摘要：介紹了基于GPIB總線和RS-422接口協(xié)議的自動測試系統(tǒng)" title="自動測試系統(tǒng)" target="_blank">自動測試系統(tǒng)設(shè)計,，從硬件和軟件兩個方面詳細說明了系統(tǒng)的設(shè)計方法，系統(tǒng)具有模塊化,、層次化和開放式的特點,，便于維護和升級。闡述了硬件部分的組成,、設(shè)計方法和適配器,。軟件部分采用面向?qū)ο?、可視化設(shè)計的快速應(yīng)用開發(fā)軟件平臺Labwindos／cvi和VC++完成編輯,、編譯,、連接、調(diào)試等開發(fā),。該自動測試系統(tǒng)大大提高了設(shè)備測試的效率和可靠性,。
關(guān)鍵詞：自動測試系統(tǒng)；末制導雷達,；GPIB,；RS-422接口協(xié)議
0 引言
末制導雷達是反艦導彈制導系統(tǒng)的關(guān)鍵部件之一，其性能的優(yōu)劣直接影響到導彈的戰(zhàn)術(shù)和技術(shù)指標,，其技術(shù)復(fù)雜,、故障率最高、維修保障任務(wù)較繁重,。目前導彈末制導雷達測試設(shè)備基本上是與各型號末制導雷達相對應(yīng)的專用配套設(shè)備,，相互之間不通用，測試方法,、手段不同,，給軍方使用維護及修理帶來嚴重困難，降低了導彈的技術(shù)保障效率,。針對通用化,、自動化末制導雷達測試設(shè)備的迫切需要和裝備發(fā)展的
“通用化、系列化,、模塊化”要求,，采用現(xiàn)代測控技術(shù)，研制末制導雷達通用檢測系統(tǒng),。測試軟件,、適配器、目標模擬器和被測試對象相對應(yīng),，在不動通用設(shè)備資源的情況下可以最大化的發(fā)揮自動測試設(shè)備的功效,。實現(xiàn)末制導雷達通用化，節(jié)省經(jīng)費投入,，提高測控系統(tǒng)可靠性,，從而提高軍方技術(shù)保障水平和保障效率，具有十分緊迫的現(xiàn)實意義和長遠的戰(zhàn)略意義,。
1 接口總線
1．1 GPIB總線
GPIB又稱為IEEE488或HP-IB,，最早由HP公司提出。GPIB系統(tǒng)為了進行有效的信息傳輸,，要求三種不同的元素：聽者,、講者和控者。其數(shù)據(jù)傳輸采用位并行,，字節(jié)串行,，雙向掛鉤和雙向異步的方式進行,。總線共24條,，可分為三類：16條信號線,、1條屏蔽線、7條地線,。信號線分為三組：第一組是8位的數(shù)據(jù)總線,，用于傳輸數(shù)據(jù)、命令或狀態(tài)字,；第二組是接口管理總線,，由5條信號線組成(ATN，IFC,，REN,，SRQ，EOI),，用于控制總線進程,，起總線指揮作用；第三組是三條掛鉤線(DAV,，NRFD,，NDAC)，用于數(shù)據(jù)的通信聯(lián)絡(luò),，保證異步傳送順利進行,。支持十種基本的接口功能，包括控者,、講者,、擴大講者、聽者,、擴大聽者,、源者掛鉤、受者掛鉤,、服務(wù)請求,、遠地本地、并行查詢,、器件觸發(fā)和器件清除功能,。
1．2 RS-422接口協(xié)議
RS-422標準全稱是“平衡電壓數(shù)字接口電路的電氣特性”。由于接收器采用高輸入阻抗和發(fā)送驅(qū)動器比RS232更強的驅(qū)動能力,，故允許在相同傳輸線上連接多個接收節(jié)點,，最多可接10個節(jié)點。即一個主設(shè)備(Master),，其余為從設(shè)備(salve),，從設(shè)備之間不能通信,，所以RS-422支持點對多的雙向通信。接收器輸入阻抗為4 k,，故發(fā)端最大負載能力是10×4 k+100 Ω(終接電阻)。RS-422的最大傳輸距離為4 000英尺(約1 219米),，最大傳輸速率為10 Mb／s,。其平衡雙絞線的長度與傳輸速率成反比，在100 kb／s速率以下,，才可能達到最大傳輸距離,。只有在很短的距離下才能獲得最高速率傳輸。一般100米長的雙絞線上所能獲得的最大傳輸速率僅為1 Mb／s,。
2 總體設(shè)計
2．1 系統(tǒng)組成
末制導雷達通用檢測系統(tǒng)是一套綜合化,、數(shù)字化、通用化的總線式自動檢測系統(tǒng),，由硬件平臺,、軟件平臺和測試程序集TPS(含測試程序TP、接口適配器TUA)等組成,，如圖1所示,。
