摘  要： 闡述了某型導(dǎo)彈發(fā)控設(shè)備自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)的設(shè)計(jì)思想、硬件組成和軟件設(shè)計(jì)。系統(tǒng)采用基于網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)采集卡的虛擬儀器結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)了對(duì)某型導(dǎo)彈發(fā)控設(shè)備的自動(dòng)測(cè)試，具有較高的可靠性、可維修性和良好的使用性。
關(guān)鍵詞： 自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)；導(dǎo)彈；發(fā)控設(shè)備；網(wǎng)絡(luò)通信

　某新型導(dǎo)彈武器系統(tǒng)目前大量裝備部隊(duì)，發(fā)控設(shè)備作為其重要組成部分，其工作狀態(tài)將直接影響到武器系統(tǒng)的整體性能。目前缺少行之有效的測(cè)試手段，影響了新裝備維修保障能力的形成。為了提高便攜式防空導(dǎo)彈武器系統(tǒng)的維修保障能力，在戰(zhàn)時(shí)和平時(shí)快速完成發(fā)射機(jī)構(gòu)的檢測(cè)和維修任務(wù)，研制某型導(dǎo)彈發(fā)控設(shè)備自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)具有非常重要的意義。
1 系統(tǒng)設(shè)計(jì)思想
　結(jié)合現(xiàn)代電子信息技術(shù)的發(fā)展特點(diǎn)及實(shí)際軍事需要，在系統(tǒng)研制中需貫徹武器系統(tǒng)自動(dòng)檢測(cè)設(shè)備模塊化、通用化、智能化、標(biāo)準(zhǔn)化的要求，同時(shí)具有較高的可靠性、可維修性，良好的使用性[1]。
?。?）模塊化
　測(cè)試系統(tǒng)在結(jié)構(gòu)上是模塊化結(jié)構(gòu)，系統(tǒng)中的硬件/軟件的設(shè)計(jì)和組成也是模塊化結(jié)構(gòu)，使系統(tǒng)各部分功能更加明確，便于系統(tǒng)的維護(hù)和功能的擴(kuò)展，使系統(tǒng)具有鮮明的模塊化特點(diǎn)。
　（2）系列化和通用化
　通過設(shè)計(jì)專用測(cè)試模塊和相應(yīng)軟件，在測(cè)試功能上要能對(duì)某型導(dǎo)彈發(fā)控設(shè)備的性能參數(shù)進(jìn)行測(cè)試。同時(shí)，測(cè)試系統(tǒng)必須具有擴(kuò)展和開發(fā)功能，以適應(yīng)今后列裝的同類導(dǎo)彈武器系統(tǒng)發(fā)控設(shè)備的性能進(jìn)行測(cè)試，并具有很強(qiáng)的適應(yīng)性，使系統(tǒng)在檢測(cè)功能上具有系列化和通用化的特點(diǎn)。
?。?）自動(dòng)化和智能化
　測(cè)試系統(tǒng)除能完成發(fā)控設(shè)備性能參數(shù)的連續(xù)測(cè)試、單步測(cè)試、顯示打印、保存記錄、數(shù)據(jù)庫管理功能外，還應(yīng)具有系統(tǒng)自檢、故障自動(dòng)超差判別、安全保護(hù)、自動(dòng)調(diào)整和切換等功能，使系統(tǒng)具有技術(shù)上的先進(jìn)性，測(cè)控方式上形成自動(dòng)化和智能化。
?。?）標(biāo)準(zhǔn)化
　盡量采用先進(jìn)、成熟的技術(shù)組成自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)。在設(shè)計(jì)思想、技術(shù)途徑、總體結(jié)構(gòu)模式、具體技術(shù)（硬件和軟件）、元器件和工藝諸方面，都符合國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)和通用技術(shù)規(guī)范的要求，使測(cè)試系統(tǒng)具有良好的標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)水平。
　（5）可靠性高、維修性強(qiáng)、使用性好
　在設(shè)計(jì)和工程實(shí)現(xiàn)中，考慮到部隊(duì)的實(shí)際使用和維護(hù)要求，將可靠性、維修性和使用性貫穿在研制過程的始終。使系統(tǒng)具有高可靠性，良好的維修性和使用性能。2 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)
