0 引言

    導彈在現(xiàn)代戰(zhàn)爭中扮演著非常重要的角色，導彈發(fā)射的最終目的是精準打擊目標，完成最后一擊。而彈載計算機是導彈飛行控制系統(tǒng)的核心，是實施導彈發(fā)射和飛行控制的“指揮中樞”，其主要任務是控制導彈按預定彈道穩(wěn)定地飛行，使彈頭準確命中目標^[1]，因此彈載計算機性能的好壞直接關系到精確制導的精度和殺傷目標的概率^[2]。導彈在后期維護階段，要經(jīng)過大量的檢測和多次試運行，才能保證性能的優(yōu)良，原定性能參數(shù)一旦偏離允許值，導彈將不能擊中目標^[3]。為了提高導彈的可靠性，需要導彈出廠前完成彈載計算機各輸出信號的測試，檢測彈載計算機的性能指標是否能達到要求，為導彈的成功發(fā)射奠定基礎。

1 系統(tǒng)設計

    彈載計算機測試系統(tǒng)主要用于彈載計算機的各種功能測試，在研制階段為彈載計算機提供測試及評估環(huán)境，能極大地提高其研制效率。實現(xiàn)的基本原理是通過模擬彈載計算機的各種信號輸入，對輸出的點火信號進行判斷，從而驗證控制策略和工作時序的準確性。

    測試系統(tǒng)由機箱、顯示器、控制器、可編程電源板卡、數(shù)據(jù)采集及輸出板卡、模擬負載及信號調(diào)理板、數(shù)字接口板卡組成。系統(tǒng)采用集成化設計思路，將各種功能的PXI板卡集成在一個標準PXI機箱中，其中可編程電源板卡、數(shù)據(jù)采集及輸出板卡通過PXI總線與控制器通信，自定制的數(shù)字接口板卡通過RS422總線與控制器通信。系統(tǒng)結構圖如圖1所示。

2 系統(tǒng)硬件設計

    測試系統(tǒng)硬件結構設計如圖2所示。該系統(tǒng)包括可編程電源板卡、調(diào)理板卡、數(shù)采板卡、電阻板、數(shù)字接口板卡、彈載計算機。其中選用NI公司的PXI 4130數(shù)據(jù)輸入及輸出板卡、NI公司的PXI 6229可控電源板卡、Pickering公司的40-292-011和40-295-121兩個可控電阻板卡以及自研制的調(diào)理板卡和數(shù)字接口板卡。

    可控電源板卡為彈載計算機提供電源；可控電阻板卡為計算機輸出電源及點火信號提供模擬負載，調(diào)理板卡并對輸入信號進行調(diào)理；數(shù)據(jù)采集及輸出板卡采集計算機輸出的各種信號，并向彈載計算機輸出所需模擬信號。

    由于彈載計算機要與裝訂存儲器、同步、導引頭等多個串口進行通信，且不同串口發(fā)送數(shù)據(jù)之間要有精確的同步要求，考慮系統(tǒng)可擴展性，設計的數(shù)字接口板卡如圖3所示。

    系統(tǒng)核心芯片為FPGA芯片，利用FPGA上豐富的資源，設計多個串口，其中串口1～6通過數(shù)字隔離器、多協(xié)議收發(fā)器后，與外設通信，兼容TTL/232/422/485等多種物理接口，接口模式的選擇通過FPGA及開關陣列進行設置；串口數(shù)據(jù)之間的精確同步定時由外部觸發(fā)/同步信號輸入FPGA，利用FPGA內(nèi)部的計數(shù)器進行精確定時；串口7為RS422接口，是數(shù)字接口板與主控制器通信的接口，F(xiàn)PGA將各個串口收到的數(shù)據(jù)、時間等發(fā)送給主控制器，主控制器則將模式設置等信息通過此接口下發(fā)給FPGA。

3 系統(tǒng)軟件設計

    測試系統(tǒng)軟件程序架構是使用LabVIEW的生產(chǎn)者-消費者模型，并加以擴充形成了多級生產(chǎn)者-消費者結構，通過LabVIEW的自動多線程技術，即有多個線程在同時進行處理，線程之間的運行相互獨立，但是線程之間的控制又相互關聯(lián)，從而穩(wěn)定且高效地完成數(shù)據(jù)的采集、處理、保存等功能，程序總體結構圖如圖4所示。

3.1 系統(tǒng)初始化

    在彈載計算機測試軟件打開時，對各硬件板卡和軟件配置進行初始化，并檢測各硬件模塊是否可以正常工作。

    系統(tǒng)初始化功能是在啟動界面進行的。啟動界面采用打開VI引用的方式動態(tài)調(diào)用主程序，一個for循環(huán)生成進度條及簡介，通過自動執(zhí)行的幾個事件完成對系統(tǒng)所有硬件板卡的初始化設置，然后顯示主程序前面板，關閉啟動界面VI。

3.2 參數(shù)配置

    配置模塊主要用于完成系統(tǒng)各板卡的參數(shù)配置、引信裝訂配置、信號采集配置等測試過程中所需信息的配置，其各配置模塊功能如下：通過對電源板卡的配置模擬了熱電池的輸出，從而為彈載計算機供電；對電阻板卡的配置為導引頭和同步信號提供了模擬負載；通過對外設接口的配置模擬了計算機周邊各個模塊，與計算機完成了引信、導引頭、重力傳感器等信號的串口通信；對采集板卡的配置完成了對計算機輸出的各種信號的采集，并向彈載計算機輸出所需的轉速和溫度信號；在彈載計算機配置模塊上提供了在對應引信和控制策率下需要測試的各信號對應的起始條件、時間判據(jù)、增益等理論值，用于與最終的測試結果進行對比；當所有信息設置完成后可以根據(jù)需要將數(shù)據(jù)保存成報表。此外，系統(tǒng)為了便于之后的配置操作，也可以將各個模塊的配置信息以文件的形式保存起來。

