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1、第 17卷 第2期 2002 年 3月 玲 军 鹅 空 工祖 手 陇 李报 J OURN 人 L O F N AVAL A ERONA UTICAL EN G INEERIN G IN STITUTE Va l . 17N o Z M ar. 2 0 0 2 机 载 气 象 雷 达 通 用 维 修 检 测 系 统 设 计 初晓军 (海军航空工程学院青岛分院，青岛，266041) 摘姿: 首先介绍机载气象雷达通用维修检测系统的 功能，提出基于先进虚拟仪器平台VXI 和PXI技术的设计方案，给出采用PXI 技术的通用维修检测系统的软件结构。 关链词: 机载气象留达: PXI: 虚拟仪肠: 维修检测
2、 dhf * PXI; VR instrument; maintenance 向被测系统提供外部电源、数据和信号的连接及信 号调理: 实现被测信号的转接提取，将要测试的信 号 送给 vxl 有关 模块，以 便最终显示在虚拟仪器 上。当 被测设备只是雷达某个单元， 而不是整个雷 达系统，雷达部件模拟器提供被测雷达其它分机模 图2 基于PXI技术的雷达维修检测系统 机载气象雷达通用维修检测系统采用 PXI- 1000B 机 箱，具 有8 块插卡 ( (1个系统模块和7 个 仪器模块)。 将采用定时 器、 数字 1 /0 、 多功能 v0 等模块和数字示波器及万用表等虚拟仪器模块。由 于 PXI 内
3、嵌式系统控制器，运行速度较慢， 难以 满足维修检测系统实时性需求。 通过 PXI-8330 连 接桥提供的 MXI-3 多系统扩展接口， 外接 P3/750 工控机，满足维修检测系统的 需求。 工业 控制 计算 机采 用 P3/750/1 28MB/20G/ 总第62 期初晓军: 芍 、 载气象雷达通M维修检A9 系统设计 -25 5 15.1TFT/440BX 主板/昂达 50X光驱 /3.5 寸软驱j密 封薄膜键盘/轨迹球。具有抗振动、冲击和适应高 温的特性，确保在恶劣环境中正常工作。工业控制 计算机是机载气象雷达通用维修检测系统的核心， 对整个系统实施管理、对整个检测过程进行控制、 对复
4、杂 信号进行处理， 是用户直接操作 对象。 机载气象雷达通用维修检测系统采用 PXI- 6602 定时器、PXI-6533 数字 1 /0 , PXI-6070 多功 能 l/O 等三个测试模块和 PXI-6040 数 字万用表、 PXI-5102 数字示波器两个仪器模块。 PXI-6602 定时器提供维修测试系统需要的定 时 信号，例如激励收发分机的 系统 触发 脉冲和天线 驱动器方位驱动信号、 基准信号等 等。 PXI-6533 模块为32 通道数字 1 /0 模块，提供 真实显示器或虚拟显示器按钮、多档开关的输入/ 输出量。 PXI-6070 多功能 I/0 为数字、模拟多功 能 1 /
5、0 ，提供雷达收发分机二次电 压、 显示器选钮 的输入输出量等等。 PXI-6040 数字万用表、PXI-51 02 数字示波器 模块和工控机监视器构成虚拟仪器，在对雷达进行 系统或分机自动维修检测提供波形、电压等信号显 示界面: 在对雷达分机开盖进行深度维 修，作为常 用仪器使用，在维修数据库提示下，逐步进行故障 隔离定位。 检测系统电 源用于向 被测部 件和检 测系统提供 飞机电源和等效陀螺信号 及二次电 源。 一方面提供测试系统所需各种电压: 220V 50Hz, +5V、土 15V 等，以保证 PXI 系统、工控机 等系统正常工作。 另一方面向 被测件提供航空 特种电 源: 28VDC
6、 直 流 电 源 、 28VDC或5VDC照明 电 源,115V400Hz 和 26V 400Hz 中频电源。检测系统电 源内的陀螺 模拟器向 天线驱动器提供PITCH和ROLL信号2 1 检测系统接线箱用于测试 系统与部 件模拟器或 真实被测件间的电缆转接。向被测系统提供外部电 源、数据和信号的连接及信号调理。针对多种机载 气象雷达，提供被测雷达的系 统连 接; 实现被测信 号的转接提取: 对于不同的被测件，使用相应的电 缆口 部件模拟器向被测部件提供外部数据和信号激 励的连接及检测信号的 前端调理。不同型号的气象 雷达，部件模拟器不尽相同。例如 A 雷达部件模 拟器，针对 A 雷达，向系统
7、提供虚拟收发机、显 示器、 天线信号 接入; 完成检测信号的 调理 和转接; 提供显示器需要的5 种二次电源21 RD301A 气象雷达综合侧 试仪是微波仪 $r7. 捉 供频率测量、 功率测量、 脉冲信号源、 微波信号源。 雷达维修检测分为高频和低频维修检测，本维修检 测系统之所以采用 RD301A 气象雷达综合测试仪， 而不 采用 PXI 微波信号源、 功率计、 频率计等模 块，主要由于经费限制。 3 机载气象雷达通用维修检测系统的软件结 构 系统软 件分为 主界面、系统管理、雷达检测和 虚拟仪器库四部分，如图3所示。从主界面可以 进 入系统管理、雷达系统或分机检测、虚拟仪器库子 系统。系