虛擬儀器技術(shù)的應(yīng)用一般分為硬件平臺(tái)設(shè)計(jì)和軟件設(shè)計(jì)兩部分，軟件技術(shù)是虛擬儀器的特色，但它也必須基于硬件平臺(tái)進(jìn)行設(shè)計(jì)。
　虛擬儀器的硬件平臺(tái)可選擇性很強(qiáng)，需要根據(jù)具體項(xiàng)目和具體的應(yīng)用環(huán)境進(jìn)行選擇。網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)從上世紀(jì)八十年代起得到了飛速的發(fā)展，也越來越成為便攜式儀器發(fā)展的趨勢(shì)，在工業(yè)、軍工、教育和科研領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。它在性能、靈活性、易用性和低價(jià)格等方面具有優(yōu)勢(shì)。其儀器硬件與上位機(jī)是獨(dú)立的，可通過網(wǎng)絡(luò)接口與上位機(jī)相連，支持即插即用和熱插拔，直接當(dāng)成上位的一個(gè)網(wǎng)絡(luò)外設(shè)使用，并可充分利用計(jì)算機(jī)的資源實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)采集及處理、故障分析診斷和過程控制等智能測(cè)控[3]。檢測(cè)系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)如圖1所示。
根據(jù)測(cè)試系統(tǒng)需求分析，選用加固便攜式計(jì)算機(jī)為上位主機(jī)，由IEC-744C型半長(zhǎng)工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)機(jī)箱、一塊自制的基于網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)采集卡、一塊信號(hào)轉(zhuǎn)接板、一塊雙層有源底板、三塊信號(hào)調(diào)理板、±20 V、±12 V、+5 V、16~22 V程控電源等配置組成。

2.1 基于網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)采集卡
　系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)采集卡是整個(gè)系統(tǒng)中的關(guān)鍵部件，它完成從網(wǎng)絡(luò)上獲取上位機(jī)發(fā)給測(cè)試儀的指令，并按指令執(zhí)行對(duì)應(yīng)動(dòng)作，完成后向上位機(jī)發(fā)送執(zhí)行后的結(jié)果。數(shù)據(jù)采集卡以8051單片機(jī)為主控CPU輔以RTL8019AS網(wǎng)絡(luò)接口芯片完成網(wǎng)絡(luò)通信，支持ARP、IP、UDP及部分的IMCP協(xié)議，以UDP協(xié)議為指令和數(shù)據(jù)傳輸協(xié)議。數(shù)據(jù)采集卡中包含48路輸入輸出可編程的數(shù)字通道；3路方波發(fā)生器輸出頻率從31 Hz~2 MHz可編程；2路D/A通道，可選量程有+5 V、±5 V、+10 V；16路A/D通道，量程有±5 V、±10 V。另外數(shù)據(jù)采集卡上還配有CPU監(jiān)控電路，實(shí)時(shí)監(jiān)控CPU的運(yùn)行情況。
2.2 IEC-716C型機(jī)箱
　IEC-716C型機(jī)箱是為工業(yè)應(yīng)用而設(shè)計(jì)的半長(zhǎng)全鋼加固機(jī)箱，符合封裝標(biāo)準(zhǔn)。它有如下特點(diǎn)：高效的150 W開關(guān)電源；雙冷卻風(fēng)扇形成內(nèi)部通風(fēng)氣流，達(dá)到防塵、降溫的目的；具有防振動(dòng)軟盤、硬盤驅(qū)動(dòng)器安裝固定架，箱內(nèi)所有插板都有壓桿軟鎖定，防抖、防擺及抗沖擊振動(dòng)能力強(qiáng)；具備較小的故障時(shí)間，可方便地升級(jí)，能為組裝高效的系統(tǒng)提供一個(gè)理想的平臺(tái)。在本系統(tǒng)中的機(jī)箱作為安裝所有電路板、電源的容器。
2.3 信號(hào)調(diào)理電路
