專利名稱：一種通用外系統(tǒng)綜合測試系統(tǒng)的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種通用外系統(tǒng)綜合測試系統(tǒng)，該系統(tǒng)作為控制系統(tǒng)綜合試驗的 輔助外系統(tǒng)模擬裝置，屬于測試領域。
背景技術：
在火箭研制過程中，控制系統(tǒng)綜合試驗是非常重要的環(huán)節(jié)。但是在沒有外系統(tǒng)參 加的綜合試驗中，有一定的局限性，主要體現(xiàn)在以下幾個方面(1)不能驗證控制系統(tǒng)箭上 設備與其它系統(tǒng)的接口是否正確；(2)不能驗證到與其它系統(tǒng)相關的箭上軟件是否正確；地面測量數(shù)據(jù)相對比較少，不利于對整個控制系統(tǒng)進行分析。目前從國內(nèi)運載火箭領域看，各型號的控制系統(tǒng)都配置了地面外系統(tǒng)等效設備， 主要是在控制系統(tǒng)綜合試驗時接收控制系統(tǒng)地面給出的轉(zhuǎn)電、脫落等指令并給出回答信 號。但控制系統(tǒng)箭上設備與其它系統(tǒng)的連接和軟件正確性不能得到確認，而其正確性只能 在全系統(tǒng)的匹配試驗中得以驗證。如果各系統(tǒng)在接口約定上出現(xiàn)錯誤或在設計和生產(chǎn)過程 中出現(xiàn)的問題只能在匹配試驗中發(fā)現(xiàn)并改進，這就大大增加了匹配試驗中的工作量，對火 箭系統(tǒng)的試驗進度造成影響。此外，控制系統(tǒng)綜合試驗的地面測量數(shù)據(jù)較少，一方面在發(fā)生 問題時沒有充分的測量數(shù)據(jù)進行分析，另一方面在測試過程中不能對整個控制系統(tǒng)進行全 面的分析和驗證。

實用新型內(nèi)容本實用新型的技術解決問題是克服現(xiàn)有技術的不足，提供一種通用外系統(tǒng)綜合 測試系統(tǒng)，該測試系統(tǒng)測試覆蓋全面，系統(tǒng)組成簡單、操作方便。本實用新型的技術解決方案是一種通用外系統(tǒng)綜合測試系統(tǒng)，包括信號隔離模 塊、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)和測試計算機，控制系統(tǒng)與數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)之間采用信號隔離模塊進行數(shù) 字信號和模擬信號的隔離，測試計算機用于模擬遙測系統(tǒng)、故障檢測系統(tǒng)、安全控制系統(tǒng)和 推進劑監(jiān)測系統(tǒng)，并通過數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)與控制系統(tǒng)進行信息交換，信號隔離模塊由數(shù)字信 號隔離電路和模擬信號隔離電路組成，數(shù)字信號隔離電路由限流電阻R1、熔斷器、二極管、 電容C、限壓電阻R2、光電隔離器以及輸出電阻R3組成，限流電阻Rl接在光偶合器的正端， 熔斷器接在光偶合器的負端，信號輸入的兩端，二極管、電容C、限壓電阻R2并聯(lián)后接在光 偶合器的正端和負端之間，二極管的極性與光耦合器的極性相反，輸出電阻R3接在數(shù)字隔 離電路的輸出端，數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)由PXI機箱和PXI板卡組成。本實用新型與現(xiàn)有技術相比的有益效果是本測試系統(tǒng)能夠模擬遙測系統(tǒng)、故障 檢測系統(tǒng)、安全控制系統(tǒng)和推進劑監(jiān)測系統(tǒng)的工作，并通過PXI數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)與控制系統(tǒng) 進行信息交換，本綜合測試系統(tǒng)對控制系統(tǒng)現(xiàn)有設備沒有任何影響，加強了控制系統(tǒng)綜合 試驗的測試覆蓋性，本測試系統(tǒng)組成簡單，操作方便能夠使控制系統(tǒng)得到更加準確客觀的 評價。
