用于雷達(dá)測(cè)試和驗(yàn)證的自動(dòng)化測(cè)試設(shè)備

Author(s):

R. Lauricella - Fiar S.p.A.

A. Pozzi - Fiar S.p.A.

Industry:

Government/Defense, ATE/Instrumentation

Products:

Data Acquisition, Instrument Connectivity, Software

The Challenge:

在無(wú)需操作員在場(chǎng)并在不同的環(huán)境條件下（如老化室內(nèi)）自動(dòng)測(cè)試雷達(dá)功能和性能；為設(shè)備驗(yàn)證生成詳細(xì)的自動(dòng)化報(bào)告。工作站還能夠?qū)⑺刑幚砥鞯睦走_(dá)軟件下載至雷達(dá)內(nèi)。

The Solution:

在LabWindowsTM/CVI中使用現(xiàn)有的控制GPIB和VXI總線的庫(kù)以及DIO板卡控制并采集信號(hào)，在運(yùn)行時(shí)間對(duì)信號(hào)進(jìn)行處理和分析。使用Active-X來(lái)生成Excel格式的自動(dòng)化報(bào)告，說(shuō)明測(cè)試過(guò)程的結(jié)果。

"基于LabWindows/CVI強(qiáng)大適用的多線程、友好的用戶界面以及在很短的時(shí)間內(nèi)完成復(fù)雜軟件的能力（利用十分有用的庫(kù)函數(shù)），整個(gè)項(xiàng)目在該系統(tǒng)中成功開發(fā)。"

從尚未下載雷達(dá)開始，工作站首先下載雷達(dá)并使用服務(wù)性測(cè)試感知雷達(dá)行為。下一步驟用于使用接受性測(cè)試對(duì)雷達(dá)進(jìn)行進(jìn)一步測(cè)試，并通過(guò)驗(yàn)證步驟對(duì)性能進(jìn)行驗(yàn)證。如果探測(cè)到任何故障，操作員能夠通過(guò)故障排除步驟，找出故障發(fā)生的板卡。所有自動(dòng)控制的子系統(tǒng)還可以在工作站顯示器上重現(xiàn)，使操作員能夠進(jìn)行個(gè)別控制和遠(yuǎn)程控制。

介紹

項(xiàng)目的目標(biāo)是驗(yàn)證雷達(dá)的功能和性能。工作臺(tái)的設(shè)計(jì)使用了一些輔助商業(yè)設(shè)備，通過(guò)PC 控制器工作臺(tái)下方的不同總線進(jìn)行連接。硬件體系結(jié)構(gòu)在程序啟動(dòng)初始化階段顯示在工作臺(tái)的顯示器上，此階段將自動(dòng)檢查在相關(guān)的總線上是否存在設(shè)備（見圖1）。

圖1.工作臺(tái)啟動(dòng)面板，圖像中顯示了總線體系結(jié)構(gòu)的合成圖

此外，工作臺(tái)使用DIO 板卡NI PCI-6533（DIO-32HS）以及PCDIO-24 即插即用板卡與雷達(dá)測(cè)試接入端口相連，從而可以對(duì)雷達(dá)性能進(jìn)行仿真并監(jiān)視雷達(dá)行為。

軟件使用LabWindows/CVI 多線程方式執(zhí)行多個(gè)任務(wù)，從而獲得更高效的響應(yīng)和更好的性能。

多線程機(jī)制允許在工作臺(tái)的每個(gè)總線上并行執(zhí)行程序，而不會(huì)發(fā)生任何沖突?？梢詮拿織l總線上采集數(shù)據(jù)進(jìn)行分析和記錄。

自動(dòng)測(cè)試序列代表工作臺(tái)的軟件核心，但是工作臺(tái)還用來(lái)直接控制雷達(dá)的主要總線，從而可以對(duì)飛機(jī)的運(yùn)行進(jìn)行仿真，并對(duì)雷達(dá)的響應(yīng)進(jìn)行分析。在工作臺(tái)前放置了一個(gè)GPIB 指令對(duì)象發(fā)生器作為情景仿真器。

硬件系統(tǒng)

硬件系統(tǒng)由下列系統(tǒng)組成：

● GPIB 總線電源（三相、交直流），使雷達(dá)設(shè)備能夠開啟、關(guān)閉并監(jiān)視電流。GPIB 專用指令可以仿真電氣測(cè)試中的瞬時(shí)特性和電壓跳變。

