一種遙測(cè)設(shè)備自動(dòng)化標(biāo)定系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種遙測(cè)設(shè)備自動(dòng)化標(biāo)定系統(tǒng)，屬于遙測(cè)設(shè)備測(cè)試技術(shù)，包括人機(jī)交互接口、標(biāo)定信號(hào)模擬系統(tǒng)、矩陣開(kāi)關(guān)、信號(hào)遙測(cè)設(shè)備、數(shù)據(jù)采集/接收單元、儀器控制單元、數(shù)據(jù)處理平臺(tái)、軟件控制平臺(tái)，本發(fā)明通過(guò)數(shù)據(jù)分析處理的方法估計(jì)出輸出信號(hào)。將輸出信號(hào)與標(biāo)定信號(hào)模擬系統(tǒng)輸入的基準(zhǔn)信號(hào)作比較，擬合傳輸曲線，并計(jì)算出系統(tǒng)傳遞函數(shù)和傳輸精度，生成數(shù)據(jù)表格來(lái)記錄各通道傳輸數(shù)據(jù)和特性函數(shù)。本發(fā)明是能根據(jù)用戶需求，自動(dòng)測(cè)試直流，交流信號(hào)通道傳輸系數(shù)的系統(tǒng)。該系統(tǒng)基于虛擬儀器平臺(tái)，能快速準(zhǔn)確地用于不同型號(hào)遙測(cè)設(shè)備通道傳輸系數(shù)的測(cè)試，可以直觀清晰地獲得待測(cè)試設(shè)備的傳輸通道模型，為不同外部環(huán)境下，遙測(cè)設(shè)備傳輸通道的校正提供依據(jù)。
【專利說(shuō)明】一種遙測(cè)設(shè)備自動(dòng)化標(biāo)定系統(tǒng)

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種基于LabWindows/CVI軟件平臺(tái)的遙測(cè)設(shè)備自動(dòng)化標(biāo)定系統(tǒng),屬于遙測(cè)設(shè)備測(cè)試技術(shù)。

【背景技術(shù)】
[0002]目前國(guó)內(nèi)遙測(cè)設(shè)備研制生產(chǎn)單位均采用人工或半自動(dòng)的方式進(jìn)行測(cè)試，該測(cè)試方式已經(jīng)無(wú)法滿足越來(lái)越復(fù)雜的遙測(cè)系統(tǒng)的測(cè)試需求，具體體現(xiàn)為以下幾個(gè)問(wèn)題:
[0003]I)僅適用于遙測(cè)信號(hào)路數(shù)少、類型少和傳輸精度要求低的簡(jiǎn)單型號(hào)遙測(cè)設(shè)備的測(cè)試。測(cè)試過(guò)程非常復(fù)雜,2?3個(gè)測(cè)試人員要花費(fèi)數(shù)個(gè)小時(shí)才能完成完整的測(cè)試。
[0004]2)往往需要多個(gè)人員分工測(cè)試，每個(gè)測(cè)試人員必須掌握各種信號(hào)參數(shù)的直接或間接測(cè)量方法，并對(duì)各種測(cè)量結(jié)果進(jìn)行判讀和手工記錄，測(cè)試準(zhǔn)確性受人為因素影響大，難以形成標(biāo)準(zhǔn)化測(cè)試；
