雷达通用自动测试系统设计

计算机测量与控制.2009.17(4)ComputerMeasurement&Control·723·军事测控技术中华测控网chinamca.com雷达通用自动测试系统设计马存宝1，李伟1，宋东1，史浩山2，梁晶晶1（1.西北工业大学航空学院，陕西西安710072）摘要：为实现多型号雷达系统功能和性能信号的综合测试，以VXI和GPIB总线系统为基础，采用可更换接口适配器技术，完成雷达自动测试系统硬件设计，成功解决了被测单元数量多、待测组件接口不同和待测信号种类多等难题，实现了资源共享和测试系统通用的目标；采用模块化构型技术完成雷达自动测试软件设计，与自动测试系统硬件配合，实现雷达系统各要求项目的测试及对测试过程的控制；结果表明，雷达自动测试系统运行稳定，结果准确，为雷达使用过程中的维护、故障检测与诊断提供了有效的保障。关键词：雷达;通用;自动测试系统;适配器DesignofAll-purposeRadarAutomaticTestSystemMaCunbao1,LiWei1,SongDong1,ShiHaoshan2,Liangjingjing1(1.SchoolofAeronautics,NorthwesternPolytechnicalUniversity,Xi’an710072,China;2.SchoolofElectronicsandInformation,NorthwesternPolytechnicalUniversity,Xi’an710072,China)Abstract:Aimedatsettingupintegratedtestoffunctionandperformancesignalsofvariableradarsystem,changeabletestadapterdesigntechniqueisadoptedtoimplementtheradarautomatictestsystem(ATS)hardwaredesignbasedontheVXIandGPIBbussystem.Thus,notonlytheproblemscausedbythenumerousunitsundertest,thedifferenttypesofinterfacesandthevariouskindsofsignalsaresolved,butalsotheobjectiveofresourcesharinganddevelopinganall-purposeATSarerealized.Byadoptingchangeabletestadaptertechnique,theradarATSisdesigned,andwiththehelpofATShardware,therequiredtestitemsoftheradarsystemareexperimentedandthetestprocesscontrolsucceeded.ExperimentresultsshowthattheradarATSperformssteadily,andtheresultsmeettherequirementsofradarATS.ItcanbeconcludedthattheradarATSprovideseffectiveguaranteesforradar’smaintenance,faultdiagnosisandfaultdetection.Keywords:radar;all-purpose;ATS;adapter0引言雷达是集中了现代电子科学技术先进成果的高科技系统[1]。随着微电子技术的迅速发展，新技术、新器件在新型雷达设备上得到了广泛的应用，使得雷达设备的复杂程度随着性能的提高而增大[3]。对雷达测试系统的功能、性能等方面的要求也都日益提高，组建方便、功能齐全的测试系统成为了现代雷达产品生产和科研的必需。国外对雷达自动测试技术的研究较为成熟[6]，但没有公开技术细节。近年来，国内对雷达测试技术和雷达自动测试设备的通用性做了许多深入研究，获得了有价值的研究成果。本文利用VXI总线仪器和带智能接口的分立仪器，设计了通用雷达自动测试系统，采用模块化结构，方便系统的扩展和升级，能够实现多种型号雷达整机系统和分机单元的功能测试和性能测试。1雷达自动测试系统硬件设计方案雷达综合测试系统，由VXI总线仪器、分立仪器、雷达控制柜、航电仿真器、目标模拟器和适配器等部分组成。通用仪器测试系统包括测控主控机、VXI总线机箱、转接机箱、固定适配器、分立仪器等。专用测试系统包括雷达控制柜、航电仿真器、目标模拟器等。该测试系统还包含风源、液压源、计算机网络等设备，由多台计算机操作控制，组成一套完整的综合雷达测试系统，见图1所示。图1雷达综合测试系统框图对于多LRU共享测试资源，采用在测试系统上使用接口适配器模块，通过固定适配器以及不同的活动适配器可以连接不同的待测件，这样可以使不同的被测单元都能方便地连接到同一测试系统平台上，如图2所示。当有新测试项目时仅需开发相应的活动适配器，而不需要重新设计测试系统，将大大降收稿日期：2008-07-09；修回日期：2008-08-27。作者简介：马存宝（1964-）男，陕西人，教授，主要从事机载电子设备自动化测试，故障诊断技术方向的研究。文章编号：1671-4598（2009）04-0723-02中图分类号：TP274文献标识码：A·724·计算机测量与控制第17卷中华测控网chinamca.com低研发成本和缩短开发周期，提高自动测试系统的通用性和易升级性。图2多LRU共享测试资源设计对于接口类型不同的LRU，设计一个相应的活动适配器，活动适配器前面板上的接口为专用接口，与待测件相连，经过活动适配器中间电路的转接，在后面板形成统一的通用接口。测试系统上安装有固定适配器，固定适配器上的接口与活动适配器后面板的通用接口匹配，这样，虽然每个LRU有不同的接口类型，但是经过适配器的转接，就可以实现多LRU共享测试资源。