● GPIB 總線的動(dòng)態(tài)運(yùn)動(dòng)表格可以仿真飛機(jī)的運(yùn)行，通過(guò)使用GPIB專用指令可以生成特定的飛機(jī)軌跡和操縱。

● GPIB 總線的光學(xué)工作臺(tái)表格仿真對(duì)象是否存在。使用GPIB專用指令就能夠改變對(duì)象類型、形狀和數(shù)量。

● 使用GPIB 總線的示波器、萬(wàn)用表和視頻同步發(fā)生器，操作員可以通過(guò)分析信號(hào)和數(shù)據(jù)探測(cè)是否發(fā)生故障。這些儀器可以由操作員使用人機(jī)界面進(jìn)行獨(dú)立和遠(yuǎn)程控制。

● GPIB總線的液體冷卻單元對(duì)雷達(dá)進(jìn)行冷卻并檢查液體的溫度、壓力和流速。這些數(shù)據(jù)可以用特定的GPIB 指令在運(yùn)行時(shí)進(jìn)行監(jiān)視。

● 雷達(dá)測(cè)試接入端口盒連接到兩塊用于時(shí)間嚴(yán)格信號(hào)測(cè)試的NI PCI-6533（DIO-32HS）板卡，以及用于I/O 數(shù)據(jù)采集操作的PC-DIO-24 即插即用板卡。

● VXI總線上的開關(guān)陣列和HF多路復(fù)用器用于對(duì)不同的測(cè)試接入端口信號(hào)以及不同視頻輸出進(jìn)行多路復(fù)用。

● GPIB 總線和VXI 總線上的3838/3910 接口可以對(duì)所有能夠送入雷達(dá)總線的指令進(jìn)行仿真。GPIB 總線用于設(shè)置設(shè)備，VXI 總線用于嚴(yán)格時(shí)間操作和數(shù)據(jù)變化。

● 老化室使用RS485和兩塊PCI板卡連接到工作臺(tái)，可以設(shè)置不同的溫度循環(huán)，并對(duì)環(huán)境參數(shù)進(jìn)行監(jiān)視。
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
整個(gè)項(xiàng)目在LabWindows/CVI 中進(jìn)行開發(fā)，利用了它強(qiáng)大實(shí)用的多線程、友好的用戶界面以及在很短的時(shí)間內(nèi)完成復(fù)雜軟件的能力（利用十分有用的庫(kù)函數(shù)）。軟件被設(shè)計(jì)用于執(zhí)行完全自動(dòng)化的步驟，例如：

● 工作臺(tái)自檢——可以檢查工作臺(tái)組件是否存在，并對(duì)每個(gè)子系統(tǒng)進(jìn)行自檢。測(cè)試結(jié)果顯示給操作員，并將顯示故障的類型。

● 雷達(dá)軟件下載——更新下載所有雷達(dá)處理器的雷達(dá)軟件。在完成下載、對(duì)程序啟動(dòng)進(jìn)行確認(rèn)、檢查內(nèi)存內(nèi)容之后，必須在3838/3910 總線上遵照典型的協(xié)議（保留的）。自動(dòng)恢復(fù)條件的管理是為了能夠在沒(méi)有關(guān)鍵故障（包括信息重試、塊重試以及程序重載）發(fā)生的時(shí)候能夠繼續(xù)工作，在其他情況下，下載程序會(huì)停止，告知用戶所發(fā)現(xiàn)的問(wèn)題（見圖2）。

圖2.下載程序面板（數(shù)據(jù)保留/ 未顯示）

● 雷達(dá)服務(wù)型測(cè)試——用于驗(yàn)證主要雷達(dá)功能的快速非完全測(cè)試，可以發(fā)現(xiàn)瑣碎細(xì)小問(wèn)題。

● 雷達(dá)購(gòu)買者/ 產(chǎn)品接受測(cè)試程序（ATP）——這些代表了客戶對(duì)雷達(dá)功能進(jìn)行評(píng)價(jià)的基準(zhǔn)。所有測(cè)試步驟都有通過(guò)/失敗報(bào)告，以及一個(gè)使用Active-X庫(kù)進(jìn)行生成的具體報(bào)告。雷達(dá)購(gòu)買者在產(chǎn)品ATP無(wú)錯(cuò)地通過(guò)之后將接受雷達(dá)，此后ATP對(duì)雷達(dá)功能進(jìn)行驗(yàn)證和演示。