[0005]3)無(wú)法進(jìn)行遙測(cè)通道傳輸系數(shù)標(biāo)定，只能根據(jù)硬件電路設(shè)計(jì)使用理論估計(jì)值。由于沒(méi)有考慮不同批次遙測(cè)艙以及不同遙測(cè)通道之間的差異性，各遙測(cè)通道傳輸精度的測(cè)試結(jié)果不夠真實(shí)、準(zhǔn)確。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]發(fā)明目的:為了克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的不足，本發(fā)明提供一種遙測(cè)設(shè)備自動(dòng)化標(biāo)定系統(tǒng)，本系統(tǒng)能根據(jù)用戶需求，自動(dòng)測(cè)試直流，交流信號(hào)通道傳輸系數(shù)的系統(tǒng)，能快速準(zhǔn)確地用于不同型號(hào)遙測(cè)設(shè)備通道傳輸系數(shù)的測(cè)試，可以直觀清晰地獲得待測(cè)試設(shè)備的傳輸通道模型，為不同外部環(huán)境下，遙測(cè)設(shè)備傳輸通道的校正提供依據(jù)。
[0007]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案為:一種遙測(cè)設(shè)備自動(dòng)化標(biāo)定系統(tǒng)，包括:
[0008]人機(jī)交互接口，所述人機(jī)交互接口用于用戶參數(shù)的輸入，并將該用戶參數(shù)傳送給軟件控制平臺(tái)，所述用戶參數(shù)包括待測(cè)通道設(shè)定，待測(cè)方式設(shè)定，標(biāo)定模式以及對(duì)待測(cè)通道所需要的信號(hào)源進(jìn)行設(shè)定；
[0009]標(biāo)定信號(hào)模擬系統(tǒng)，所述標(biāo)定信號(hào)模擬系統(tǒng)用于根據(jù)從儀器控制單元接收的待測(cè)通道所需要的信號(hào)源參數(shù)和標(biāo)定模式產(chǎn)生對(duì)應(yīng)的基準(zhǔn)信號(hào)，并將該基準(zhǔn)信號(hào)通過(guò)矩陣開(kāi)關(guān)接入信號(hào)遙測(cè)設(shè)備的人機(jī)交互接口 ；所述標(biāo)定信號(hào)模擬系統(tǒng)包括提供直流電平的可編程精密電源和提供交流信號(hào)的函數(shù)信號(hào)發(fā)生器；
[0010]矩陣開(kāi)關(guān)，所述矩陣開(kāi)關(guān)用于根據(jù)儀器控制單元發(fā)出的待測(cè)通道選擇控制信息控制標(biāo)定信號(hào)模擬系統(tǒng)和信號(hào)遙測(cè)設(shè)備之間的信號(hào)通道連接的切換，形成待測(cè)通道，該待測(cè)通道用于標(biāo)定信號(hào)模擬系統(tǒng)和信號(hào)遙測(cè)設(shè)備之間信號(hào)的傳輸；
[0011]信號(hào)遙測(cè)設(shè)備，所述信號(hào)遙測(cè)設(shè)備用于接收矩陣開(kāi)關(guān)待測(cè)通道發(fā)出的信號(hào)，并將信號(hào)加至載波上，同時(shí)將該載波信號(hào)發(fā)送至數(shù)據(jù)采集/接收單元；
[0012]數(shù)據(jù)采集/接收單元，所述數(shù)據(jù)采集/接收單元用于接收信號(hào)遙測(cè)設(shè)備發(fā)出的載波信號(hào)，并將其解調(diào)后傳輸至數(shù)據(jù)處理平臺(tái)；
[0013]儀器控制單元，所述儀器控制單元用于軟件控制平臺(tái)傳送的用戶參數(shù)信息的接收，并將其中的待測(cè)通道所需要的信號(hào)源信息傳送給標(biāo)定信號(hào)模擬系統(tǒng)；用于接收軟件控制平臺(tái)傳送的待測(cè)通道選擇控制信息，并將該待測(cè)通道選擇控制信息發(fā)送給矩陣開(kāi)關(guān)；用于接收軟件控制平臺(tái)傳送的自檢信息、初始化儀器、檢測(cè)儀器的工作狀態(tài)；用于接收軟件控制平臺(tái)傳送的模式信息，根據(jù)模式信息選擇儀器直流標(biāo)定模式或者交流標(biāo)定模式，并將選定的標(biāo)定模式傳送給標(biāo)定信號(hào)模擬系統(tǒng)；
