要在惡劣的氣候和道路條件下工作[2]。故障發(fā)生率相對(duì)較高，為提高檢測(cè)設(shè)備的通用性，降低研制和使用費(fèi)用，同時(shí)便于檢測(cè)設(shè)備的升級(jí)換代，在檢測(cè)設(shè)備的硬件設(shè)計(jì)中將硬件分為基礎(chǔ)硬件平臺(tái)和外圍硬件設(shè)備。
    系統(tǒng)的基礎(chǔ)硬件平臺(tái)選用軍用便攜工控機(jī)，內(nèi)插通用PCI板卡和專(zhuān)用儀器板卡組建系統(tǒng)，是測(cè)試設(shè)備的核心，構(gòu)成虛擬儀器的硬件基礎(chǔ)；外圍硬件設(shè)備包括萬(wàn)用表卡、示波器卡、功率計(jì)卡、頻率計(jì)卡、信號(hào)調(diào)理和接口模塊等。外圍硬件設(shè)備可根據(jù)檢測(cè)具體內(nèi)容進(jìn)行選配和研制。檢測(cè)設(shè)備硬件設(shè)備系統(tǒng)組成如圖1所示。

1.2 軟件構(gòu)成
    系統(tǒng)軟件采用模塊化結(jié)構(gòu)，在Windows操作系統(tǒng)環(huán)境下進(jìn)行研制開(kāi)發(fā)。主控程序的開(kāi)發(fā)可以選擇具有強(qiáng)大數(shù)據(jù)庫(kù)、多媒體、報(bào)表管理開(kāi)發(fā)功能的C++Builder,完成測(cè)試結(jié)果的打印、瀏覽、統(tǒng)計(jì)、增刪和維修指導(dǎo)等功能。待測(cè)對(duì)象檢測(cè)功能的開(kāi)發(fā)可以選擇在儀器控制、虛擬面板設(shè)計(jì)[3]、硬件訪問(wèn)方面具有獨(dú)特功能的Lab Windows/CVI作為檢測(cè)程序開(kāi)發(fā)工具，也可以用LabVIEW和HP WEE等軟件?？紤]到IVI驅(qū)動(dòng)器的開(kāi)發(fā)，推薦使用LabWindows/CVI,因此它帶有IVI驅(qū)動(dòng)器開(kāi)發(fā)的向?qū)Чぞ?。測(cè)控軟件系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖2所示。

    系統(tǒng)采用軍用便攜工控機(jī)為載體，集成萬(wàn)用表卡、示波器卡、功率計(jì)卡、頻率計(jì)卡和信號(hào)調(diào)理與接口模塊等硬件組成。軍用便攜工控機(jī)選用國(guó)產(chǎn)機(jī)可以滿足要求，而各種PCI卡根據(jù)帶寬、精度等要求優(yōu)先選用國(guó)產(chǎn)卡，如有特殊要求的可以選用NI、HPP等公司的產(chǎn)品。信號(hào)調(diào)理和接口模塊要針對(duì)火炮待測(cè)信號(hào)要求選擇，一般是自主研制開(kāi)發(fā)。
2 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)
    系統(tǒng)測(cè)控軟件應(yīng)符合通用化、組合化的設(shè)計(jì)原則，滿足軟件重用性、儀器無(wú)關(guān)性[4]、功能擴(kuò)展性以及版本升級(jí)、跨平臺(tái)運(yùn)行的要求。為達(dá)到模塊化、通用化的要求，系統(tǒng)開(kāi)發(fā)受控于數(shù)據(jù)庫(kù)的通用檢測(cè)平臺(tái)，通過(guò)對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)的操作實(shí)現(xiàn)對(duì)測(cè)試項(xiàng)目的選擇和對(duì)測(cè)試流程的控制，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)軟件的高效開(kāi)發(fā)、使用和維護(hù)。系統(tǒng)的軟件組成包括主控程序模塊、測(cè)試功能模塊庫(kù)、交互功能模塊庫(kù)、文檔庫(kù)、功能模塊庫(kù)以及在線幫助等，其結(jié)構(gòu)框圖如圖3所示。

