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，其智能化程度越來越高，結(jié)構(gòu)越來越復(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)庫與知識(shí)庫模塊、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)試語言編寫，TPS(測(cè)試程序集)開發(fā)較規(guī)范，通用性、兼容性好，與硬件平臺(tái)無關(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)庫與知識(shí)庫模塊：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)庫包括專家知識(shí)庫、測(cè)量結(jié)果數(shù)據(jù)庫、診斷結(jié)果數(shù)據(jù)庫、用戶權(quán)限數(shù)據(jù)庫、系統(tǒng)日志數(shù)據(jù)庫等。

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)開機(jī)，用戶身份驗(yàn)證。

(2)系統(tǒng)自檢。系統(tǒng)自檢通過，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

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。