用于雷達測試和驗證的自動化測試設備

Author(s):

R. Lauricella - Fiar S.p.A.

A. Pozzi - Fiar S.p.A.

Industry:

Government/Defense, ATE/Instrumentation

Products:

Data Acquisition, Instrument Connectivity, Software

The Challenge:

在無需操作員在場并在不同的環境條件下（如老化室內）自動測試雷達功能和性能；為設備驗證生成詳細的自動化報告。工作站還能夠將所有處理器的雷達軟件下載至雷達內。

The Solution:

在LabWindowsTM/CVI中使用現有的控制GPIB和VXI總線的庫以及DIO板卡控制并采集信號，在運行時間對信號進行處理和分析。使用Active-X來生成Excel格式的自動化報告，說明測試過程的結果。

基于LabWindows/CVI強大適用的多線程、友好的用戶界面以及在很短的時間內完成復雜軟件的能力（利用十分有用的庫函數），整個項目在該系統中成功開發。

從尚未下載雷達開始，工作站首先下載雷達并使用服務性測試感知雷達行為。下一步驟用于使用接受性測試對雷達進行進一步測試，并通過驗證步驟對性能進行驗證。如果探測到任何故障，操作員能夠通過故障排除步驟，找出故障發生的板卡。所有自動控制的子系統還可以在工作站顯示器上重現，使操作員能夠進行個別控制和遠程控制。

介紹

項目的目標是驗證雷達的功能和性能。工作臺的設計使用了一些輔助商業設備，通過PC 控制器工作臺下方的不同總線進行連接。硬件體系結構在程序啟動初始化階段顯示在工作臺的顯示器上，此階段將自動檢查在相關的總線上是否存在設備（見圖1）。

圖1.工作臺啟動面板，圖像中顯示了總線體系結構的合成圖

此外，工作臺使用DIO 板卡NI PCI-6533（DIO-32HS）以及PCDIO-24 即插即用板卡與雷達測試接入端口相連，從而可以對雷達性能進行仿真并監視雷達行為。

軟件使用LabWindows/CVI 多線程方式執行多個任務，從而獲得更高效的響應和更好的性能。

多線程機制允許在工作臺的每個總線上并行執行程序，而不會發生任何沖突。可以從每條總線上采集數據進行分析和記錄。

自動測試序列代表工作臺的軟件核心，但是工作臺還用來直接控制雷達的主要總線，從而可以對飛機的運行進行仿真，并對雷達的響應進行分析。在工作臺前放置了一個GPIB 指令對象發生器作為情景仿真器。

硬件系統

硬件系統由下列系統組成：

● GPIB 總線電源（三相、交直流），使雷達設備能夠開啟、關閉并監視電流。GPIB 專用指令可以仿真電氣測試中的瞬時特性和電壓跳變。

● GPIB 總線的動態運動表格可以仿真飛機的運行，通過使用GPIB專用指令可以生成特定的飛機軌跡和操縱。

● GPIB 總線的光學工作臺表格仿真對象是否存在。使用GPIB專用指令就能夠改變對象類型、形狀和數量。

● 使用GPIB 總線的示波器、萬用表和視頻同步發生器，操作員可以通過分析信號和數據探測是否發生故障。這些儀器可以由操作員使用人機界面進行獨立和遠程控制。

● GPIB總線的液體冷卻單元對雷達進行冷卻并檢查液體的溫度、壓力和流速。這些數據可以用特定的GPIB 指令在運行時進行監視。

● 雷達測試接入端口盒連接到兩塊用于時間嚴格信號測試的NI PCI-6533（DIO-32HS）板卡，以及用于I/O 數據采集操作的PC-DIO-24 即插即用板卡。

● VXI總線上的開關陣列和HF多路復用器用于對不同的測試接入端口信號以及不同視頻輸出進行多路復用。

● GPIB 總線和VXI 總線上的3838/3910 接口可以對所有能夠送入雷達總線的指令進行仿真。GPIB 總線用于設置設備，VXI 總線用于嚴格時間操作和數據變化。

