0 引 言
隨著新型電子器件在雷達(dá)告警設(shè)備(RWR)中的應(yīng)用，其智能化程度越來(lái)越高,，結(jié)構(gòu)越來(lái)越復(fù)雜而緊湊,，這大大加重了測(cè)試和診斷的難度。而在實(shí)際使用中,，為保證RWR功能有效發(fā)揮,，要求能對(duì)其進(jìn)行以性能測(cè)試和故障診斷為主的技術(shù)保障：既能快速、準(zhǔn)確,、高精度地對(duì)設(shè)備各種參數(shù)進(jìn)行測(cè)試,，又能為排除故障提出指導(dǎo)性建議。因此,，研制和開(kāi)發(fā)適合RWR技術(shù)保障要求的測(cè)試診斷系統(tǒng)具有重要意義,。
本文采用VXI總線技術(shù)組建了一個(gè)RWR自動(dòng)測(cè)試診斷系統(tǒng)。該系統(tǒng)是一個(gè)以工控機(jī)為核心,，以VXI總線儀器為依托,，以適配器為橋梁，集控制,、數(shù)據(jù)采集和處理,、存儲(chǔ)、分析,、顯示、打印于一體的系統(tǒng)。它既可以完成RWR整機(jī)性能,、功能的測(cè)試,，又能單獨(dú)對(duì)每一個(gè)外場(chǎng)可更換單元(LRU)進(jìn)行定性和定量檢測(cè)及故障診斷。
1 系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)
本系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)思路：按照模塊化,、通用化,、標(biāo)準(zhǔn)化原則選用VXI總線結(jié)構(gòu)，根據(jù)測(cè)試需求確定測(cè)試資源種類,，依照性價(jià)比要求選擇資源型號(hào),，考慮短研制周期要求優(yōu)先使用熟悉的硬件產(chǎn)品。在上述思路指導(dǎo)下,，設(shè)計(jì)系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)如圖1所示,。
1.1 測(cè)控計(jì)算機(jī)
測(cè)控計(jì)算機(jī)(TCC)是系統(tǒng)的核心。本系統(tǒng)采用研華軍用加固筆記本,，外設(shè)包括Agilent的USB／GPIB接口轉(zhuǎn)換器82357A,、鼠標(biāo)、打印機(jī),、UPS電源等,。
1.2 VXI總線儀器及模塊
VXI儀器具有高速率、高精度,、易擴(kuò)展,、小型、輕便等特點(diǎn),，因而在自動(dòng)檢測(cè)設(shè)備(ATE)領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用,。本系統(tǒng)的VXI儀器采用外置控制器方式，因此,，VXI總線儀器有：13槽C尺寸VXI主機(jī)箱1261B,，用于承載所有VXI模塊，并提供電源及控制接口,；IEEE1394 VXI零槽控制器E8491B,，用作VXI零槽及資源管理，它通過(guò)IEEE1394總線與TCC進(jìn)行通訊,；48通道TTL數(shù)字I／O模塊VM1548,，用于被測(cè)RWR輸入／輸出TTL電平信號(hào)的提供／測(cè)量和適配器內(nèi)繼電器的控制；4通道串口接口模塊VM6068,，用于RS 422通訊信號(hào)的模擬和接收,；矩陣開(kāi)關(guān)E1466A用于完成各個(gè)測(cè)量通道的切換；6.5位多用表E1412A用于測(cè)量各種電壓,、電阻,；示波器E1428A用于測(cè)量各種視頻脈沖及SA2U同步信號(hào)的采樣,；同軸開(kāi)關(guān)SMP6101用于完成視頻信號(hào)的切換；脈沖／碼型發(fā)生器E8311A,，用于模擬各種脈沖雷達(dá)的視頻脈沖,；任意函數(shù)發(fā)生器E1445A，用于產(chǎn)生鋸齒波信號(hào),，驅(qū)動(dòng)功率放大電路輸出具有一定電流驅(qū)動(dòng)能力的X,，Y偏轉(zhuǎn)信號(hào)。
1.3 GPIB總線儀器及附件
由于大功率,、特高頻的VXI總線儀器比較少,，系統(tǒng)選用了GPIB總線儀器作為補(bǔ)充，以適應(yīng)被測(cè)件的特殊需求,。本系統(tǒng)的GPIB總線儀器有：微波信號(hào)源E8257D及微波開(kāi)關(guān)8766K,、喇叭天線附件，用于模擬各種雷達(dá)信號(hào),；轉(zhuǎn)臺(tái)控制儀及轉(zhuǎn)臺(tái),，設(shè)置轉(zhuǎn)臺(tái)參數(shù)(轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)向,、旋轉(zhuǎn))以轉(zhuǎn)動(dòng)被測(cè)件,，達(dá)到測(cè)量RWR測(cè)向誤差的目的。
