采用現(xiàn)代測控技術(shù)的末制導(dǎo)雷達(dá)通用檢測系統(tǒng)設(shè)計(jì)方

0 引言

末制導(dǎo)雷達(dá)是反艦導(dǎo)彈制導(dǎo)系統(tǒng)的關(guān)鍵部件之一，其性能的優(yōu)劣直接影響到導(dǎo)彈的戰(zhàn)術(shù)和技術(shù)指標(biāo)，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(dǎo)彈末制導(dǎo)雷達(dá)測試設(shè)備基本上是與各型號末制導(dǎo)雷達(dá)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(hù)及修理帶來嚴(yán)重困難，降低了導(dǎo)彈的技術(shù)保障效率。針對通用化、自動化末制導(dǎo)雷達(dá)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(dǎo)雷達(dá)通用檢測系統(tǒng)。測試軟件、適配器、目標(biāo)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(shí)現(xiàn)末制導(dǎo)雷達(dá)通用化，節(jié)省經(jīng)費(fèi)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(shí)意義和長遠(yuǎn)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(jìn)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(jìn)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(jìn)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(jìn)行。支持十種基本的接口功能，包括控者、講者、擴(kuò)大講者、聽者、擴(kuò)大聽者、源者掛鉤、受者掛鉤、服務(wù)請求、遠(yuǎn)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(biāo)準(zhǔn)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(qiáng)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(diǎn)，最多可接10個節(jié)點(diǎn)。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(diǎn)對多的雙向通信。接收器輸入阻抗為4 k，故發(fā)端最大負(fù)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(dá)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(jì)

2.1 系統(tǒng)組成

末制導(dǎo)雷達(dá)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(jì)算機(jī)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(shí)現(xiàn)對雷達(dá)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(biāo)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(jì)算機(jī)、測試平臺、電源系統(tǒng)及目標(biāo)模擬器構(gòu)成。測控計(jì)算機(jī)由計(jì)算機(jī)主機(jī)及顯示器、鍵盤、鼠標(biāo)器、打印機(jī)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(jì)算機(jī)主機(jī)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(biāo)傳感器包括十字架和目標(biāo)模擬器。

2.2 設(shè)計(jì)基本原則

(1)達(dá)到“標(biāo)準(zhǔn)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(dǎo)雷達(dá)工廠維修的需求，不能照搬技術(shù)準(zhǔn)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(jī)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(jī)界面良好，使用方便。

3 硬件設(shè)計(jì)

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(jìn)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(shí)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(shí)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(jì)算機(jī)、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(jì)算機(jī)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(dá)之間的總線通信。測控計(jì)算機(jī)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(jì)算機(jī)(TCC)

測控計(jì)算機(jī)由計(jì)算機(jī)主機(jī)及顯示器、鍵盤、鼠標(biāo)器、打印機(jī)等外圍設(shè)備組成。計(jì)算機(jī)主機(jī)內(nèi)含GPIB總線控制卡、422總線通信卡等。計(jì)算機(jī)主機(jī)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(dāng)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(jì)算機(jī)是檢測系統(tǒng)的測試控制中心，主要承擔(dān)如下功能：

(1)提供GPIB總線接口通訊;

(2)計(jì)算機(jī)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(biāo)準(zhǔn);

(3)測試精度滿足末制導(dǎo)雷達(dá)測試需求;

(4)滿足導(dǎo)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(jī)架、機(jī)柜的基本尺寸系列》標(biāo)準(zhǔn)，可靠性指標(biāo)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(biāo)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(jī)械連接的裝置，可以包括測試資源中并不具備的適當(dāng)激勵和負(fù)載?？紤]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(dǎo)雷達(dá)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(dǎo)雷達(dá)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(jìn)行測量;

(4)實(shí)現(xiàn)對被測末制導(dǎo)雷達(dá)的老練;

(5)將被測信號進(jìn)行梳理、歸類，分別送到相應(yīng)測試資源;

(6)將被測末制導(dǎo)雷達(dá)輸出的同步脈沖視頻信號進(jìn)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(dá)狀態(tài)顯示燈、關(guān)鍵信號監(jiān)測點(diǎn)、雷達(dá)老練控制等。后面板為與被測雷達(dá)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(dá)綜合測試儀射頻輸出口到目標(biāo)模擬器、從雷達(dá)直接到雷達(dá)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(biāo)準(zhǔn)機(jī)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(diǎn)：適配器前面板設(shè)計(jì)有關(guān)鍵信號監(jiān)測點(diǎn)，直接與雷達(dá)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(dá)的工作狀態(tài)和控制狀態(tài)。

4 軟件設(shè)計(jì)

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(dá)性能指標(biāo)的測試。

雷達(dá)控制臺軟面板：提供對雷達(dá)的手動操作功能，對雷達(dá)一般參數(shù)進(jìn)行調(diào)整和查詢，雷達(dá)狀態(tài)指示燈顯示雷達(dá)的當(dāng)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(biāo)模擬器控制器等測試資源進(jìn)行控制的虛擬界面，并對相關(guān)儀器參數(shù)進(jìn)行控制。雷達(dá)控制臺軟面板和儀器控制臺對被測試對象和測試資源進(jìn)行手動控制，完成所有手動測試項(xiàng)目。

自動測試軟面板：按測試程序?qū)δ┲茖?dǎo)雷達(dá)進(jìn)行“全過程全項(xiàng)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(xiàng)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(dǎo)雷達(dá)自動測試任務(wù)，具有體積小、結(jié)構(gòu)標(biāo)準(zhǔn)化、測試準(zhǔn)確度高、速度快，提高了雷達(dá)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(fèi)用。