《電子技術(shù)應(yīng)用》
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多功能、可持續(xù)且廣泛兼容的測試解決方案

用于支持各種武器系統(tǒng)和其他航空電子設(shè)備
2013-04-18
作者:Paul Pankratz,,David Finnie
來源:來源:電子技術(shù)應(yīng)用2013年第3期
關(guān)鍵詞:

    “CACI非常信賴NI的產(chǎn)品質(zhì)量,,并與之建立了密切的合作關(guān)系,因而選擇了NI的多款儀器作為CBATS測試系統(tǒng)的核心,。 CACI與NI相互信賴,,共同合作開發(fā)價格合理的高質(zhì)量可持續(xù)測試解決方案。”
    挑戰(zhàn):
    作為美國國防部(DoD)的解決方案服務(wù)提供商,,CACI認(rèn)識到,,部分用來維修倉庫中武器系統(tǒng)組件的早期傳統(tǒng)測試設(shè)備已經(jīng)過時,需要開發(fā)一個能夠涵蓋這些設(shè)備測試和診斷功能的解決方案,。
    解決方案:
    使用現(xiàn)代商用技術(shù)開發(fā)一套自動化測試系統(tǒng)來替代DoD目前正在使用的傳統(tǒng)測試系統(tǒng),;應(yīng)對不可避免的淘汰風(fēng)險;潛在地使用該系統(tǒng)來替代以前各種支持航空電子設(shè)備和其他重要武器系統(tǒng)組件的單用途傳統(tǒng)測試系統(tǒng),。