[0014]數(shù)據(jù)處理平臺(tái)，所述數(shù)據(jù)處理平臺(tái)用于對(duì)數(shù)據(jù)采集接收單元采集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，所述數(shù)據(jù)處理包括通過(guò)接收數(shù)據(jù)和產(chǎn)生信號(hào)的對(duì)比、進(jìn)行通道傳輸曲線的繪制、傳輸方程的擬合、產(chǎn)生標(biāo)定數(shù)據(jù)表格的處理；根據(jù)傳輸方程的擬合計(jì)算出系統(tǒng)的傳遞函數(shù)和傳輸精度；所述標(biāo)定數(shù)據(jù)表格用于記錄各通道傳輸數(shù)據(jù)和特性函數(shù)；并將通道傳輸曲線的繪制、傳輸方程的擬合、標(biāo)定數(shù)據(jù)表格、傳遞函數(shù)、傳輸精度信息發(fā)送給軟件控制平臺(tái)；
[0015]軟件控制平臺(tái)，所述軟件控制平臺(tái)用于接收人機(jī)交互接口輸入的用戶參數(shù)信息，并將該用戶參數(shù)信息中的待測(cè)通道所需要的信號(hào)源傳遞給儀器控制單元；根據(jù)待測(cè)通道設(shè)定信息產(chǎn)生選擇矩陣開(kāi)關(guān)的其中的一個(gè)或多個(gè)通道作為待測(cè)通道選擇控制信息，并將該待測(cè)通道選擇控制信息發(fā)送給儀器控制單元；用于根據(jù)用戶參數(shù)信息產(chǎn)生自檢信號(hào)，并將該信號(hào)傳送給儀器控制單元；用于根據(jù)用戶參數(shù)信息產(chǎn)生模式信息，并將該模式信息傳送給儀器控制單元；用于接收數(shù)據(jù)處理平臺(tái)傳送的通道傳輸曲線的繪制、傳輸方程的擬合、以及傳輸精度并將上述結(jié)果存儲(chǔ)于標(biāo)定數(shù)據(jù)文件中。
[0016]進(jìn)一步地:還包括通道標(biāo)定模式模塊，所述通道標(biāo)定模式模塊包括多通道標(biāo)定模式模塊和單通道標(biāo)定模式模塊，所述多通道標(biāo)定模式模塊用于用戶通過(guò)人機(jī)交互接口輸入兩個(gè)以上的待測(cè)通道以及各待測(cè)通道所需要的信號(hào)源參數(shù)，其測(cè)試方法如下；系統(tǒng)根據(jù)各待測(cè)通道測(cè)試結(jié)果分別生成其對(duì)應(yīng)的通道傳輸曲線的繪制、傳輸方程的擬合、通道傳輸精度信息，上述信息被遙測(cè)設(shè)備自動(dòng)化標(biāo)定系統(tǒng)自動(dòng)保存于標(biāo)定數(shù)據(jù)文件中；然后用戶將保存于標(biāo)定數(shù)據(jù)文件的各待測(cè)通道生成的上述信息載入遙測(cè)設(shè)備自動(dòng)化標(biāo)定系統(tǒng)，進(jìn)行單個(gè)通道的復(fù)播，查看結(jié)果是否正確，完成標(biāo)定流程；
[0017]所述單通道標(biāo)定模式模塊用于用戶通過(guò)人機(jī)交互接口輸入一個(gè)需要待測(cè)通道以及待測(cè)通道所需要的信號(hào)源，其測(cè)試方法如下；系統(tǒng)根據(jù)待測(cè)通道及其對(duì)應(yīng)的信號(hào)源生成其對(duì)應(yīng)的通道傳輸曲線的繪制、傳輸方程的擬合、通道傳輸精度信息，上述信息被遙測(cè)設(shè)備自動(dòng)化標(biāo)定系統(tǒng)自動(dòng)保存于標(biāo)定數(shù)據(jù)文件中；然后用戶將保存于標(biāo)定數(shù)據(jù)文件的各待測(cè)通道生成的上述信息載入遙測(cè)設(shè)備自動(dòng)化標(biāo)定系統(tǒng)，進(jìn)行單個(gè)通道的復(fù)播，查看結(jié)果是否正確，完成標(biāo)定流程。