圖1為本實用新型的組成結(jié)構(gòu)圖；圖2為數(shù)字信號隔離電路圖；圖3為模擬信號隔離電路圖；圖4為控制系統(tǒng)遙測請求、移位和計算機字的時序；圖5為利用系統(tǒng)遙測請求、移位和計算機字的時序。
具體實施方式
下面以結(jié)合附圖和具體實施例對本發(fā)明做進一步詳細的說明。通用外系統(tǒng)綜合測試系統(tǒng)主要完成遙測、故障檢測、安全控制、推進劑監(jiān)測的功 能，因此本實用新型的綜合測試系統(tǒng)的測試軟件中包含遙測模塊、故障檢測、安全控制模塊 和推進劑監(jiān)測模塊，綜合測試系統(tǒng)除了各模塊與控制系統(tǒng)發(fā)送指令和接收指令外，還要接 收控制系統(tǒng)和利用系統(tǒng)發(fā)送的遙測數(shù)據(jù)，將其處理成相應的格式并存儲顯示。如圖1所述，一種通用外系統(tǒng)綜合測試系統(tǒng)，包括信號隔離模塊、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)和 測試計算機，控制系統(tǒng)與數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)之間采用信號隔離模塊進行數(shù)字信號和模擬信號的 隔離，測試計算機用于模擬遙測系統(tǒng)、故障檢測系統(tǒng)、安全控制系統(tǒng)和推進劑監(jiān)測系統(tǒng)，并 通過數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)與控制系統(tǒng)進行信息交換，信號隔離模塊由數(shù)字信號隔離電路和模擬信 號隔離電路組成?？刂葡到y(tǒng)與遙測模塊主要傳遞的信息是控制系統(tǒng)的遙測參數(shù)和GPS信息，其中遙 測參數(shù)類型包括緩變參數(shù)、計算機字、脈沖量、時串指令等。利用系統(tǒng)與遙測模塊傳遞9路 測量參數(shù)，其中包括8路緩變量和1路計算機字?？刂葡到y(tǒng)向故障檢測模塊傳遞的信息包 括起飛、緊急關機指令信號和串行數(shù)字量，故障檢測單元向控制系統(tǒng)傳遞開關量信號。安全 控制模塊接收控制系統(tǒng)的起飛和斷電信號。推進劑監(jiān)測模塊能夠接收控制系統(tǒng)轉(zhuǎn)電信號， 然后接通各級耗盡傳感器，并將耗盡傳感器回答送給地面、遙測和箭上。在控制系統(tǒng)綜合試驗階段，通用外系統(tǒng)綜合測試系統(tǒng)主要完成遙測系統(tǒng)、故障檢 測系統(tǒng)、外部安全系統(tǒng)和附加系統(tǒng)的功能，從而加強了控制系統(tǒng)綜合試驗的測試覆蓋性。下面以某型號火箭為例，闡述本發(fā)明的具體實施方式
本實用新型的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)采用OT公司的PXI測試系統(tǒng)，測試計算機發(fā)出的信號 由PXI板卡輸出，信號經(jīng)過信號隔離模塊的隔離后輸出給控制系統(tǒng)；需要測量的信號由控 制系統(tǒng)發(fā)出，經(jīng)過信號隔離電路的后輸出給PXI處理板卡進行采集和處理。下面分別對通 用外系統(tǒng)綜合測試系統(tǒng)的電路連接、時串信號采集的軟件實現(xiàn)、模擬電壓采集和慣組脈沖 數(shù)采集的軟件實現(xiàn)、遙測計算機字的軟件實現(xiàn)、GPS功能和操作界面軟件進行詳細說明。1、電路連接控制系統(tǒng)相對與其它系統(tǒng)和其它測量設備應該是獨立的?？