基于VXI總線技術的RWR自動測試診斷系統構建

陶東香，李莉，霍立平

(1．海軍航空工程學院 青島分院? 山東 青島 266041；2．92126部隊? 福建 福州? 350007)
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0?引? 言

隨著新型電子器件在雷達告警設備(RWR)中的應用，其智能化程度越來越高，結構越來越復雜而緊湊，這大大加重了測試和診斷的難度。而在實際使用中，為保證RWR功能有效發揮，要求能對其進行以性能測試和故障診斷為主的技術保障：既能快速、準確、高精度地對設備各種參數進行測試，又能為排除故障提出指導性建議。因此，研制和開發適合RWR技術保障要求的測試診斷系統具有重要意義。

本文采用VXI總線技術組建了一個RWR自動測試診斷系統。該系統是一個以工控機為核心，以VXI總線儀器為依托，以適配器為橋梁，集控制、數據采集和處理、存儲、分析、顯示、打印于一體的系統。它既可以完成RWR整機性能、功能的測試，又能單獨對每一個外場可更換單元(LRU)進行定性和定量檢測及故障診斷。

1 系統硬件結構

本系統硬件設計思路：按照模塊化、通用化、標準化原則選用VXI總線結構，根據測試需求確定測試資源種類，依照性價比要求選擇資源型號，考慮短研制周期要求優先使用熟悉的硬件產品。在上述思路指導下，設計系統硬件結構如圖1所示。



1.1? 測控計算機

測控計算機(TCC)是系統的核心。本系統采用研華軍用加固筆記本，外設包括Agilent的USB／GPIB接口轉換器82357A、鼠標、打印機、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、易擴展、小型、輕便等特點，因而在自動檢測設備(ATE)領域得到了廣泛應用。本系統的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進行通訊；48通道TTL數字I／O模塊VM1548，用于被測RWR輸入／輸出TTL電平信號的提供／測量和適配器內繼電器的控制；4通道串口接口模塊VM6068，用于RS 422通訊信號的模擬和接收；矩陣開關E1466A用于完成各個測量通道的切換；6.5位多用表E1412A用于測量各種電壓、電阻；示波器E1428A用于測量各種視頻脈沖及SA2U同步信號的采樣；同軸開關SMP6101用于完成視頻信號的切換；脈沖／碼型發生器E8311A，用于模擬各種脈沖雷達的視頻脈沖；任意函數發生器E1445A，用于產生鋸齒波信號，驅動功率放大電路輸出具有一定電流驅動能力的X，Y偏轉信號。

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，系統選用了GPIB總線儀器作為補充，以適應被測件的特殊需求。本系統的GPIB總線儀器有：微波信號源E8257D及微波開關8766K、喇叭天線附件，用于模擬各種雷達信號；轉臺控制儀及轉臺，設置轉臺參數(轉速、轉向、旋轉)以轉動被測件，達到測量RWR測向誤差的目的。

1.4接口適配器

接口適配器(TUA)是被測RWR信號的預處理和轉接裝置，完成被測件與VXI總線儀器、GPIB總線儀器及附件接口的機械、電氣連接。接口適配器主要由電源組件、信號調理板、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RWR、微波開關等提供電源；信號調理板主要完成各種VXI模塊資源信號的放大、匹配、調理；資源分配板將各VXI模塊資源分配至適配器前面板的被測件接口及信號調理板中。繼電器控制板主要完成對七種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件的測試電纜；第四種是附件連接電纜。

2 系統軟件設計

系統軟件部分以Windows XP為操作系統、以GPTS 3.0為測試程序開發和運行環境、以INCON 2.0為故障診斷推理平臺進行設計，負責完成測試和診斷流程的管理、程序的運行、數據的分析、結果的記錄等功能。系統軟件采用模塊化設計，主要包括：系統管理模塊、系統自檢自校模塊、性能功能測試模塊、故障診斷模塊、儀器驅動模塊、數據庫與知識庫模塊、交互式操作手冊模塊等，其軟件結構如圖2所示。