1.4接口適配器
接口適配器(TUA)是被測(cè)RWR信號(hào)的預(yù)處理和轉(zhuǎn)接裝置,，完成被測(cè)件與VXI總線儀器,、GPIB總線儀器及附件接口的機(jī)械、電氣連接,。接口適配器主要由電源組件,、信號(hào)調(diào)理板、資源分配板,、繼電器控制板等組成,。電源組件將220 V／50 Hz交流轉(zhuǎn)換成28 V／3 A，5 V／5 A,，6 V／0.5 A,，12 V／1 A，15 V／0.5 A,，24 V／0.5 A,，-6 V／0.5 A，-12 V／1 A,，-15 V／0.5 A直流電源,，給被測(cè)RWR、微波開(kāi)關(guān)等提供電源,；信號(hào)調(diào)理板主要完成各種VXI模塊資源信號(hào)的放大,、匹配,、調(diào)理；資源分配板將各VXI模塊資源分配至適配器前面板的被測(cè)件接口及信號(hào)調(diào)理板中,。繼電器控制板主要完成對(duì)七種LRU的電源供給控制,。
1.5 連接電纜
連接電纜有四種：第一種是儀器控制電纜，如IEEE1394總線電纜,、GPIB總線電纜等；第二種是儀器和接口適配器間的輸入／輸出電纜,；第三種是連接接口適配器和被測(cè)件的測(cè)試電纜,；第四種是附件連接電纜。
2 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)
系統(tǒng)軟件部分以Windows XP為操作系統(tǒng),、以GPTS 3.0為測(cè)試程序開(kāi)發(fā)和運(yùn)行環(huán)境,、以INCON 2.0為故障診斷推理平臺(tái)進(jìn)行設(shè)計(jì)，負(fù)責(zé)完成測(cè)試和診斷流程的管理,、程序的運(yùn)行,、數(shù)據(jù)的分析、結(jié)果的記錄等功能,。系統(tǒng)軟件采用模塊化設(shè)計(jì),，主要包括：系統(tǒng)管理模塊、系統(tǒng)自檢自校模塊,、性能功能測(cè)試模塊,、故障診斷模塊、儀器驅(qū)動(dòng)模塊,、數(shù)據(jù)庫(kù)與知識(shí)庫(kù)模塊,、交互式操作手冊(cè)模塊等，其軟件結(jié)構(gòu)如圖2所示,。
系統(tǒng)管理模塊：負(fù)責(zé)進(jìn)行系統(tǒng)用戶的身份驗(yàn)證,、管理、狀態(tài)的設(shè)置,、各程序模塊的調(diào)度等功能,，是各個(gè)功能模塊的管理中心。
系統(tǒng)自檢自校模塊：主要完成系統(tǒng)構(gòu)造檢查,、儀器自檢控制,、信號(hào)轉(zhuǎn)接中樞邏輯可靠性和準(zhǔn)確性檢查以及檢測(cè)接口連接可靠性檢查。
性能功能測(cè)試模塊：完成RWR,、整機(jī)及各LRU性能,、功能指標(biāo)的測(cè)試，它是決定測(cè)試是否滿足需求,、測(cè)試結(jié)果是否準(zhǔn)確可靠的重要因素,。性能功能測(cè)試模塊采用面向信號(hào)的ATLAS標(biāo)準(zhǔn)化測(cè)試語(yǔ)言編寫,，TPS(測(cè)試程序集)開(kāi)發(fā)較規(guī)范，通用性,、兼容性好,，與硬件平臺(tái)無(wú)關(guān)。
儀器驅(qū)動(dòng)模塊：測(cè)試程序與系統(tǒng)物理儀器的橋梁,。主要包括：類儀器虛擬資源驅(qū)動(dòng),、類儀器ACM驅(qū)動(dòng)、IVI儀器驅(qū)動(dòng),。類儀器虛擬資源驅(qū)動(dòng)用于控制某一類儀器(如DMM類儀器)的共同行為方式,，是用COM實(shí)現(xiàn)的DLL形式的軟件模塊。它的主要功能是將ATLAS程序?qū)y(cè)試需求的描述轉(zhuǎn)換為對(duì)儀器的設(shè)置,。類儀器ACM驅(qū)動(dòng)是針對(duì)某類儀器的軟件模塊,，它將類儀器虛擬資源驅(qū)動(dòng)對(duì)儀器的設(shè)置傳遞給IVI驅(qū)動(dòng)層。IVI驅(qū)動(dòng)用于實(shí)現(xiàn)與物理儀器的交互,，通過(guò)VISA軟件I／O層與硬件直接交互,，具有COM和C兩種方式。
故障診斷模塊：用于RWR各LRU的故障診斷和定位,，給出維修的專家建議,。故障診斷模塊采用基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、模糊邏輯,、專家系統(tǒng)的推理方法,，實(shí)現(xiàn)了故障診斷的智能化。