[0018]優(yōu)選的:所述標(biāo)定信號(hào)模擬系統(tǒng)包括提供直流電平的可編程精密電源和函數(shù)信號(hào)發(fā)生器。
[0019]優(yōu)選的:所述傳遞函數(shù)的估計(jì)方法為:
[0020]第一步，通過(guò)發(fā)送端和接收端信號(hào)曲線逆合獲得該通道傳遞函數(shù)的多項(xiàng)表達(dá)式f (χ):
[0021]f (χ) = kgx^^x^k^+ko = y (3)
[0022]其中，發(fā)送端信號(hào)的樣值為:X = X1, x2,...，xN(I)
[0023]接收端信號(hào)的樣值為:Y = yi，y2，...，yN(2)
[0024]第二步，根據(jù)發(fā)送端信號(hào)和傳遞函數(shù)關(guān)系式，估計(jì)標(biāo)準(zhǔn)偏差Λ和相關(guān)系數(shù)P:

【權(quán)利要求】
1.一種遙測(cè)設(shè)備自動(dòng)化標(biāo)定系統(tǒng)，其特征在于，包括: 人機(jī)交互接口，所述人機(jī)交互接口用于用戶參數(shù)的輸入，并將該用戶參數(shù)傳送給軟件控制平臺(tái)，所述用戶參數(shù)包括待測(cè)通道設(shè)定，待測(cè)方式設(shè)定，標(biāo)定模式以及對(duì)待測(cè)通道所需要的信號(hào)源進(jìn)行設(shè)定； 標(biāo)定信號(hào)模擬系統(tǒng)，所述標(biāo)定信號(hào)模擬系統(tǒng)用于根據(jù)從儀器控制單元接收的待測(cè)通道所需要的信號(hào)源參數(shù)和標(biāo)定模式產(chǎn)生對(duì)應(yīng)的基準(zhǔn)信號(hào)，并將該基準(zhǔn)信號(hào)通過(guò)矩陣開(kāi)關(guān)接入信號(hào)遙測(cè)設(shè)備的人機(jī)交互接口 ；所述標(biāo)定信號(hào)模擬系統(tǒng)包括提供直流電平的可編程精密電源和提供交流信號(hào)的函數(shù)信號(hào)發(fā)生器； 矩陣開(kāi)關(guān) ，所述矩陣開(kāi)關(guān)用于根據(jù)儀器控制單元發(fā)出的待測(cè)通道選擇控制信息控制標(biāo)定信號(hào)模擬系統(tǒng)和信號(hào)遙測(cè)設(shè)備之間的信號(hào)通道連接的切換，形成待測(cè)通道，該待測(cè)通道用于標(biāo)定信號(hào)模擬系統(tǒng)和信號(hào)遙測(cè)設(shè)備之間信號(hào)的傳輸； 信號(hào)遙測(cè)設(shè)備，所述信號(hào)遙測(cè)設(shè)備用于接收矩陣開(kāi)關(guān)待測(cè)通道發(fā)出的信號(hào)，并將信號(hào)加至載波上，同時(shí)將該載波信號(hào)發(fā)送至數(shù)據(jù)采集/接收單元； 數(shù)據(jù)采集/接收單元，所述數(shù)據(jù)采集/接收單元用于接收信號(hào)遙測(cè)設(shè)備發(fā)出的載波信號(hào)，并將其解調(diào)后傳輸至數(shù)據(jù)處理平臺(tái)； 