刂葡到y(tǒng)與通用外系統(tǒng) 綜合測試系統(tǒng)無電氣公共端，電氣接口均要進行隔離，數(shù)字量信號、指令信號接口采用光電 耦合器隔離，電路如圖2所示，數(shù)字信號隔離電路由限流電阻R1、熔斷器、二極管、電容C、限 壓電阻R2、光電隔離器以及輸出電阻R3組成，限流電阻Rl接在光偶合器的正端，熔斷器接 在光偶合器的負端，信號輸入的兩端，二極管、電容C、限壓電阻R2并聯(lián)后接在光偶合器的 正端和負端之間，二極管的極性與光耦合器的極性相反，輸出電阻R3接在數(shù)字隔離電路的輸出端，光電隔離器采用高速光耦HCPL-M600對數(shù)字量進行隔離，轉(zhuǎn)為可供PXI板卡讀取的 數(shù)字信號，HCPL-M600光耦速度高達10M，可以滿足系統(tǒng)設計要求。模擬量信號接口采用隔 離放大器隔離，電路如圖3所示，模擬信號采用高精度隔離放大器IS0124P進行隔離，在比 例放大或縮小調(diào)整至合適大小后，由PXI模擬板卡讀取。IS0124P具有0. 01%的非線性度， 滿足系統(tǒng)設計的精度要求。2.時串信號采集的軟件實現(xiàn)由于采集的時串信號都是由繼電器觸發(fā)，在其接通時會發(fā)生抖動現(xiàn)象，所以時串 信號的檢測采用軟件防抖動的設計策略。時串信號每隔0.05ms采集一次，只有當連續(xù)采集 到20個穩(wěn)定的電平，才認為信號是穩(wěn)定的。這樣進行時串信號的檢測，避免了開關接通和 斷開時抖動造成的重復記錄。經(jīng)過測試，可以穩(wěn)定不多不漏的進行時串信號的記錄。3.模擬電壓采集和慣組脈沖數(shù)采集的軟件實現(xiàn)模擬電壓量的采集由PXI模擬采集板卡直接實現(xiàn)，在進行電壓測量的時候，采用 多路循環(huán)掃描的方式，一次讀取多通道的數(shù)值，并記錄至各個通道。所有通道電壓值每25ms 采集一次，按要求將時間和電壓值存儲在文件中。綜合測試系統(tǒng)的40路慣組脈沖數(shù)采集通 過FPGA編程實現(xiàn)，程序設計上升沿觸發(fā)，每次觸發(fā)計數(shù)一次，每25ms將其時間和脈沖總數(shù) 存儲在文件中。4.遙測計算機字的軟件實現(xiàn)控制和利用遙測計算機字部分需要請求、移位、計算機字3路信號時序匹配。控制 系統(tǒng)計算機字的獲取過程是測試平臺每隔25ms獲取一個計算機字，在這25ms內(nèi)，測試平 臺首先發(fā)送請求信號，控制箭機會在Hms內(nèi)準備好待傳數(shù)據(jù)。在綜合測試系統(tǒng)發(fā)送移位脈 沖的同時，32位計算機字被順序移出，時序如圖4所示。利用系統(tǒng)計算機字的獲取過程是 測試平臺發(fā)送請求脈沖，請求脈沖信號2ms內(nèi)由控制系統(tǒng)自行發(fā)送移位脈沖，同時M位計 算機字會跟隨移位脈沖順序移出，時序如圖5所示。綜合測試系統(tǒng)在計算機字采集上使用FPGA板卡實現(xiàn)對數(shù)字量的采集與簡單處 理，并將處理后的信息放入FIFO中。控制系統(tǒng)3路計算機字和利用系統(tǒng)1路計算機字的數(shù) 據(jù)記錄采用一個FIFO，每次采集放入4路計算機字和對應的時間戳。上位機以一定的周期， 通過DMA的方式從FIFO獲取FPGA板卡傳上來的數(shù)據(jù)，并進行后期處理。由于采用DMA的 傳輸方式，只需保證上位機提取數(shù)據(jù)和FPGA板卡存儲數(shù)據(jù)的配合使緩沖區(qū)不溢出，即可確 保數(shù)據(jù)傳輸不出現(xiàn)丟失。上位機在獲得數(shù)據(jù)后，按協(xié)議要求進行信息的解碼，完成對計算機 字內(nèi)容的數(shù)據(jù)處理，并存儲為要求的格式。5、GPS 部分綜合測試系統(tǒng)能夠模擬GPS同步脈沖，周期為200ms，并在脈沖發(fā)送后與控制系統(tǒng) 連接，實現(xiàn)全雙工的發(fā)送與接收。在程序啟動前，要給發(fā)送的GPS信息指定一個文件，文件 是按組合導航要求生成的，每一行都含有要發(fā)送的位置和速度信息。