    CACI簡介
    CACI為美國情報局,、國防部和聯(lián)邦文職客戶提供支持國家安全任務(wù)和政府轉(zhuǎn)型的信息解決方案和服務(wù)。作為財富1 000強(qiáng)公司之一和羅素2 000指數(shù)成員之一,,CACI在全球設(shè)立了超過120個辦事處,,為全球約14 900名員工提供充滿激情和活力的工作環(huán)境。
    決策流程
    CACI決定開發(fā)一個既可滿足美國國防部近期需求,,也可滿足其未來長期需求的測試系統(tǒng),。目標(biāo)是構(gòu)建一個與所支持的武器系統(tǒng)具有相同生命周期的測試平臺。此外,,該設(shè)計將基于不包含專有硬件的商用解決方案,,使最終用戶無需向CACI尋求支持即可維護(hù)系統(tǒng)硬件。
    CACI首先調(diào)查了幾個潛在的硬件解決方案,,并分析了每個方案生命周期中特定階段的不同技術(shù),。CACI決定選擇商用已久的技術(shù)以確保可靠性,,同時該技術(shù)處于其生命周期的相對初期,,以確保其在未來幾年內(nèi)仍然適用。
    在仔細(xì)研究了市面上的潛在解決方案后,,CACI決定以PXI架構(gòu)為基礎(chǔ)來開發(fā)測試解決方案,,該技術(shù)具有以下關(guān)鍵特性:
    (1)占用面積:CACI計劃替換的許多傳統(tǒng)測試系統(tǒng)都運行在工作臺上。為了盡可能減少對工作車間的影響,,其中一個關(guān)鍵目標(biāo)就是開發(fā)一個可以替代傳統(tǒng)系統(tǒng)且可放置在工作臺上的測試系統(tǒng),。
    (2)眾多供應(yīng)商可選:由于頂尖的儀器開發(fā)者都已采用PXI架構(gòu),,因此在設(shè)計測試系統(tǒng)時有各種各樣的儀器可供選擇。
    (3)超值組合:CACI還意識到,,由于維護(hù)車間的預(yù)算緊張,,因此達(dá)到或超出傳統(tǒng)系統(tǒng)的測試要求時還需要控制成本。因此,,CACI致力于提供功能強(qiáng)大且價格合理的解決方案,。該成本控制不僅是制定采購價格的考慮因素之一,同時也是建立長期支持的一個影響因素,,其中包括備用零件和設(shè)備以及系統(tǒng)維護(hù)和校準(zhǔn)的人力資源,。
    決定采用PXI架構(gòu)后,CACI接下來要考慮的就是儀器的選擇,。PXI的優(yōu)勢之一就是可以從眾多供應(yīng)商中選擇各種儀器來滿足特定需求,。決策過程中,為需要移植的首批最終成品設(shè)置激勵和響應(yīng)要求,。為了評估供應(yīng)商的儀器功能和成本,,CACI還考慮了供應(yīng)商的某些品質(zhì)因素,包括如何響應(yīng)客戶咨詢及在業(yè)內(nèi)的聲譽,。
    在完成了分析和市場調(diào)查后,CACI決定采用NI的技術(shù),,根據(jù)測試需求以及NI高性價比的產(chǎn)品組合來開發(fā)大部分測試解決方案,,這使得CACI能夠控制單位成本。此外,,NI產(chǎn)品交付時間短,,保證原型開發(fā)進(jìn)度不會因為等待儀器發(fā)貨而造成延遲。
    最初,,為該臺式測試解決方案命名時,,CACI認(rèn)為它僅能支持有限的幾種儀器。但后來,,CACI和客戶逐漸意識到該測試系統(tǒng)可用于范圍更寬廣的最終產(chǎn)品,,因此將其名稱更改為“通用臺式自動化測試裝置”(CBATS)。
    目前,,CACI已經(jīng)開發(fā)了兩種CBATS型號:101和201,。CBATS 101是成本較低的初始解決方案,建立在8槽PXI機(jī)箱上,,是兩種型號中體積較小的一款,。CBATS 201體積較大,建立在18槽PXI機(jī)箱上,,具有更強(qiáng)大的測試和測量功能,。選擇以下NI組件作為CBATS 201的核心:
    NI PXI-1045:18槽3U PXI機(jī)箱,;
    NI PXI-8108:2.53 GHz雙核PXI嵌入式控制器;
    NI PXI-2532:512交叉點矩陣開關(guān)模塊,;
    NI PXI-2568:中功率通用單刀單擲(SPST)繼電器,;
    NI PXI-4072:數(shù)字萬用表;
    NI PXI-6221:16位,,250 kS/s,,16路模擬輸入;
    NI PXI-7852R:基于Virtex-5 LX50 FPGA的多功能RIO,;
    NI PXI-5122:14位100 MS/s 數(shù)字化儀(配合兩個TEGAM 4040A放大器/衰減器模塊使用),。
    CBATS 201采用PXI-2532開關(guān)矩陣作為路由各種I/O信號至測量儀器(PXI-6221和PXI-4072)的導(dǎo)線管。此外還集成了3個PXI-2568單刀單擲(SPST)繼電器模塊,,用于路由內(nèi)部電源和信號源至外部接口,,并提供了用戶自定義切換的功能。PXI-5122數(shù)字化儀與兩個TEGAM 4040A放大器模塊配合使用,,可對峰值電壓達(dá)100 V的信號進(jìn)行高速分析,。PXI-7852R現(xiàn)場可編程門陣列(FPGA)模塊是一款軟件可配置的設(shè)備,用于創(chuàng)建任意波形和鎖相信號,,并可異步捕捉和分析數(shù)據(jù),。
    軟件工具
    CACI對開發(fā)系統(tǒng)軟件組件和測試應(yīng)用程序的最佳工具進(jìn)行評估時,遵循了特定的標(biāo)準(zhǔn),。在可能情況下,,希望直接利用員工掌握的知識,以確保員工與所選擇的工具無縫配合,。最后,,還希望選擇可以快速、高效生成所需應(yīng)用的工具,。
    CACI選擇NI LabWindows/CVI作為系統(tǒng)軟件組件,。為使硬件獨立于測試應(yīng)用,CACI創(chuàng)建了一個硬件抽象層,。該方法可以在儀器因停產(chǎn)而替換時,,對測試應(yīng)用影響的最小化。CACI很高興LabWindows/CVI可以提供所需的功能,,而且由于設(shè)計中采用了多種NI儀器,,CACI完全無需擔(dān)心軟硬件的集成問題。再者如果遇到集成問題,,僅需要與供應(yīng)商一起來解決問題即可,。
    CACI基于CBATS開發(fā)的許多早期測試程序集(TPS)軟件應(yīng)用支持駕駛艙指示器。這些系統(tǒng)中一個關(guān)鍵的測試和診斷環(huán)節(jié)是仿真航空信號輸入到設(shè)備中時需要維護(hù)技師目視確認(rèn)系統(tǒng)的響應(yīng)是否正確,。由于測試的視覺化特性以及操作員的介入,,CACI選擇NILabVIEW圖形化開發(fā)環(huán)境在CBATS上開發(fā)第一個TPS,。這些最終產(chǎn)品一般沒有任何參數(shù)數(shù)據(jù)需要采集,而且大部分測試標(biāo)準(zhǔn)只是簡單的合格/不合格或通過/不通過,。使用LabVIEW的一個額外優(yōu)勢是相比傳統(tǒng)編程語言,,TPS的開發(fā)時間明顯縮短。
    隨著需要移植的TPS類型不斷演變,,CACI開始開發(fā)需要很少或無需操作員介入的航空電子設(shè)備TPS,。這些TPS一般由一系列測試組成,其中包括對元件施加激勵,,以及測量響應(yīng)是否符合預(yù)期,。對于這類TPS,CACI選擇使用NI TestStand,,因為該軟件允許從零開始快速開發(fā)新TPS,。在開發(fā)初期,使用NI TestStand創(chuàng)建TPS,。CACI在大約3個月的時間內(nèi)就可卓有成效地開發(fā)出一個現(xiàn)場測試系統(tǒng),。除了TPS快速開發(fā),NI TestStand還提供了多種重要的特性,,例如捕捉參數(shù)數(shù)據(jù)來支持測試數(shù)據(jù)表的創(chuàng)建,。NI TestStand還可與LabVIEW和LabWindows/CVI無縫集成,因此可直接調(diào)用使用這兩個工具開發(fā)的軟件程序段,。
    CACI將繼續(xù)結(jié)合CBATS使用這3種軟件產(chǎn)品,。通常根據(jù)所測的最終成品類型來決定使用LabVIEW、LabWindows/CVI或是NI TestStand,。一般來說,在測試過程中操作員是不可或缺的,,例如需要視覺反饋或調(diào)整時,,CACI選擇使用LabVIEW。當(dāng)最終成品需要一組定義好的電子輸入并生成可測量且可寫入到數(shù)據(jù)表中的輸出時,,如果這時測試需要最低程度的操作員介入,,則CACI選擇僅使用NI TestStand,或?qū)abWindows/CVI或LabVIEW與NI TestStand一起配合使用,。