儀器控制單元，所述儀器控制單元用于軟件控制平臺(tái)傳送的用戶參數(shù)信息的接收，并將其中的待測(cè)通道所需要的信號(hào)源信息傳送給標(biāo)定信號(hào)模擬系統(tǒng)；用于接收軟件控制平臺(tái)傳送的待測(cè)通道選擇控制信息，并將該待測(cè)通道選擇控制信息發(fā)送給矩陣開(kāi)關(guān)；用于接收軟件控制平臺(tái)傳送的自檢信息、初始化儀器、檢測(cè)儀器的工作狀態(tài)；用于接收軟件控制平臺(tái)傳送的模式信息，根據(jù)模式信息選擇儀器直流標(biāo)定模式或者交流標(biāo)定模式，并將選定的標(biāo)定模式傳送給標(biāo)定信號(hào)模擬系統(tǒng)； 數(shù)據(jù)處理平臺(tái)，所述數(shù)據(jù)處理平臺(tái)用于對(duì)數(shù)據(jù)采集接收單元采集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，所述數(shù)據(jù)處理包括通過(guò)接收數(shù)據(jù)和產(chǎn)生信號(hào)的對(duì)比、進(jìn)行通道傳輸曲線的繪制、傳輸方程的擬合、產(chǎn)生標(biāo)定數(shù)據(jù)表格的處理；根據(jù)傳輸方程的擬合計(jì)算出系統(tǒng)的傳遞函數(shù)和傳輸精度；所述標(biāo)定數(shù)據(jù)表格用于記錄各通道傳輸數(shù)據(jù)和特性函數(shù)；并將通道傳輸曲線的繪制、傳輸方程的擬合、標(biāo)定數(shù)據(jù)表格、傳遞函數(shù)、傳輸精度信息發(fā)送給軟件控制平臺(tái)； 軟件控制平臺(tái)，所述軟件控制平臺(tái)用于接收人機(jī)交互接口輸入的用戶參數(shù)信息，并將該用戶參數(shù)信息中的待測(cè)通道所需要的信號(hào)源傳遞給儀器控制單元；根據(jù)待測(cè)通道設(shè)定信息產(chǎn)生選擇矩陣開(kāi)關(guān)的其中的一個(gè)或多個(gè)通道作為待測(cè)通道選擇控制信息，并將該待測(cè)通道選擇控制信息發(fā)送給儀器控制單元；用于根據(jù)用戶參數(shù)信息產(chǎn)生自檢信號(hào)，并將該信號(hào)傳送給儀器控制單元；用于根據(jù)用戶參數(shù)信息產(chǎn)生模式信息，并將該模式信息傳送給儀器控制單元；用于接收數(shù)據(jù)處理平臺(tái)傳送的通道傳輸曲線的繪制、傳輸方程的擬合、以及傳輸精度并將上述結(jié)果存儲(chǔ)于標(biāo)定數(shù)據(jù)文件中。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的遙測(cè)設(shè)備自動(dòng)化標(biāo)定系統(tǒng)，其特征在于:還包括通道標(biāo)定模式模塊，所述通道標(biāo)定模式模塊包括多通道標(biāo)定模式模塊和單通道標(biāo)定模式模塊，所述多通道標(biāo)定模式模塊用于用戶通過(guò)人機(jī)交互接口輸入兩個(gè)以上的待測(cè)通道以及各待測(cè)通道所需要的信號(hào)源參數(shù)，其測(cè)試方法如下；系統(tǒng)根據(jù)各待測(cè)通道測(cè)試結(jié)果分別生成其對(duì)應(yīng)的通道傳輸曲線的繪制、傳輸方程的擬合、通道傳輸精度信息，上述信息被遙測(cè)設(shè)備自動(dòng)化標(biāo)定系統(tǒng)自動(dòng)保存于標(biāo)定數(shù)據(jù)文件中；然后用戶將保存于標(biāo)定數(shù)據(jù)文件的各待測(cè)通道生成的上述信息載入遙測(cè)設(shè)備自動(dòng)化標(biāo)定系統(tǒng)，進(jìn)行單個(gè)通道的復(fù)播，查看結(jié)果是否正確，完成標(biāo)定流程； 