某型末制导雷达自动测试系统设计

摘要：介绍了基于GPIB总线和RS-422接口协议的自动测试系统设计，从硬件和软件两个方面详细说明了系统的设计方法，系统具有模块化、层次化和开放式的特点，便于维护和升级。阐述了硬件部分的组成、设计方法和适配器。软件部分采用面向对象、可视化设计的快速应用开发软件平台Labwindos／cvi和VC++完成编辑、编译、连接、调试等开发。该自动测试系统大大提高了设备测试的效率和可靠性。
关键词：自动测试系统；末制导雷达；GPIB；RS-422接口协议

0 引言
    末制导雷达是反舰导弹制导系统的关键部件之一，其性能的优劣直接影响到导弹的战术和技术指标，其技术复杂、故障率最高、维修保障任务较繁重。目前导弹末制导雷达测试设备基本上是与各型号末制导雷达相对应的专用配套设备，相互之间不通用，测试方法、手段不同，给军方使用维护及修理带来严重困难，降低了导弹的技术保障效率。针对通用化、自动化末制导雷达测试设备的迫切需要和装备发展的
“通用化、系列化、模块化”要求，采用现代测控技术，研制末制导雷达通用检测系统。测试软件、适配器、目标模拟器和被测试对象相对应，在不动通用设备资源的情况下可以最大化的发挥自动测试设备的功效。实现末制导雷达通用化，节省经费投入，提高测控系统可靠性，从而提高军方技术保障水平和保障效率，具有十分紧迫的现实意义和长远的战略意义。

1 接口总线
1．1 GPIB总线
    GPIB又称为IEEE488或HP-IB，最早由HP公司提出。GPIB系统为了进行有效的信息传输，要求三种不同的元素：听者、讲者和控者。其数据传输采用位并行，字节串行，双向挂钩和双向异步的方式进行。总线共24条，可分为三类：16条信号线、1条屏蔽线、7条地线。信号线分为三组：第一组是8位的数据总线，用于传输数据、命令或状态字；第二组是接口管理总线，由5条信号线组成(ATN，IFC，REN，SRQ，EOI)，用于控制总线进程，起总线指挥作用；第三组是三条挂钩线(DAV，NRFD，NDAC)，用于数据的通信联络，保证异步传送顺利进行。支持十种基本的接口功能，包括控者、讲者、扩大讲者、听者、扩大听者、源者挂钩、受者挂钩、服务请求、远地本地、并行查询、器件触发和器件清除功能。
1．2 RS-422接口协议
    RS-422标准全称是“平衡电压数字接口电路的电气特性”。由于接收器采用高输入阻抗和发送驱动器比RS232更强的驱动能力，故允许在相同传输线上连接多个接收节点，最多可接10个节点。即一个主设备(Master)，其余为从设备(salve)，从设备之间不能通信，所以RS-422支持点对多的双向通信。接收器输入阻抗为4 k，故发端最大负载能力是10×4 k+100 Ω(终接电阻)。RS-422的最大传输距离为4 000英尺(约1 219米)，最大传输速率为10 Mb／s。其平衡双绞线的长度与传输速率成反比，在100 kb／s速率以下，才可能达到最大传输距离。只有在很短的距离下才能获得最高速率传输。一般100米长的双绞线上所能获得的最大传输速率仅为1 Mb／s。

2 总体设计
2．1 系统组成
    末制导雷达通用检测系统是一套综合化、数字化、通用化的总线式自动检测系统，由硬件平台、软件平台和测试程序集TPS(含测试程序TP、接口适配器TUA)等组成，如图1所示。

    系统采用IEEE488总线方式，测控计算机是系统的控制中心，它通过IEEE488总线电缆把全部测试资源连成一体，通过测试软件控制测试资源，实现对雷达的自动测试、自动诊断过程。测试资源有二类：通用测试资源和专用测试资源。通用测试资源为通用货架产品，如信号源、示波器等，一般选用IEEE488总线产品；专用资源为市场上无法买到的自研专用设备，如适配器、目标模拟器及控制器、微波暗箱等。对程控设备尽量选用IEEFA88总线设备。

    系统主要有测控计算机、测试平台、电源系统及目标模拟器构成。测控计算机由计算机主机及显示器、键盘、鼠标器、打印机等外围设备组成；电源系统采用～220 V，50 Hz供电输出直流28．5 V；测试平台包括，计算机主机内含GPIB总线控制卡、422总线通信卡、适配器、数据采集卡、示波器、万用表和信号源；目标传感器包括十字架和目标模拟器。
2．2 设计基本原则
    (1)达到“标准化、通用化、系列化”的要求，以适应未来发展的需要；
    (2)测试流程满足修理厂对两型末制导雷达工厂维修的需求，不能照搬技术准备阵地的测试流程；
    (3)最大限度地采用成熟技术和通用化设备，确保系统的可靠性和维修性；
    (4)系统设备的通用化和小型化相结合，力求小型化；
    (5)采用机动化便携箱结构，满足转场使用的要求；
    (6)设备操作使用简便，人机界面良好，使用方便。

3 硬件设计
3．1 连接方式选择
    适配器连接模式，对于测试资源种类较多，测试信号数量和种类较多的检测系统，可以选择通过测试适配器将测试资源与被测对象连接起来。测试适配器起到一个信号梳理、汇总和简单处理的作用。被测对象测试接口的信号在适配器内部进行汇总、分类和简单处理后，分别送到相应的测试资源。与直接连接模式相比较，连接关系简单。测试适配器与测试资源之间的连接关系是固定的，使用时只需要根据被测对象，选择测试适配器，并将测试适配器与被测对象连接，即可实现被测对象与测试资源的连接。对与中规模的检测系统和被测对象较少的情况适合采用适配器连接模式。
3．2 硬件平台
3．2．1 硬件平台组成
    硬件平台由测控计算机、供电控制系统、测试资源、测试适配器和一些辅助设备组成，如图3所示。