文件中包含整個飛行 過程中需要模擬的GPS數(shù)據(jù)，測試平臺每一個周期從文件中獲取新一行信息，按順序提取 相應的位置和速度后，將此信息填入到要發(fā)送的幀數(shù)據(jù)中。測試系統(tǒng)接收控制系統(tǒng)發(fā)來的 GPS輔助信息幀，并將接收到的數(shù)據(jù)進行解碼記錄。發(fā)送和接收的數(shù)據(jù)幀都需要進行CRC校 驗，發(fā)送時需要將校驗結(jié)果添加到幀數(shù)據(jù)中，接收時需要將數(shù)據(jù)幀計算的CRC結(jié)果與收到 的CRC結(jié)果比對。CRC校驗程序是通過LabVIEW程序設計實現(xiàn)的。[0030] 本實用新型未詳細描述內(nèi)容為本領域技術人員公知技術。
權利要求1. 一種通用外系統(tǒng)綜合測試系統(tǒng)，其特征在于包括信號隔離模塊、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)和 測試計算機，控制系統(tǒng)與數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)之間采用信號隔離模塊進行數(shù)字信號和模擬信號的 隔離，測試計算機用于模擬遙測系統(tǒng)、故障檢測系統(tǒng)、安全控制系統(tǒng)和推進劑監(jiān)測系統(tǒng)，并 通過數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)與控制系統(tǒng)進行信息交換，信號隔離模塊由數(shù)字信號隔離電路和模擬信 號隔離電路組成，數(shù)字信號隔離電路由限流電阻R1、熔斷器、二極管、電容C、限壓電阻R2、 光電隔離器以及輸出電阻R3組成，限流電阻Rl接在光偶合器的正端，熔斷器接在光偶合器 的負端，信號輸入的兩端，二極管、電容C、限壓電阻R2并聯(lián)后接在光偶合器的正端和負端 之間，二極管的極性與光耦合器的極性相反，輸出電阻R3接在數(shù)字隔離電路的輸出端，數(shù) 據(jù)采集系統(tǒng)由PXI機箱和PXI板卡組成。
專利摘要一種通用外系統(tǒng)綜合測試系統(tǒng)，包括信號隔離模塊、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)和測試計算機，控制系統(tǒng)與數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)之間采用信號隔離模塊進行數(shù)字信號和模擬信號的隔離，測試計算機用于模擬遙測系統(tǒng)、故障檢測系統(tǒng)、安全控制系統(tǒng)和推進劑監(jiān)測系統(tǒng)，并通過數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)與控制系統(tǒng)進行信息交換，信號隔離模塊由數(shù)字信號隔離電路和模擬信號隔離電路組成，數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)由PXI機箱和PXI板卡組成。本測試系統(tǒng)能夠模擬遙測系統(tǒng)、故障檢測系統(tǒng)、安全控制系統(tǒng)和推進劑監(jiān)測系統(tǒng)的工作，并通過PXI數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)與控制系統(tǒng)進行信息交換，本綜合測試系統(tǒng)對控制系統(tǒng)現(xiàn)有設備沒有任何影響，加強了控制系統(tǒng)綜合試驗的測試覆蓋性，本測試系統(tǒng)組成簡單，操作方便。
文檔編號G05B23/02GK201936188SQ20102068712
公開日2011年8月17日 申請日期2010年12月17日 優(yōu)先權日2010年12月17日
發(fā)明者吳慶軍, 尚霄鵬, 陳文靜, 陳楠 申請人:北京航天自動控制研究所