使用NI PXI和LabVIEW實時模塊有效簡化硬件在環仿真系統

Author(s):
Averna Thales - Canada, Aerospace Division

Industry:
Aerospace/Avionics

Products:
Software, PXI/CompactPCI, Real-Time

The Challenge:
創建一個硬件在環平臺，該平臺有著每秒重復1000次的確定性循環速率，可以管理數以千計的I/O端口，可以適應高達2000路通道而沒有性能的損失，集成多于10個可以實時運行設備模型的節點，并且以千萬分之一秒的定時抖動共享仿真和I/O數據。所有需要實現的功能都要求嚴格的完成時間表和具有很高的成本效益。

The Solution:
使用多個NI PXI機箱和各種具有模擬和數字I/O端口的NI 模塊、ARINC-429硬件，集成在微軟Windows平臺上開發的高效LabVIEW和LabVIEW 實時模塊，以及由反射內存卡和TCP/IP組成網絡的PXI節點。

許多年來，航空和汽車設計工程師們使用半實物仿真設備來縮短開發周期。他們可以對新產品的設計模型進行高速仿真，并與現有硬件的輸入和輸出信號進行實時交互，進而以前所未有的效率進行反復設計和驗證。隨著這類系統在設計流程中逐漸扮演起關鍵的角色，提出了一個新需求就是以具有成本效益的方式實現非常靈活而高性能的半實物設備。基于開發時間、成本和維護的考慮，這些設備需要具有可以集成多個開發商技術和使用即時可用部件的能力。NI 公司的PXI 和LabVIEW 平臺則為我們提供了一個理想的解決方案。

我們的客戶，Thales Canada公司的航空部門，主要致力于設計現代的電子飛行控制器，他們需要使用半實物系統對設計驗證工具進行戰略性的更新。該系統需要確定性地集成數百路數據通道以及一個包含可以在十個以上計算節點上運行設備模型的系統。這些節點間的相互依賴性還要求將計算或采集到的數據在全系統范圍內發送同時具有10ms級的非常低的延時。為了獲得系統的瞬態參數，需要1kHz的閉環速率來同步采集所有的輸入數據，通過模型計算更新所有的輸出和步驟。

圖1.基于PXI 的硬件在環系統

新型的半實物設備需要與未來的產品兼容，所以它必須是一個非常靈活的系統，可以將硬件資源和物理信號進行動態結合，可以在無性能損失的情況下對高達2000 路通道進行操作，而且在為新的測試設定而重新配置時擁有魯棒而健全的系統完整性檢查功能。

圖2.用于系統配置的虛擬儀器

解決方案還需要將所有的數據進行詳盡的記錄，并且通過多址接入控制的計算機實現一個同樣靈活的和動態的實時圖解和表格數據查看功能。

Thales公司的工程團隊詳細的描述了所有的性能指標，并且將系統的技術設計和實現任務外包給了Averna 公司。Averna 公司對于這一整套富有挑戰性的指標的解決方案如下所示。