系統(tǒng)采用IEEE488總線方式，測控計算機是系統(tǒng)的控制中心,，它通過IEEE488總線電纜把全部測試資源連成一體,，通過測試軟件控制測試資源，實現(xiàn)對雷達的自動測試,、自動診斷過程,。測試資源有二類：通用測試資源和專用測試資源。通用測試資源為通用貨架產(chǎn)品,，如信號源,、示波器等，一般選用IEEE488總線產(chǎn)品,；專用資源為市場上無法買到的自研專用設(shè)備,，如適配器、目標模擬器及控制器,、微波暗箱等,。對程控設(shè)備盡量選用IEEFA88總線設(shè)備。
系統(tǒng)主要有測控計算機,、測試平臺,、電源系統(tǒng)及目標模擬器構(gòu)成。測控計算機由計算機主機及顯示器,、鍵盤,、鼠標器,、打印機等外圍設(shè)備組成；電源系統(tǒng)采用～220 V,，50 Hz供電輸出直流28．5 V,；測試平臺包括，計算機主機內(nèi)含GPIB總線控制卡,、422總線通信卡,、適配器、數(shù)據(jù)采集卡,、示波器,、萬用表和信號源；目標傳感器包括十字架和目標模擬器,。
2．2 設(shè)計基本原則
(1)達到“標準化,、通用化、系列化”的要求,，以適應(yīng)未來發(fā)展的需要,；
(2)測試流程滿足修理廠對兩型末制導雷達工廠維修的需求，不能照搬技術(shù)準備陣地的測試流程,；
(3)最大限度地采用成熟技術(shù)和通用化設(shè)備,，確保系統(tǒng)的可靠性和維修性；
(4)系統(tǒng)設(shè)備的通用化和小型化相結(jié)合,，力求小型化,；
(5)采用機動化便攜箱結(jié)構(gòu)，滿足轉(zhuǎn)場使用的要求,；
(6)設(shè)備操作使用簡便,，人機界面良好，使用方便,。
3 硬件設(shè)計
3．1 連接方式選擇
適配器連接模式,，對于測試資源種類較多，測試信號數(shù)量和種類較多的檢測系統(tǒng),，可以選擇通過測試適配器將測試資源與被測對象連接起來,。測試適配器起到一個信號梳理、匯總和簡單處理的作用,。被測對象測試接口的信號在適配器內(nèi)部進行匯總,、分類和簡單處理后，分別送到相應(yīng)的測試資源,。與直接連接模式相比較,，連接關(guān)系簡單。測試適配器與測試資源之間的連接關(guān)系是固定的，使用時只需要根據(jù)被測對象,，選擇測試適配器,，并將測試適配器與被測對象連接，即可實現(xiàn)被測對象與測試資源的連接,。對與中規(guī)模的檢測系統(tǒng)和被測對象較少的情況適合采用適配器連接模式,。
3．2 硬件平臺
3．2．1 硬件平臺組成
硬件平臺由測控計算機、供電控制系統(tǒng),、測試資源,、測試適配器和一些輔助設(shè)備組成，如圖3所示,。
3．2．2 系統(tǒng)數(shù)字總線
檢測系統(tǒng)內(nèi)部采用GHB總線,。GPIB總線符合IEEE488．2-1992要求,，用于系統(tǒng)內(nèi)主控計算機與測試資源之間的總線控制,。另有RS-422接口協(xié)議用于檢測系統(tǒng)與被測雷達之間的總線通信。測控計算機內(nèi)置高性能GIPB卡,，引出GPIB總線口,，直接控制GPIB測試資源。
3．2．3 測控計算機(TCC)
測控計算機由計算機主機及顯示器,、鍵盤,、鼠標器、打印機等外圍設(shè)備組成,。計算機主機內(nèi)含GPIB總線控制卡,、422總線通信卡等。計算機主機內(nèi)置物理備份硬盤,，該硬盤區(qū)別于一般邏輯硬盤,。它預(yù)裝操作系統(tǒng)和測試軟件，當系統(tǒng)盤出現(xiàn)問題后,，可將備份硬盤轉(zhuǎn)換成系統(tǒng)盤,。測控計算機是檢測系統(tǒng)的測試控制中心，主要承擔如下功能：
(1)提供GPIB總線接口通訊,；
(2)計算機資源管理,；
(3)測試資源的管理；
(4)測試程序(TPS)的調(diào)度管理,；
(5)測試數(shù)據(jù)記錄,、存儲、打印輸出,。
3．2．4 測試資源選型原則
(1)程控接口應(yīng)為GPIB總線接口,；
(2)控制命令應(yīng)符合IEEE488．2標準；
(3)測試精度滿足末制導雷達測試需求；
(4)滿足導引頭測試需求,，綜合權(quán)衡確定型號和數(shù)量,。
3．2．5 測試設(shè)備
測試資源主要由通用測試設(shè)備和專用測試設(shè)備兩類設(shè)備構(gòu)成。