系統管理模塊：負責進行系統用戶的身份驗證、管理、狀態的設置、各程序模塊的調度等功能，是各個功能模塊的管理中心。

系統自檢自校模塊：主要完成系統構造檢查、儀器自檢控制、信號轉接中樞邏輯可靠性和準確性檢查以及檢測接口連接可靠性檢查。

性能功能測試模塊：完成RWR、整機及各LRU性能、功能指標的測試，它是決定測試是否滿足需求、測試結果是否準確可靠的重要因素。性能功能測試模塊采用面向信號的ATLAS標準化測試語言編寫，TPS(測試程序集)開發較規范，通用性、兼容性好，與硬件平臺無關。

儀器驅動模塊：測試程序與系統物理儀器的橋梁。主要包括：類儀器虛擬資源驅動、類儀器ACM驅動、IVI儀器驅動。類儀器虛擬資源驅動用于控制某一類儀器(如DMM類儀器)的共同行為方式，是用COM實現的DLL形式的軟件模塊。它的主要功能是將ATLAS程序對測試需求的描述轉換為對儀器的設置。類儀器ACM驅動是針對某類儀器的軟件模塊，它將類儀器虛擬資源驅動對儀器的設置傳遞給IVI驅動層。IVI驅動用于實現與物理儀器的交互，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網絡、模糊邏輯、專家系統的推理方法，實現了故障診斷的智能化。

數據庫與知識庫模塊：用于保存軟件要用到的各種數據，包括專家系統中的領域知識、測試數據及分析結果等。系統中的數據庫包括專家知識庫、測量結果數據庫、診斷結果數據庫、用戶權限數據庫、系統日志數據庫等。

交互式操作手冊模塊：用于用戶自我培訓、鞏固性學習、信息查詢，使用方便、靈活。

3 系統測試診斷流程

根據RWR的特點和用戶需求，本系統采用了并行分級的測試思想。用戶可根據需要選擇進行整機性能測試還是LRU測試。第一級對整機進行性能和功能測試和診斷，故障定位到LRU；第二級對LRU進行功能、性能測試和診斷，故障定位到內場可更換單元(SRU)，LRU接口信息豐富的可定位到功能電路，個別可定位到元件級。圖3為RWR的測試診斷流程。



測試診斷流程如下：

(1)開機，用戶身份驗證。

(2)系統自檢。系統自檢通過，進入RWR測試環境，用戶可選擇進行整機指標測試還是LRU測試。若系統自檢失敗，啟動系統自校功能對系統進行軟件校準。校準完成后，再次進行系統自檢。

(3)若用戶選擇整機測試，系統將提示用戶連接整機測試電纜。

(4)啟動RWR的BIT(機內檢測)功能，并將自檢結果輸入系統。

(5)RWR自檢通過后，用戶可靈活選擇整機測試項目和測試次數，設定后系統自動逐一測量。

(6)根據整機指標測試結果判斷RWR性能是否符合要求。若指標符合要求，給出RWR功能、性能正常的結論，輸出測試結果，測試結束；若指標不符合要求，則進行LRU測試。

(7)若第(4)步中RWR、BIT報告有故障，則略過整機測試，直接進行LRU測試。LRU測試包括測向接收機、連續波接收機、指令信號接收機、數字分析器、字符顯示器、控制盒、電源濾波器等測試。

(8)進行測向接收機測試時，用戶可靈活選擇測試項目和測試次數，設定后系統自動逐一測量。若指標正常，給出測向接收機正常的結論，測試結束；若指標不正常，則調入相應故障診斷軟件進行診斷，給出診斷結果和指導維修的專家建議。

(9)其他LRU測試方法同(8)。

4 結? 語

基于VXI總線的RWR自動測試診斷系統的設計，從技術方案的確立、硬件集成到軟件開發等方面都遵從了通用性、標準化、模塊化的設計思想，它具有很強的通用性、開放性，可根據用戶需要進行功能擴展。若要實現對其他同類被測對象的測試和故障診斷，則只需設計相應的接口適配器、編寫相應的測試和故障診斷程序。實踐表明，該系統用戶界面友好、操作方便，可對RWR各種功能、性能參數快速、準確地測試，并依據測試數據，進行故障診斷，進而給出維修策略，大大提高了測試和排故效率，節省了維護保障費用，具有較高的軍事和經濟價值。