开关系统是系统中信号连接的枢纽，在自动测试系统中实现测试点与测试仪器间的连接,测试信号的路由切换以及被测单元与电源系统的连接。对于自动测试平台而言，由于被测对象所需激励信号、输出信号、电源类型、测试接口和测量点均不相同，而开关系统的主要作用是实现信号的切换，使测试平台为被测对象提供工作激励环境，实现被测对象的测试、检测和故障诊断。另外，开关系统的设计可能需要切换电压幅值从毫伏到千伏，甚至可能需要切换光电信号，负载可能是电阻性、电感性、电容性或它们的组合，选择合适的开关类型也是整个测试系统开关设计的关键。图3开关系统连接方式（a）开关系统在自动测试系统内部连接（b）开关系统在适配器内部转接在自动测试系统中开关系统与仪器的连接方式如图3所示。开关系统设计原则是按功能进行模块化划分和配置的，同时与自动测试系统信号接口装置的信号定义相对应，这样将有利于接口的扩展和形成模块化自动测试系统结构。在实际开关系统设计中采用多种开关拓扑结构组成的混合开关系统，将具有模块化的各种开关资源灵活配置和级联，形成满足测试需要的高效结构。为保证自动测试系统中测试接口间信号传输的可靠性和通用测试接口上资源的可用性，须对测试和激励的通道和功能进行自检。从系统角度而言，自检是检验测试系统自身的可用性，包括仪器、开关的可用性、仪器与开关端口到固定适配器端引出线的完好性；对仪器而言，自检范围应涵盖所有仪器；对开关而言，自检范围应该涵盖所有开关的所有通道，应验证每个开关通道的可控性、通断性及衰减特性。本系统设计的自检方案有两种：（1）测试系统内部回绕；（2）使用自检适配器。2雷达自动测试系统软件设计方案软件是自动测试系统运行的核心，也是自动测试系统成功的关键。本软件设计采用了“虚拟测试系统”技术。所谓“虚拟测试系统”，即“软件就是通用测试平台”。由软件平台隔离测试系统硬件、底层驱动软件与系统用户之间的直接联系，建立一个抽象层，由通用平台提供一个通用测试的构成和定义。按照这个定义，就能够解决不同被测信号之间、不同被测设备之间、不同被测系统之间的重构和通用问题。从而实现了“一机多用，一机多型”。LabWindows/CVI是一种基于C语言的功能强大的软件开发工具，它的主要特点在于：交互式编程方法；便于数据采集和仪器控制的强大的库函数支持；为数据采集、分析及显示提供丰富的软件工具。本测试系统在软件设计中采用了LabWindows做为开发平台。测试软件的设计采用模块化构型技术，包括测试管理、仪器管理、数据管理、系统自检/自校、数据分析与处理、故障诊断、测试引擎、仪器驱动等功能模块，还具有实时监控、网络通信、报表输出等功能，如图4所示。图4自动测试系统软件结构图软件的主要功能是对雷达整机及其分机进行测试，测试程序的开发是测试软件的核心部分。对每一个雷达待测件，本测试程序都对应设计一套独立的测试项目。这些测试项目包括雷达各种功能和性能的测试。选定了雷达的待测件之后，即可选择对应的测试项目，并进行件号确认。测试项目选择包括对软件功能条目的浏览，对雷达待测件以及测试项目的浏览和选择。通过选用合适的控件，完成对所要进行测试任务的可视化调度。对软件主要功能的选择采用了树控件（Tree），该控件提供了一组分级项目列表。对于各种待测件对应的自检和测试项目，采用TAB控件，配合列表的简明操作以及帮助信息的提示。整个测试过程的选择非常清晰准确。为了对测试过程进行更好的控制和管理，除了测试的“开始”按钮，还设置了“暂停”和“停止”按钮，在测试项目序列执行的过程中，可以手动进行干预。对于测试过程控制，还设置了“遇故障暂停”的测试方式。即测试过程中检测到故障会自动暂停测试，待测试人员进行检查。为了实现对测试的控制，在测试程序集里将测试项目分成单独的测试程序，一些复杂的测试项目分成好几个子测试程序，每一个测试程序或其子程序都是相互独立的测试节点，如图5所示。（下转第731页）·731·中华测控网chinamca.com第4期[9]ChaczkoZ,KlempousR,NikodemJ,etal.methodsofsensorlocalizationinwirelesssensornetworks[A].Proceedingsofthe14thAnnualIEEEInternationalConferenceandWorkshopsontheEngineeringofComputer-BasedSystems(ECBS’07)[C].0-7695-2772-8/072007IEEE.[10]PriyanthaNB,BalakrishnanH,DemaineE,etal.Mobile-assistedlocalizationinwirelesssensornetworks[EB/OL].（上接第724页）为了提高测试的效率，软件会自动对选定的测试项目进行排序，所有测试项目按照雷达的状态分为4个测试阶段（0、不上电状态，1、开机状态，2、全通状态，3、辐射状态，4、关机状态）。将测试的4个阶段合在一起，就构成了雷达自动测试的全过程，测试开始时雷达处于不上电状态，对于每一个测试项目，测试程序会将雷达的工作状态程控转换为该项目所需要的状态。按照雷达测试系统的测试原理，从选择测试任务开始到整个测试结束，通过2个综合面板建立了一套简洁、清晰而功能完整的用户界面：选择界面和测试界面。选择界面是对所有测试任务进行选择的界面，界面左边的分级项目栏是软件的主菜单项，在这里可以对各种雷达待测件进行选择，同时在界面右端会出现该待测件的详细信息和测试项目列表。测试主控机与雷达控制柜采用网络相连，遵循TCP/IP协议。测试主控机为服务器端，雷达控制柜为客户端。在软件执行初始化时会自动注册服务器，雷达控制柜开机之后与之相连。双发通信的内容和格式遵循以下协议：（1）通信指令格式：通信指令的内容由指令部分和数据部分组成