 


    結(jié)論
    CACI已經(jīng)認(rèn)識到開發(fā)靈活且價格合理的測試系統(tǒng)用于維護(hù)車間以替代已不受支持的傳統(tǒng)測試系統(tǒng)是刻不容緩的,。CBATS這個開發(fā)成果現(xiàn)在已經(jīng)是一款廣泛應(yīng)用于許多DoD臺式應(yīng)用且價格極具競爭力的測試解決方案。其他優(yōu)勢還包括儀器通用性強(qiáng),、適用于各種各樣的最終產(chǎn)品,。目前,已經(jīng)有數(shù)十個包含數(shù)百個獨特零件的測試系統(tǒng)被CBATS 101或CBATS 201所替代,。作為通過DoD標(biāo)準(zhǔn)測試儀產(chǎn)品家族(FOT)認(rèn)證的一員,,CBATS在未來將可繼續(xù)取代傳統(tǒng)測試系統(tǒng),,并為滿足新的測試需求奠定基礎(chǔ)。
    CACI非常信賴NI產(chǎn)品的質(zhì)量,,并與之建立了密切的合作關(guān)系,,因而選擇了NI的多款儀器作為CBATS測試系統(tǒng)的核心。如果出現(xiàn)問題,,NI的工程師會隨時提供支持,。CACI與NI相互信賴,并共同合作來開發(fā)價格合理的高質(zhì)量可持續(xù)測試解決方案,。

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