● 老化室使用RS485和兩塊PCI板卡連接到工作臺，可以設置不同的溫度循環，并對環境參數進行監視。
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
整個項目在LabWindows/CVI 中進行開發，利用了它強大實用的多線程、友好的用戶界面以及在很短的時間內完成復雜軟件的能力（利用十分有用的庫函數）。軟件被設計用于執行完全自動化的步驟，例如：

● 工作臺自檢——可以檢查工作臺組件是否存在，并對每個子系統進行自檢。測試結果顯示給操作員，并將顯示故障的類型。

● 雷達軟件下載——更新下載所有雷達處理器的雷達軟件。在完成下載、對程序啟動進行確認、檢查內存內容之后，必須在3838/3910 總線上遵照典型的協議（保留的）。自動恢復條件的管理是為了能夠在沒有關鍵故障（包括信息重試、塊重試以及程序重載）發生的時候能夠繼續工作，在其他情況下，下載程序會停止，告知用戶所發現的問題（見圖2）。

圖2.下載程序面板（數據保留/ 未顯示）

● 雷達服務型測試——用于驗證主要雷達功能的快速非完全測試，可以發現瑣碎細小問題。

● 雷達購買者/ 產品接受測試程序（ATP）——這些代表了客戶對雷達功能進行評價的基準。所有測試步驟都有通過/失敗報告，以及一個使用Active-X庫進行生成的具體報告。雷達購買者在產品ATP無錯地通過之后將接受雷達，此后ATP對雷達功能進行驗證和演示。

購買ATP的用戶由購買者在其自己的公司內進行，在在雷達安裝到飛機上之前他將收到雷達用于這個步驟。

● 雷達軟件接受測試程序——對軟件需求規范文檔中指定的或者由購買者列出或接受的所有軟件需求進行測試。

● 雷達規范程序——由于它能夠展示雷達的電氣性能和環境性能，所以是最強大的自動測試。此外，還能夠對關鍵區域進行檢測和隔離。

所有工作臺子系統都使用GPIB 和VXI 接口進行自動仿真，使用高速采集用于高速數據獲取。在這些程序中，飛機的軌跡以及目標可以進行仿真。（見圖3）

圖3.軌跡仿真面板

● 雷達故障排除程序——在購買者/ 產品ATP 檢測到故障時使用。有了這個特性，就可以控制特定的測試序列自動找出發生故障的板卡。

故障隔離度相對板卡的關系如下：

● 三塊板卡100％

● 兩塊板卡95％

● 一塊板卡90％

每個雷達板卡都可以尋址找到，以便發送或接收指令檢測是否正常工作或是對失敗進行定位。失敗檢測對于失敗手冊中說明的失敗有100％的檢測率。

● 雷達考機程序——能夠通過仿真任務中的關鍵環境工作條件，對雷達行為進行檢查。使用RS485 以及兩塊PCI 板卡，工作臺能夠對溫度室進行控制，仿真以下因素：溫度特性；以頻率、幅度以及定時表達的振動特性；對特定雷達區域進行仿真的鼓風機特性（例如溫度的增加）。

在運行72個小時的環境循環中，進行自動電氣測試，并在整個測試持續時間內，對數據結果進行記錄。用戶可以提取測試日志文件，以對雷達質量進行判別（見圖4）。LabWindows/CVI 接口是用戶友好的，并且能夠簡化軟件體系結構（事件管理）。

圖4.帶有溫度檔案設置和報告顯示的考機程序面板

● 雷達特性/ 標定算法——允許下載典型（保留）雷達參數以對雷達圖像和功能質量進行調整。

結論

在工作臺實現的開發過程中，我們十分推崇LabWindows/CVI，因為它十分強大并且界面友好。各種各樣的問題出現并被解決，令設計工作非常的有趣。工作臺在我們公司實際上是雷達整合團隊在使用，之后推廣到了購買者團隊和許多其他成員中。

如果您有任何問題,請留言給NI工程師，我們會盡快給您回電！

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R. Lauricella

Fiar S.p.A.