購(gòu)買ATP的用戶由購(gòu)買者在其自己的公司內(nèi)進(jìn)行，在在雷達(dá)安裝到飛機(jī)上之前他將收到雷達(dá)用于這個(gè)步驟。

● 雷達(dá)軟件接受測(cè)試程序——對(duì)軟件需求規(guī)范文檔中指定的或者由購(gòu)買者列出或接受的所有軟件需求進(jìn)行測(cè)試。

● 雷達(dá)規(guī)范程序——由于它能夠展示雷達(dá)的電氣性能和環(huán)境性能，所以是最強(qiáng)大的自動(dòng)測(cè)試。此外，還能夠?qū)﹃P(guān)鍵區(qū)域進(jìn)行檢測(cè)和隔離。

所有工作臺(tái)子系統(tǒng)都使用GPIB 和VXI 接口進(jìn)行自動(dòng)仿真，使用高速采集用于高速數(shù)據(jù)獲取。在這些程序中，飛機(jī)的軌跡以及目標(biāo)可以進(jìn)行仿真。（見圖3）

圖3.軌跡仿真面板

● 雷達(dá)故障排除程序——在購(gòu)買者/ 產(chǎn)品ATP 檢測(cè)到故障時(shí)使用。有了這個(gè)特性，就可以控制特定的測(cè)試序列自動(dòng)找出發(fā)生故障的板卡。

故障隔離度相對(duì)板卡的關(guān)系如下：

● 三塊板卡100％

● 兩塊板卡95％

● 一塊板卡90％

每個(gè)雷達(dá)板卡都可以尋址找到，以便發(fā)送或接收指令檢測(cè)是否正常工作或是對(duì)失敗進(jìn)行定位。失敗檢測(cè)對(duì)于失敗手冊(cè)中說(shuō)明的失敗有100％的檢測(cè)率。

● 雷達(dá)考機(jī)程序——能夠通過(guò)仿真任務(wù)中的關(guān)鍵環(huán)境工作條件，對(duì)雷達(dá)行為進(jìn)行檢查。使用RS485 以及兩塊PCI 板卡，工作臺(tái)能夠?qū)囟仁疫M(jìn)行控制，仿真以下因素：溫度特性；以頻率、幅度以及定時(shí)表達(dá)的振動(dòng)特性；對(duì)特定雷達(dá)區(qū)域進(jìn)行仿真的鼓風(fēng)機(jī)特性（例如溫度的增加）。

在運(yùn)行72個(gè)小時(shí)的環(huán)境循環(huán)中，進(jìn)行自動(dòng)電氣測(cè)試，并在整個(gè)測(cè)試持續(xù)時(shí)間內(nèi)，對(duì)數(shù)據(jù)結(jié)果進(jìn)行記錄。用戶可以提取測(cè)試日志文件，以對(duì)雷達(dá)質(zhì)量進(jìn)行判別（見圖4）。LabWindows/CVI 接口是用戶友好的，并且能夠簡(jiǎn)化軟件體系結(jié)構(gòu)（事件管理）。

圖4.帶有溫度檔案設(shè)置和報(bào)告顯示的考機(jī)程序面板

● 雷達(dá)特性/ 標(biāo)定算法——允許下載典型（保留）雷達(dá)參數(shù)以對(duì)雷達(dá)圖像和功能質(zhì)量進(jìn)行調(diào)整。

結(jié)論

在工作臺(tái)實(shí)現(xiàn)的開發(fā)過(guò)程中，我們十分推崇LabWindows/CVI，因?yàn)樗謴?qiáng)大并且界面友好。各種各樣的問(wèn)題出現(xiàn)并被解決，令設(shè)計(jì)工作非常的有趣。工作臺(tái)在我們公司實(shí)際上是雷達(dá)整合團(tuán)隊(duì)在使用，之后推廣到了購(gòu)買者團(tuán)隊(duì)和許多其他成員中。

如果您有任何問(wèn)題,請(qǐng)留言給NI工程師，我們會(huì)盡快給您回電！

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R. Lauricella

Fiar S.p.A.