    參數(shù)配置程序主要通過一個生產(chǎn)者-消費者結構來實現(xiàn)配置功能，用戶的具體配置操作運行于消費者模塊中，然后由生產(chǎn)者發(fā)起，通過隊列傳輸?shù)较M者中進行處理。

3.3 產(chǎn)品測試

    測試流程是系統(tǒng)的核心部分，主要用于對彈載計算機各個工作過程的測試，對測試的數(shù)據(jù)進行合理運算，將運算的理論值與對彈載計算機實際測試的數(shù)據(jù)進行對比，從而判斷彈載計算機工作的準確性。

    在測試窗口上方提供了產(chǎn)品編號、自動裝訂、循環(huán)測試等控件，目的是為了在測試過程中更加方便地實現(xiàn)測試。當需要對整個系統(tǒng)進行循環(huán)測試時，可以首先選定產(chǎn)品編號，然后設置自動裝訂，選擇循環(huán)測試和設置測試次數(shù)，這樣系統(tǒng)便可以自動地完成對一種測試產(chǎn)品的多種裝訂信息依次進行多次測量，從而達到高效、準確的測試目的。在測試界面的下方提供了策率、裝訂信息、測試次數(shù)、錯誤次數(shù)等顯示控件，用于顯示在測試過程中對應的測試信息。

    自動循環(huán)測試啟動測試流程后程序便進入兩個線程的測試與數(shù)據(jù)處理結構中，測試線程中包括彈載計算機整個工作流程中的所有測試狀態(tài)，程序自動地對所有信號進行測試。數(shù)據(jù)處理線程用于對采集的部分數(shù)據(jù)進行運算處理，然后將結果顯示在主界面上。當彈載計算機工作完成后測試也對應停止。

3.4 信號監(jiān)控

    信號監(jiān)控主要用于對彈載計算機整個工作流程中的輸入輸出信號進行監(jiān)測并將其顯示在界面上，從而保證用戶可以對彈載計算機整個工作過程的監(jiān)控。此外，和測試流程一樣，信號監(jiān)控界面也提供了對產(chǎn)品編號、自動裝訂、循環(huán)測試和測試次數(shù)功能的設定。

    信號監(jiān)控程序主要以循環(huán)結構為主，通過自動循環(huán)來達到對彈載計算機整個工作過程中各個信號采集和顯示的目的。

3.5 測試查詢

    在查看界面上提供了時間條件、型號條件、控制策率、測試結果等查詢條件，可以根據(jù)需要設定查詢條件來查看測試信息。在查詢主界面上提供的是針對某項產(chǎn)品的各個裝訂信息的目錄，當需要查詢某一測試條件下的測試結果時單擊右鍵，會提供信號采集回放、詳細測試結果和清除選中測試信息3個選項。信號采集回放界面用于將各測試結果以圖形的形式顯示出來；詳細測試結果界面用于將各測試結果以列表的形式顯示出來，此種方法會將各測試結果的各項信息(包括理論時間、實測時間、時間判據(jù)、測試結果等多項信息)顯示出來。

    當需要對測試數(shù)據(jù)進行保存時，點擊保存按鈕，數(shù)據(jù)會分類依次進入隊列，由數(shù)據(jù)存儲模塊接收，并將數(shù)據(jù)存儲在本系統(tǒng)規(guī)定的格式中便于以后的查詢。

4 測試系統(tǒng)應用驗證

    為了驗證測試系統(tǒng)的可靠性，將測試系統(tǒng)與彈載計算機相連，運行整個測試系統(tǒng)，其運行界面如圖5所示。試驗證明，通過查看整個運行界面，可以方便地看出彈載計算機的內(nèi)部彈道計算程序是否準確，例如修正參數(shù)的背景色是紅色，表示解算不對，從而防止了導彈在發(fā)射時出現(xiàn)故障，同時，不再需要太多的人力對理論點火信號與實測點火信號的計算、對比，進而判斷彈載計算機的測試策略和工作時序的準確性。該系統(tǒng)能夠達到預期的目的，具有一定的應用價值。

5 結束語

    基于LabVIEW的彈載計算機測試系統(tǒng)是為提高彈載計算機的研制效率、測試策略和工作時序的準確性而設計的。它集數(shù)據(jù)實時采集、信號分析處理、信號監(jiān)測、數(shù)據(jù)庫查詢等功能于一體，測試記錄反應了整個彈載計算機真實的工作狀態(tài)，同時，解決了驗證其測試策略和工作時序困難的問題，提供了幫助模塊，方便用戶學習參考。實踐證明，該測試系統(tǒng)性能穩(wěn)定可靠，操作界面方便，彈載計算機參數(shù)測試全面，錯誤診斷準確率高，顯著提高了其測試效率和研制效率，具有實際應用價值。另外，此測試系統(tǒng)開發(fā)中取得的經(jīng)驗，可以在其他類型的測控系統(tǒng)中應用推廣^[4]。 

參考文獻

[1] 劉志國，王仕成，鄧方林，等.基于六自由度模型的彈載計算機閉環(huán)仿真系統(tǒng)研究[J].航天控制，2005(5)：66-70.

[2] 夏克寒，許化龍.彈載計算機中的實時操作系統(tǒng)研究[J].微電子學與計算機，2004(12)：97-99，103.

[3] 梁明，陳濤.對彈載計算機進行單元測試的方法研究[J].戰(zhàn)術導彈技術，2008(3)：85-88.

[4] 何浩，李剛，張東洋，等.某型號導彈自動駕駛儀測試系統(tǒng)設計[J].測控技術，2012，31(12)：131-134.