虚拟仪器技术在航空机载气象雷达测试中的应用

卢娜　张三爱

摘 要：该文以某系列机载气象雷达为研究对象，阐述了虚拟仪器测试技术在航空机载雷达系统试验中的应用。充分体现航空机载电子产品试验虚拟仪器技术成熟，且系统具备开放式的模块化架构，能够灵活适应产品更新升级，具有良好的通用性和扩展性等优点。

关键词：虚拟仪器 自动测试 数据采集

中图分类号：TP29 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2017）01（b）-0007-02

近年来，随着科技迅速发展，虚拟仪器得到越来越广泛的推广，逐渐在机载雷达测试中得到应用。该文介绍虚拟仪器的基本组成，并对它在目前机载雷达试验测试中的应用做了分析，为虚拟仪器在机载电子设备中应用的试验提供依据，机载电子设备装机前不仅要检查其自身功能，还要对于相互交联设备的信息正确性进行检查，这就需要虚拟仪器来进行仿真模拟。所以虚拟仪器为机载雷达试验软件化、智能化提供了技术支持。

1 虚拟仪器概念

虚拟仪器是在计算机基础上通过增加软件和硬件构建[1]，具有可视化界面的仪器。实质是利用计算机，结合模块化硬件和灵活软件实现数据采集、存储、分析和输出等，完成各种指标测试，给人们带来很多便利。其构架主要是计算机、硬件平台和应用软件等。计算机是虚拟仪器的核心，为软件开发提供应用环境。硬件平台由控制模块、测试设备、信号产生模块等组成，一般对信息进行采集、检测放大、整形、滤波等；软件部分在虚拟仪器中占重要地位，包括虚拟仪器应用软件开发平台、仪器驱动程序、信号处理技术等。

开发平台：开发平台作为虚拟仪器的开发平台，在软件开发中起着重要作用。它是图形化编程系统，在机载设备试验中应用比较广泛。用虚拟进行编程，不用写程序代码，直接选用流程图，这样很方便快捷。流程图节点间数据流向决定虚拟仪器执行顺序，是不需用语言控制的。这样可使测试人员与开发人员间很好地交流，有效提高工作效率。

当今科技迅速发展，虚拟仪器技术应运而生，并在各行业广泛应用，在机载电子设备测试中的应用逐步增加。以下以某型机载气象雷达为例，介绍该技术在航空测试领域的应用。

某型机载气象雷达测试系统连接框图如图1所示，包括供电单元、试验平台、控制模块、天线模块、收发系统、综合模拟仪、功率配置单元、信号处理单元、控制计算机。其中以试验平台和控制主机为核心，实现硬件连接及数据采集处理显示等。

2 系统概况

供电单元为试验系统提供可靠稳定的试验电源，品质要好，且电压、电流可实时监控防止异常。试验平台提供硬件连接、测试通道及端口，可直接测试部分雷达参数信息。控制模块雷达系统工作模式及状态进行选择，并设置雷达所需距离参数、模式等。天线模块完成电磁波信号对空间的等效辐射；收发系统产生和接收高频雷达信号；综合模拟仪用来模拟雷达的各种回波信号，经过功率配置从中提取信息强度、频率、重复频率、功率等；信号处理单元接收收发系统送来的雷达回波信号及控制单元送来的状态离散量[2]，将这些信息采样量化、积累、编码后写入缓冲存储器，并进行转换输出等。主控计算机主要起控制作用，实现人机对话，完成雷达的重要指标显示、存储等。控制计算机完成雷达总线数字信号、雷达画面信息参数的取样采集，并进行精密解算，转换为具有可读性的雷达性能指标值、状态字符输送给主控计算机进行显示。

2.1 硬件部分

硬件部分主要是以试验平台为中心实现雷达系统各模块的连接，并可控制雷达实现部分技术指标的测试，试验平台与试验电缆融于一体。系统电源送来的+28 V直流电和115 V交流电，分别经+28 V、115 V开关、指示灯、数显表等控制，最终输送到各个分系统。试验平台也可实现雷达系统的部分技术指标测试，如雷达系统输出低电压、天线扫描信号、信号处理模块的触发信号、视频信号等技术指标均可从平台上的相应测试点测得。同时，试验平台还提取雷达系统的许多可监测控制信号，为雷达系统故障的诊断定位、排查奠定了一定的基础。

2.2 软件部分

测试系统软件包括：控制界面、程序控制、数据采集、数据处理等。软件控制系统是利用测试软件将雷达系统与硬件集成于一体，提供切实可行的测试及计算方法，实现计算机对系统设备的控制及模拟和对测试信息（数据）的采样，最后进行参数解算、处理，使雷达信息及画面叠加显示或列表显示。整个测试系统软件控制框图见图2。

3 結语

随着航空机载电子设备的不断推进、发展，雷达系统也迅速更新换代。所以机载雷达的虚拟测试技术也要求不断升级改进。这也更能凸显出虚拟仪器测试系统扩展性强、性能高、灵活性强等特点，不仅大大缩短了飞机试验时间和投放市场的时间，还提高了试验系统开发的可靠性和生产效率。使用集成化的虚拟仪器环境与实际机载设备信号相连，分析数据以获取实用信息，共享信息成果，有助于在较大范围内提高生产效率。虚拟仪器提供的各种工具能满足各机载试验项目需要，而且测试系统操作灵活、性能稳定、故障诊断分析准确。

参考文献

[1] 秦树人，尹爱军，刘小峰.现代虚拟仪器[M].机械工业出版社，2011.

[2] 蔡成仁.现代气象雷达[M].中国民航出版社，2004.