所述單通道標(biāo)定模式模塊用于用戶通過(guò)人機(jī)交互接口輸入一個(gè)需要待測(cè)通道以及待測(cè)通道所需要的信號(hào)源，其測(cè)試方法如下；系統(tǒng)根據(jù)待測(cè)通道及其對(duì)應(yīng)的信號(hào)源生成其對(duì)應(yīng)的通道傳輸曲線的繪制、傳輸方程的擬合、通道傳輸精度信息，上述信息被遙測(cè)設(shè)備自動(dòng)化標(biāo)定系統(tǒng)自動(dòng)保存于標(biāo)定數(shù)據(jù)文件中；然后用戶將保存于標(biāo)定數(shù)據(jù)文件的各待測(cè)通道生成的上述信息載入遙測(cè)設(shè)備自動(dòng)化標(biāo)定系統(tǒng)，進(jìn)行單個(gè)通道的復(fù)播，查看結(jié)果是否正確，完成標(biāo)定流程。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的遙測(cè)設(shè)備自動(dòng)化標(biāo)定系統(tǒng)，其特征在于:所述標(biāo)定信號(hào)模擬系統(tǒng)包括提供直流電平的可編程精密電源和函數(shù)信號(hào)發(fā)生器。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的遙測(cè)設(shè)備自動(dòng)化標(biāo)定系統(tǒng)，其特征在于:所述傳遞函數(shù)的估計(jì)方法為: 第一步，通過(guò)發(fā)送端和接收端信號(hào)曲線逆合獲得該通道傳遞函數(shù)的多項(xiàng)表達(dá)式f(x): f (X) = k^+k^+kiX+ko = y(3) 其中，發(fā)送端信號(hào)的樣值為:X = X1, X2,..., χΝ(I) 接收端信號(hào)的樣值為:Y = Y1, y2，...，yN(2) 第二步，根據(jù)發(fā)送端信號(hào)和傳遞函數(shù)關(guān)系式，估計(jì)標(biāo)準(zhǔn)偏差△和相關(guān)系數(shù)P:
其中:Cxy = E[ (X-mx) (Y-my)](7) mx, my和σ χ, σ y分別表示發(fā)送/接收樣值的均值和均方差； 第三步，對(duì)通道接收端信號(hào)的幅度和頻率進(jìn)行參數(shù)估計(jì): 對(duì)于直流通道，在通道的人機(jī)交互接口，每隔t產(chǎn)生一個(gè)固定的電平，在通道的輸出端，每隔At采樣獲得當(dāng)前的電平值，在每段電平采樣序列中選擇中間段的電平值進(jìn)行平均，作為直流通道幅度的估計(jì)值，令每段電平采樣序列有η個(gè)采樣值，其中:n=t/Δt (8) 選擇第(η*0.4取整)個(gè)到第(η*0.6取整)個(gè)電平累加后求均值； 對(duì)于交流通道，根據(jù)輸入信號(hào)的信噪比(SNR)選擇不同的幅度、頻率的估計(jì)方法:在高信噪比條件下，先用過(guò)零檢測(cè)的方法求取三角波的周期Τ，再對(duì)該周期內(nèi)的三角波幅度的絕對(duì)值求平均得到均值Ε，利用幅值A(chǔ) = 2*Ε的關(guān)系對(duì)幅度做出估計(jì)；而在低信噪比條件下，則需通過(guò)求取自相關(guān)函數(shù)的方法對(duì)三角波的幅度做出估計(jì)。
【文檔編號(hào)】G01D18/00GK104075744SQ201410287089
【公開(kāi)日】2014年10月1日 申請(qǐng)日期:2014年6月24日 優(yōu)先權(quán)日:2014年6月24日
【發(fā)明者】許梁津, 王成華, 朱秋明 申請(qǐng)人:南京航空航天大學(xué)