8、统管理包 括系统配置、测试模式 自 动或 手动选择)、数据库提示维修操作的测试记录管理 程序。 雷达检测包括系统检测 和收发机、显示器、 天线驱动器分机检测的 有关测 试程序。 虚拟仪 器库 中 包含万用表和示 波器的 控制程 序。 图3系统软件结构 A 雷达维修检测软件按四层结构设计: 测试 管理层、测试程序 层、仪器驱动层和I/0 接口 层。 测试管理层是一个带有易用操作界面、用于 管理和执行测试程序、与设备无关的测试管理环 境。它为测试系统与操作者交互、被测器件分析、 顺序测试、分支、循环等提供一个专门的 测试运行 程序。 -2 56 海 军 盆 空 工 租 学 比 学 报 2002 年
9、 第2 期 测试程序层针对被测件 而开发的功能测试模块 是一个有其特殊性的 独特的软 件组件，但许多基本 元素如数据采集与仪器控制、数据分析、结果表达 等功能对大多数测试应用来说又都是通用的。 仪器驱动层软件是真正对仪器硬件执行通讯与 控制的 软件层。 仪器驱动程 序按模块化方式链入测 试系统，有助于系统维护与扩展。 UO 接口层软件是测试系统软件的基础，用于 处理计算机与 仪器硬件间连接的低层通讯协议。 这 种层次设计，保证了系统运行的稳定性，软件便于 维护、扩展及升级换代。计算机及相关技术发展极 为迅速，当操作系统、外设仪器、数据处理算法需 要更新时，只要更换相应的软件层，系统就可无缝 移
10、植或升级，保护已有的软件投资。 A 雷达维修检测软件采用奔腾计算机运行 Windows/NT 2000 操作系统，实现了 雷达系统各分 机的 I/O，使单个雷达分机与测试系统交链后即可 组成完 整的雷达系统，产生与雷达系统工作方式完 全一致的检测环境，同时提供仪器级要求的精确测 量功能。 该系统利用 NT/2000 的抢先式多任务和 多线 程能力， 可任意增加数据交换、 处理及基于PC 的测量功能，如虚拟示波器、万用表、矩阵开关、 任意波形发生器等， 但不影响虚拟雷 达分机各类1 /O 的实时响应。该系统各虚拟分机模块可组成完整虚 拟雷达系统， 执行各 种雷达操作， 用于 测试系统(包 括适配
11、箱、电缆、测试设备) 的自 检。 测试硬件资源的管理与调度是测试软件平台的 主要功能。具体如下: PXI总 线设 备 识别 、 配 置 、 执 准(包 括P XI总 线及其扩展总线段内设备的物理地址、可编程逻辑 控制器、 硬件时钟、 触发总线、可编程仪器放大器、 自 校准电路等的管理与配置); 实现 自 校准电路与外部信号校准的切换、校准 参数的 存储及存储介质 (EEPROM. RAM) 的选 择控制; 实 现PXI 总线设备精密定时控制器、 PCI总线 控制器、PXI触发总线控制器的 编程控制; 实现对星型触发控制器的编程、星型总线及低 时滞定时脉冲起始路径的配置与管理; 实 现对 PXI
12、 系统多模块间同步时钟 信号的控 制: 实现用于 PXI 总线模块 I/O 控制的板上时基、 扫描时钟、扫描路径、 触发模式及信号 极性的 配置 与管理: 控制测试设 备与CPU的数 据交换模式(DMA. 中断、 编程 1 /0 ); 实现 PCI 总线多路 DMA 控制芯片 (ASIC) 的编程管理; 实 现PXI总线模块U O通道的 直接读写: 实 现 Windows NT/2000 中断资源的调用或中 断事件触发。 4 结 论 机载气象雷达通用维修检测系统是以故障维修 检测为主要目 的，解决传统A TE 以 检测诊断为主， 难以实现在线的直接故障维修，以及不能全系统多 部件连通系统检测的
13、问题。它区别于一般航空电 子 设备 A TE, 既可以进行单部件维修检测，又可以 完成系统配套中的维修检测，以 发现配套中的 交联 故障。使用专业维修数据库系统进行维修支持， 提 高检测深度，缩小故障定位范围， 实现在线的 板级 故障维修。机载气象雷达通用维修检测系统具有可 持续开发的特点: 通过增加其他型号气象雷达部件 模拟器和维修检测软件，使系统维修能力得到扩 展. 使用 PXI 测试模块和虚拟仪器模块，使得机 载气象雷达维修检测工作更加可靠方便， 实现净桌 面维修工作方式。在对被测件进行开盖深层维修检 测中，对故障元件实施快速定位。 PXI 总线技术提 供更高的总线传输速率， 具备只有 D 尺寸vX1才 有的星型触发总线，以及独特的定时和局部总线技 术。检测软件巧用虚拟仪器开发平台 多线程技术实 现被测件激励，实时数据采集和虚拟仪器软面板同 时进行，互不干扰。PXI 特有的 MXI 技术， 并提 供更灵活更广泛的桥接空间: 使得系统平台 具有强 大的扩展潜力，使机载气象雷达通用维修检测系统 具备可持续开发能力。 参 考 文 献: . 张效军， 刘爱 琴. PXI与vx l 总线对比 Pl国 外电子计 量 技术 ， 20 01 ,(2):34-36 2 初晓军 RDR 系列机载气象雷达IM. 西安: 西北工业大 学出版社， 1996