通用測試設(shè)備：指市場可選擇的貨架產(chǎn)品,，主要選擇GPIB總線形式的產(chǎn)品,。通用測試設(shè)備的結(jié)構(gòu)應(yīng)符合GJB100-86《機架、機柜的基本尺寸系列》標準,，可靠性指標應(yīng)滿足系統(tǒng)要求,。
專用測試設(shè)備：專用測試設(shè)備是指專門用于某些特定參數(shù)測量、模擬,、控制的設(shè)備,，是專業(yè)設(shè)備，是非貨架產(chǎn)品,，必須配套研制,。
除上述總線式設(shè)備外，測試資源構(gòu)成中還包含微波暗箱,、喇叭天線,、目標模擬器、微波電纜等非程控設(shè)備,。
3．3 測試接口適配器(TUA)
測試接口適配器的全稱是被測單元適配器Test Unit Adapter(TUA),。
3．3．1 適配器功能
適配器是被測對象與測試資源之間提供電子、電氣和機械連接的裝置,，可以包括測試資源中并不具備的適當激勵和負載,。考慮成本因素,，檢測系統(tǒng)不采用陣列接口形式,，而是測試資源通過適配器直接與測試對象連接，測試適配器除提供連接通道以外,，還完成如下功能：
(1)檢測系統(tǒng)的TTL電平輸出信號直接驅(qū)動適配器內(nèi)部的繼電器陣列,，發(fā)出28．5 v／空、地／空,、28．5 v／地等形式的控制指令,；
(2)被測末制導雷達發(fā)出的28．5 V／空、地／空等狀態(tài)指令在適配器內(nèi)部轉(zhuǎn)換為TTL電平形式,，由檢測系統(tǒng)內(nèi)的數(shù)字I／O檢測,；
(3)被測末制導雷達輸出的多路直流電源電壓信號、模擬量信號在適配器內(nèi)部通過開關(guān)陣列選通,，送到數(shù)字電壓表進行測量,；
(4)實現(xiàn)對被測末制導雷達的老練；
(5)將被測信號進行梳理、歸類,，分別送到相應(yīng)測試資源,；
(6)將被測末制導雷達輸出的同步脈沖視頻信號進行電平變換，將其變換為示波器和微波信號源脈沖觸發(fā)需要的電平形式,。
3．3．2 適配器結(jié)構(gòu)
適配器的前面板為雷達狀態(tài)顯示燈,、關(guān)鍵信號監(jiān)測點、雷達老練控制等,。后面板為與被測雷達和測試資源連接端口,；考慮到線路損耗因素，測試信號和視頻信號通過適配器轉(zhuǎn)接,，微波信號不通過適配器轉(zhuǎn)接,，而是直接從雷達綜合測試儀射頻輸出口到目標模擬器、從雷達直接到雷達綜合測試儀射頻輸入口連接,。測試適配器采用高度4U的19寸標準機箱,，后面板通過連接器接檢測系統(tǒng)的測試資源，前面板包括：關(guān)鍵信號監(jiān)測點：適配器前面板設(shè)計有關(guān)鍵信號監(jiān)測點,，直接與雷達檢測接口的信號相連,，不通過任何處理和轉(zhuǎn)接,，用于地面直接檢測雷達的工作狀態(tài)和控制狀態(tài),。
4 軟件設(shè)計
該系統(tǒng)選擇WINXP作為操作系統(tǒng)；選擇Lab-Windows／CVI和VC++作為主控程序和檢測程序開發(fā)工具,，完成對被測雷達性能指標的測試,。
雷達控制臺軟面板：提供對雷達的手動操作功能，對雷達一般參數(shù)進行調(diào)整和查詢,，雷達狀態(tài)指示燈顯示雷達的當前的工作狀態(tài),。
儀器控制軟面板：對電壓表,、信號源,、示波器,、目標模擬器控制器等測試資源進行控制的虛擬界面,，并對相關(guān)儀器參數(shù)進行控制,。雷達控制臺軟面板和儀器控制臺對被測試對象和測試資源進行手動控制,，完成所有手動測試項目,。
自動測試軟面板：按測試程序?qū)δ┲茖Ю走_進行“全過程全項目自動測”順序測試,，測試人員在自動測試前不但可以選擇自動測試項目的數(shù)目和測試流程,，還可以暫停和中止測試過程,。因而提高了系統(tǒng)自動測試過程的靈活性，方便了用戶對意外事件的處理,。
數(shù)據(jù)管理軟件面板：完成對測試數(shù)據(jù)的處理,，分析，保存、查詢及打印等,；
系統(tǒng)幫助面板：完成對測試系統(tǒng)的說明,，使用方法，測試步驟,，軟件常見故障的排故障等,。
5 結(jié)束語
本通用自動測試系統(tǒng)完成4種不同體制末制導雷達自動測試任務(wù)，具有體積小,、結(jié)構(gòu)標準化,、測試準確度高、速度快,，提高了雷達系統(tǒng)的維修性和保障性,，增加戰(zhàn)備完好率和任務(wù)成功率，降低系統(tǒng)的維修保障費用,。