　信號(hào)調(diào)理電路任務(wù)是將數(shù)據(jù)采集卡輸出的弱信號(hào)調(diào)理成發(fā)控設(shè)備能識(shí)別的信號(hào)，將發(fā)控設(shè)備發(fā)出的強(qiáng)信號(hào)調(diào)理成數(shù)據(jù)采集卡能識(shí)別的信號(hào)，由開關(guān)信號(hào)調(diào)理、制導(dǎo)信號(hào)形成電路、噪聲發(fā)生電路、電源切換電路、交直流信號(hào)變換、測(cè)量電路組成。
3 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)
　虛擬儀器的核心思想，就是利用計(jì)算機(jī)的硬/軟件資源，使本來需要硬件實(shí)現(xiàn)的技術(shù)軟件化（虛擬化），以便最大限度地降低系統(tǒng)成本，增強(qiáng)系統(tǒng)的功能與靈活性。
3.1 系統(tǒng)開發(fā)軟件選擇
　虛擬儀器應(yīng)用軟件的編寫，大致可分為兩種方式：一是用通用編程軟件進(jìn)行編寫，主要有Microsoft公司的Visual Basic與Visual C++、Borland公司的Delphi等；二是用專業(yè)圖形化編程軟件進(jìn)行開發(fā)，如HP公司的VEE、NI公司的LabVIEW和Labwindows／CVI等。
　Delphi是Borland公司推出的Windows應(yīng)用程序開發(fā)工具。它以簡(jiǎn)單易用、功能強(qiáng)大和穩(wěn)定可靠的特性以及擁有Object Pascal語言語法嚴(yán)謹(jǐn)、執(zhí)行效率高的特有優(yōu)點(diǎn)而深受廣大開發(fā)人員的青睞，是Windows平臺(tái)下最好的開發(fā)工具之一。尤其在數(shù)據(jù)庫開發(fā)、分布計(jì)算和Web應(yīng)用程序開發(fā)等方面，Delphi更是體現(xiàn)出了它相對(duì)于其他開發(fā)工具在開發(fā)周期和執(zhí)行效率上的明顯優(yōu)勢(shì)。鑒于此，在本系統(tǒng)中選擇Delphi作為程序的編寫和界面的繪制軟件。系統(tǒng)以Delphi 7自身的組件、abakus 2.4工控組件包、Iocomp2004工控組件包和vclskin2.55界面組件包設(shè)計(jì)出了精美的虛擬儀器應(yīng)用軟件界面。
3.2 系統(tǒng)軟件結(jié)構(gòu)
　依據(jù)設(shè)計(jì)要求，測(cè)試儀需完成對(duì)某型導(dǎo)彈發(fā)控設(shè)備的性能參數(shù)的測(cè)試，其測(cè)試軟件結(jié)構(gòu)如圖2所示，由主界面程序、自檢程序、檢測(cè)記錄程序、測(cè)試程序、數(shù)據(jù)采集卡程序等組成。

　測(cè)控軟件啟動(dòng)后出現(xiàn)主界面。通過鼠標(biāo)選擇相應(yīng)菜單項(xiàng)目后，主程序則啟動(dòng)相應(yīng)的測(cè)試程序、自檢程序、數(shù)據(jù)管理程序等，在相應(yīng)的自檢與測(cè)試程序中，根據(jù)屏幕提示進(jìn)行自檢和測(cè)試。完成相應(yīng)任務(wù)后，即可保存或打印數(shù)據(jù)文件。
3.2.1 虛擬面板模塊
　檢測(cè)軟件將整個(gè)檢測(cè)系統(tǒng)作為一個(gè)虛擬儀器，為不同測(cè)試程序提供相應(yīng)的測(cè)試面板。一般由電壓表頭、示波器顯示屏、指示燈、乒乓開關(guān)、命令按鈕、測(cè)試結(jié)果顯示信息框、測(cè)試過程信息提示框等控件組成，是測(cè)試過程中與用戶直接交互的界面。
3.2.2 系統(tǒng)自檢模塊
　檢測(cè)系統(tǒng)應(yīng)該提供自檢功能，即信號(hào)源電路輸出應(yīng)反饋到測(cè)量電路中形成環(huán)路，在系統(tǒng)實(shí)施檢測(cè)任務(wù)前首先進(jìn)行自檢，自檢合格后才能進(jìn)行實(shí)測(cè)，自檢模塊由虛擬自檢面板、自檢程序組成。
3.2.3 檢測(cè)模塊
　由虛擬測(cè)試面板、檢測(cè)程序、狀態(tài)監(jiān)控線程組成，檢測(cè)程序是根據(jù)檢測(cè)流程編寫的一系列函數(shù)，負(fù)責(zé)激勵(lì)信號(hào)控制、被測(cè)信號(hào)采集、數(shù)據(jù)分析與超差判別、測(cè)試過程信息提示等；狀態(tài)監(jiān)控線程實(shí)時(shí)讀取測(cè)試過程中加電狀態(tài)、扳機(jī)狀態(tài)、起轉(zhuǎn)切除狀態(tài)、松鎖燈狀態(tài)等信號(hào)，并實(shí)時(shí)顯示在虛擬測(cè)試面板上。