    軟件設(shè)計(jì)的核心部分是編寫(xiě)測(cè)試單元需要完成的測(cè)試功能函數(shù)，即針對(duì)所用的模塊編寫(xiě)功能模塊，當(dāng)用到新的模塊，再編寫(xiě)新的函數(shù)，然后添加到測(cè)試功能模塊庫(kù)中。這樣，隨著組件系統(tǒng)的增加，函數(shù)也隨之增加，減少組件系統(tǒng)軟件的工作量。
3 測(cè)試功能模塊的IVI程序開(kāi)發(fā)
    測(cè)試功能模塊對(duì)PCI板卡進(jìn)行控制和通信，是實(shí)現(xiàn)整個(gè)系統(tǒng)硬件可互換性的關(guān)鍵。用LabWindows/CVI開(kāi)發(fā)測(cè)試功能模塊，系統(tǒng)儀器選用美國(guó)NI公司NI-DMM4060和NI-SCOPE5112兩塊PCI板卡以及其他板卡。應(yīng)用NI開(kāi)發(fā)的IVI驅(qū)動(dòng)程序庫(kù)，可以方便地開(kāi)發(fā)出測(cè)試功能模塊。IVI程序開(kāi)發(fā)可以簡(jiǎn)化為配置系統(tǒng)和編寫(xiě)程序。
3.1 配置系統(tǒng)
    使用MAX(Measurement&Automation Explorer)對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行配置，使用儀器類(lèi)驅(qū)動(dòng)器可以與專(zhuān)用儀器驅(qū)動(dòng)通信。主要是配置邏輯名稱(chēng)（logicnane）,定位特定儀器驅(qū)動(dòng)器[5]。當(dāng)系統(tǒng)安裝新的儀器驅(qū)動(dòng)器時(shí)，IVI專(zhuān)用驅(qū)動(dòng)器信息、位置信息和儀器物理硬件地址信息將更新。更新儀器就只需要修改與所定義的邏輯名稱(chēng)相關(guān)聯(lián)的專(zhuān)用驅(qū)動(dòng)器。
3.2 編寫(xiě)程序
    系統(tǒng)配置完成后，就可以調(diào)用IVI類(lèi)驅(qū)動(dòng)，編寫(xiě)與儀器硬件完全獨(dú)立的測(cè)試程序。例如，用DMM進(jìn)行測(cè)量，系統(tǒng)調(diào)用如下程序：
    IviDmm-Initialize(“DMM”,VI-TRUE,VI-TRUE,&
dmmHandle)；
    IviDmm-ConfigureMeasurement
    (dmmHandle,IVIDMM-VAL-DC-VOLTS，
    IVIDMM-VAL-AUTO-RANGE-ON,0.001)；
    IviDmm-ConfigureTrigger(dmmHandle,IVIDMM-VAL-
IMMEDIATE,0.00)；
    IviDmm-Read(dmmhandle,500,&reading)；
    初始化DMM時(shí)，儀器類(lèi)驅(qū)動(dòng)器在MAX中為DMM尋入口，自動(dòng)尋找到專(zhuān)用驅(qū)動(dòng)器，動(dòng)態(tài)地載入內(nèi)存，定位類(lèi)驅(qū)動(dòng)器的函數(shù)指針到專(zhuān)用驅(qū)動(dòng)器DLL中的相應(yīng)函數(shù)。從該點(diǎn)開(kāi)始，類(lèi)驅(qū)動(dòng)函數(shù)直接轉(zhuǎn)到同一函數(shù)的專(zhuān)用驅(qū)動(dòng)器，執(zhí)行實(shí)際儀器的輸入/輸出。
    基于互換性虛擬儀器開(kāi)發(fā)履帶式火炮電氣系統(tǒng)通用檢測(cè)設(shè)備，利用IVI技術(shù)高執(zhí)行性、開(kāi)發(fā)靈活性、仿真特性及可互換性，以縮短開(kāi)發(fā)時(shí)間、降低開(kāi)發(fā)費(fèi)用、提高整個(gè)系統(tǒng)的可互換性和可升級(jí)性，為系統(tǒng)的升級(jí)和硬件更換提供了寬裕的空間。在測(cè)試項(xiàng)目增加或者硬件升級(jí)時(shí)，不需要改變測(cè)試程序代碼，可以獲得很好的可移植性。
參考文獻(xiàn)
[1] 張培林，孔慶春，邢洪河.某型自行榴彈炮部隊(duì)修理技術(shù)規(guī)程（電器設(shè)備與輔助系統(tǒng)）[S].中國(guó)人民解放軍總參謀部兵種部部標(biāo)準(zhǔn)，1998.
[2] 張晶.某型自行火炮綜合電氣系統(tǒng)故障診斷專(zhuān)家系統(tǒng)[J]. 兵工自動(dòng)化，2010，29（3）：58-58.
[3] 楊鎖昌，孟晨，黃考利.儀器無(wú)關(guān)測(cè)試系統(tǒng)IVI配置文件的管理[J].計(jì)算機(jī)自動(dòng)測(cè)量與控制，2001，9（4）：4-6.
[4] 馬洪斌，杜海文，孟領(lǐng)坡.基于虛擬儀器的武器系統(tǒng)集成檢測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J].計(jì)算機(jī)工程與設(shè)計(jì)，2003，24（1）：54-64.
[5] 王磊，黃建國(guó).運(yùn)用虛擬儀器開(kāi)發(fā)平臺(tái)完成虛擬儀器電氣設(shè)備檢測(cè)系統(tǒng)[J].電子測(cè)試，2006，24(12)：78-79.