數(shù)據(jù)庫(kù)與知識(shí)庫(kù)模塊：用于保存軟件要用到的各種數(shù)據(jù),，包括專家系統(tǒng)中的領(lǐng)域知識(shí),、測(cè)試數(shù)據(jù)及分析結(jié)果等。系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)庫(kù)包括專家知識(shí)庫(kù),、測(cè)量結(jié)果數(shù)據(jù)庫(kù),、診斷結(jié)果數(shù)據(jù)庫(kù)、用戶權(quán)限數(shù)據(jù)庫(kù),、系統(tǒng)日志數(shù)據(jù)庫(kù)等,。
交互式操作手冊(cè)模塊：用于用戶自我培訓(xùn)、鞏固性學(xué)習(xí),、信息查詢,，使用方便、靈活,。
3 系統(tǒng)測(cè)試診斷流程
根據(jù)RWR的特點(diǎn)和用戶需求,，本系統(tǒng)采用了并行分級(jí)的測(cè)試思想。用戶可根據(jù)需要選擇進(jìn)行整機(jī)性能測(cè)試還是LRU測(cè)試,。第一級(jí)對(duì)整機(jī)進(jìn)行性能和功能測(cè)試和診斷,，故障定位到LRU,；第二級(jí)對(duì)LRU進(jìn)行功能、性能測(cè)試和診斷,，故障定位到內(nèi)場(chǎng)可更換單元(SRU),，LRU接口信息豐富的可定位到功能電路，個(gè)別可定位到元件級(jí),。圖3為RWR的測(cè)試診斷流程,。
測(cè)試診斷流程如下：
(1)開(kāi)機(jī)，用戶身份驗(yàn)證,。
(2)系統(tǒng)自檢,。系統(tǒng)自檢通過(guò)，進(jìn)入RWR測(cè)試環(huán)境,，用戶可選擇進(jìn)行整機(jī)指標(biāo)測(cè)試還是LRU測(cè)試。若系統(tǒng)自檢失敗,，啟動(dòng)系統(tǒng)自校功能對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行軟件校準(zhǔn),。校準(zhǔn)完成后，再次進(jìn)行系統(tǒng)自檢,。
(3)若用戶選擇整機(jī)測(cè)試,，系統(tǒng)將提示用戶連接整機(jī)測(cè)試電纜。
(4)啟動(dòng)RWR的BIT(機(jī)內(nèi)檢測(cè))功能,，并將自檢結(jié)果輸入系統(tǒng),。
(5)RWR自檢通過(guò)后，用戶可靈活選擇整機(jī)測(cè)試項(xiàng)目和測(cè)試次數(shù),，設(shè)定后系統(tǒng)自動(dòng)逐一測(cè)量,。
(6)根據(jù)整機(jī)指標(biāo)測(cè)試結(jié)果判斷RWR性能是否符合要求。若指標(biāo)符合要求,，給出RWR功能,、性能正常的結(jié)論，輸出測(cè)試結(jié)果,，測(cè)試結(jié)束,；若指標(biāo)不符合要求，則進(jìn)行LRU測(cè)試,。
(7)若第(4)步中RWR,、BIT報(bào)告有故障，則略過(guò)整機(jī)測(cè)試,，直接進(jìn)行LRU測(cè)試,。LRU測(cè)試包括測(cè)向接收機(jī)、連續(xù)波接收機(jī),、指令信號(hào)接收機(jī),、數(shù)字分析器,、字符顯示器、控制盒,、電源濾波器等測(cè)試,。
(8)進(jìn)行測(cè)向接收機(jī)測(cè)試時(shí)，用戶可靈活選擇測(cè)試項(xiàng)目和測(cè)試次數(shù),，設(shè)定后系統(tǒng)自動(dòng)逐一測(cè)量,。若指標(biāo)正常，給出測(cè)向接收機(jī)正常的結(jié)論,，測(cè)試結(jié)束,；若指標(biāo)不正常，則調(diào)入相應(yīng)故障診斷軟件進(jìn)行診斷,，給出診斷結(jié)果和指導(dǎo)維修的專家建議,。
(9)其他LRU測(cè)試方法同(8)。
4 結(jié) 語(yǔ)
基于VXI總線的RWR自動(dòng)測(cè)試診斷系統(tǒng)的設(shè)計(jì),，從技術(shù)方案的確立,、硬件集成到軟件開(kāi)發(fā)等方面都遵從了通用性、標(biāo)準(zhǔn)化,、模塊化的設(shè)計(jì)思想,，它具有很強(qiáng)的通用性、開(kāi)放性,，可根據(jù)用戶需要進(jìn)行功能擴(kuò)展,。若要實(shí)現(xiàn)對(duì)其他同類被測(cè)對(duì)象的測(cè)試和故障診斷，則只需設(shè)計(jì)相應(yīng)的接口適配器,、編寫相應(yīng)的測(cè)試和故障診斷程序,。實(shí)踐表明，該系統(tǒng)用戶界面友好,、操作方便,，可對(duì)RWR各種功能、性能參數(shù)快速,、準(zhǔn)確地測(cè)試,，并依據(jù)測(cè)試數(shù)據(jù)，進(jìn)行故障診斷,，進(jìn)而給出維修策略,，大大提高了測(cè)試和排故效率，節(jié)省了維護(hù)保障費(fèi)用,，具有較高的軍事和經(jīng)濟(jì)價(jià)值,。