3.2.4 硬件控制模塊
　提供端口讀寫、A／D采樣、D／A變換、計(jì)數(shù)器訪問等硬件控制功能，由一系列底層函數(shù)組成，這些函數(shù)被自檢模塊、檢測(cè)模塊的程序調(diào)用，完成所有與硬件有關(guān)的操作。
3.2.5 狀態(tài)監(jiān)控模塊
　由于檢測(cè)系統(tǒng)沒有傳統(tǒng)的硬件操作面板，信號(hào)的狀態(tài)無法利用硬件指示燈顯示，為了使操作人員及時(shí)了解測(cè)試的過程和狀態(tài)，排除測(cè)試過程中出現(xiàn)的意外情況，需要程序?qū)崟r(shí)監(jiān)視測(cè)試過程中某些重要的參數(shù)，比如加電、扳機(jī)、點(diǎn)火、起轉(zhuǎn)等，程序應(yīng)創(chuàng)建一個(gè)單獨(dú)的線程完成上述功能。狀態(tài)監(jiān)控模塊采用Windows操作系統(tǒng)中多線程功能系列函數(shù)編寫，由線程創(chuàng)建、線程實(shí)體、終止線程、掛起線程、喚醒線程等功能函數(shù)組成。
3.2.6 數(shù)據(jù)庫管理模塊
　數(shù)據(jù)庫管理模塊的功能是對(duì)系統(tǒng)測(cè)試檢數(shù)據(jù)進(jìn)行管理。Delphi強(qiáng)大的數(shù)據(jù)庫功能在此模塊中得到了充分的體現(xiàn)。程序中使用了Delphi自帶的TDataBase、TTable控件實(shí)現(xiàn)了動(dòng)態(tài)建立數(shù)據(jù)庫和動(dòng)態(tài)建立、刪除數(shù)據(jù)表功能；TDataSource、TDBGrid控件實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)的顯示；TQuickReport控件實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)的打印和打印預(yù)覽。
3.3 軟件可靠性設(shè)計(jì)
　軟件可靠性的定義是：軟件按規(guī)定的條件，在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)運(yùn)行而不發(fā)生故障的能力。對(duì)軍用測(cè)試系統(tǒng)來說，軟、硬件之間的相互影響大、相互干擾強(qiáng)，所以軟件可靠性是整個(gè)測(cè)試系統(tǒng)的重要組成部分，為此，在進(jìn)行項(xiàng)目軟件研制過程中，利用軟件工程中的容錯(cuò)設(shè)計(jì)思想，采用指令冗余、軟件陷阱等技術(shù)，盡可能地提高軟件可靠性。
4 創(chuàng)新點(diǎn)
　上位機(jī)與測(cè)試設(shè)備的通信方式選擇了主流的網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)，這種通信方式為實(shí)現(xiàn)裝備的網(wǎng)絡(luò)化打下了良好的基礎(chǔ)。一臺(tái)上位機(jī)可同時(shí)控制多個(gè)地址不同的測(cè)試儀，實(shí)現(xiàn)并網(wǎng)測(cè)試，相互校準(zhǔn)相互借鑒；一臺(tái)測(cè)試儀也可以分時(shí)地響應(yīng)多個(gè)不同的上位機(jī)，最大限度地共享硬件資源，提高了裝備的利用率，節(jié)省了裝備的購(gòu)置成本和維護(hù)費(fèi)用；在網(wǎng)絡(luò)通信速率滿足要求的前提下可實(shí)現(xiàn)裝備的遠(yuǎn)程測(cè)試，提高了在野戰(zhàn)搶修、火工品測(cè)試等危險(xiǎn)做業(yè)條件下操作人員的安全性。
本系統(tǒng)已成功運(yùn)用于某型導(dǎo)彈發(fā)控設(shè)備的自動(dòng)測(cè)試，解決了部隊(duì)對(duì)于某型導(dǎo)彈發(fā)控設(shè)備檢測(cè)手段不足的問題。且系統(tǒng)小型便攜，適合部隊(duì)野戰(zhàn)搶修；采用以太網(wǎng)技術(shù)能實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程檢測(cè)和硬件共享。系統(tǒng)設(shè)計(jì)思路新穎、方案科學(xué)、結(jié)構(gòu)合理，具有較好的穩(wěn)定性和擴(kuò)展能力。
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