3．2．2 系统数字总线
    检测系统内部采用GHB总线。GPIB总线符合IEEE488．2-1992要求，用于系统内主控计算机与测试资源之间的总线控制。另有RS-422接口协议用于检测系统与被测雷达之间的总线通信。测控计算机内置高性能GIPB卡，引出GPIB总线口，直接控制GPIB测试资源。

3．2．3 测控计算机(TCC)
    测控计算机由计算机主机及显示器、键盘、鼠标器、打印机等外围设备组成。计算机主机内含GPIB总线控制卡、422总线通信卡等。计算机主机内置物理备份硬盘，该硬盘区别于一般逻辑硬盘。它预装操作系统和测试软件，当系统盘出现问题后，可将备份硬盘转换成系统盘。测控计算机是检测系统的测试控制中心，主要承担如下功能：
    (1)提供GPIB总线接口通讯；
    (2)计算机资源管理；
    (3)测试资源的管理；
    (4)测试程序(TPS)的调度管理；
    (5)测试数据记录、存储、打印输出。
3．2．4 测试资源选型原则
    (1)程控接口应为GPIB总线接口；
    (2)控制命令应符合IEEE488．2标准；
    (3)测试精度满足末制导雷达测试需求；
    (4)满足导引头测试需求，综合权衡确定型号和数量。
3．2．5 测试设备
    测试资源主要由通用测试设备和专用测试设备两类设备构成。
    通用测试设备：指市场可选择的货架产品，主要选择GPIB总线形式的产品。通用测试设备的结构应符合GJB100-86《机架、机柜的基本尺寸系列》标准，可靠性指标应满足系统要求。
    专用测试设备：专用测试设备是指专门用于某些特定参数测量、模拟、控制的设备，是专业设备，是非货架产品，必须配套研制。

    除上述总线式设备外，测试资源构成中还包含微波暗箱、喇叭天线、目标模拟器、微波电缆等非程控设备。

3．3 测试接口适配器(TUA)
    测试接口适配器的全称是被测单元适配器Test Unit Adapter(TUA)。
3．3．1 适配器功能
    适配器是被测对象与测试资源之间提供电子、电气和机械连接的装置，可以包括测试资源中并不具备的适当激励和负载。考虑成本因素，检测系统不采用阵列接口形式，而是测试资源通过适配器直接与测试对象连接，测试适配器除提供连接通道以外，还完成如下功能：
    (1)检测系统的TTL电平输出信号直接驱动适配器内部的继电器阵列，发出28．5 v／空、地／空、28．5 v／地等形式的控制指令；
    (2)被测末制导雷达发出的28．5 V／空、地／空等状态指令在适配器内部转换为TTL电平形式，由检测系统内的数字I／O检测；
    (3)被测末制导雷达输出的多路直流电源电压信号、模拟量信号在适配器内部通过开关阵列选通，送到数字电压表进行测量；
    (4)实现对被测末制导雷达的老练；
    (5)将被测信号进行梳理、归类，分别送到相应测试资源；
    (6)将被测末制导雷达输出的同步脉冲视频信号进行电平变换，将其变换为示波器和微波信号源脉冲触发需要的电平形式。
3．3．2 适配器结构
    适配器的前面板为雷达状态显示灯、关键信号监测点、雷达老练控制等。后面板为与被测雷达和测试资源连接端口；考虑到线路损耗因素，测试信号和视频信号通过适配器转接，微波信号不通过适配器转接，而是直接从雷达综合测试仪射频输出口到目标模拟器、从雷达直接到雷达综合测试仪射频输入口连接。测试适配器采用高度4U的19寸标准机箱，后面板通过连接器接检测系统的测试资源，前面板包括：关键信号监测点：适配器前面板设计有关键信号监测点，直接与雷达检测接口的信号相连，不通过任何处理和转接，用于地面直接检测雷达的工作状态和控制状态。

4 软件设计
    该系统选择WINXP作为操作系统；选择Lab-Windows／CVI和VC++作为主控程序和检测程序开发工具，完成对被测雷达性能指标的测试。
    雷达控制台软面板：提供对雷达的手动操作功能，对雷达一般参数进行调整和查询，雷达状态指示灯显示雷达的当前的工作状态。
    仪器控制软面板：对电压表、信号源、示波器、目标模拟器控制器等测试资源进行控制的虚拟界面，并对相关仪器参数进行控制。雷达控制台软面板和仪器控制台对被测试对象和测试资源进行手动控制，完成所有手动测试项目。
    自动测试软面板：按测试程序对末制导雷达进行“全过程全项目自动测”顺序测试，测试人员在自动测试前不但可以选择自动测试项目的数目和测试流程，还可以暂停和中止测试过程。因而提高了系统自动测试过程的灵活性，方便了用户对意外事件的处理。
    数据管理软件面板：完成对测试数据的处理，分析，保存、查询及打印等；
    系统帮助面板：完成对测试系统的说明，使用方法，测试步骤，软件常见故障的排故障等。

5 结束语
    本通用自动测试系统完成4种不同体制末制导雷达自动测试任务，具有体积小、结构标准化、测试准确度高、速度快，提高了雷达系统的维修性和保障性，增加战备完好率和任务成功率，降低系统的维修保障费用。