舰空导弹发射控制性能检测设备设计

李洪涛

(中国人民解放军92941部队93分队，辽宁 葫芦岛 125001)

舰空导弹发射控制性能检测设备设计

李洪涛

(中国人民解放军92941部队93分队，辽宁 葫芦岛 125001)

舰空导弹发射控制性能是影响舰空导弹正常发射的重要因素，其检测是舰空导弹武器系统维护工作必须进行的检查内容；目前舰空导弹发射控制性能检测操作复杂、对人员要求高、可达性差、检测周期长，影响了该项工作的开展;针对此问题，提出了舰空导弹发射控制性能检测设备设计方案，实现舰空导弹发射控制性能检测的自动化;从总体设计、硬件设计、软件设计等方面对舰空导弹发射控制性能检测设备设计进行了详细论述;通过试验验证，舰空导弹发射控制性能检测设备操作简单、设计合理、功能正确、性能满足舰空导弹发射控制性能检测要求，可解决舰空导弹发射控制性能检测自动化程度低、可达性差的难题，为舰空导弹发射控制性能检测提供高效技术手段。

舰空导弹；发射控制；检测设备；设计

0 引言

舰空导弹发射控制系统(以下简称发控系统)是集计算机控制、数字电路、模拟电路的自动控制系统，接收并执行舰空导弹武控系统的指令，实现对舰空导弹的发射控制，其控制特点是快速、准确、可靠，其技术状态直接关系到舰空导弹能否正常发射。在部队试验、演练和维护等工作需要对发控系统的发射控制性能进行检测，以检查其技术状态是否满足作战使用要求[1]。目前，舰空导弹发射控制性能检测一般采用基于笔录仪的检测方法，其缺点是：笔录仪没有与发控系统的专用接口，检测时连接复杂，操作使用不方便；笔录仪无法自动识别发控信号，检测时需要大量人工操作和配合，易出错。基于笔录仪的检测方法需要具备专业技能的人员对照发控系统接口技术资料方可完成检测，一般舰员难以利用笔录仪完成检测。本文提出了一种舰空导弹发射控制性能检测设备设计方案，实现舰空导弹发射控制性能的自动检测，利用该设备，一般舰员即可完成发射控制性能的检测。

1 总体设计

1.1 设备功能

舰空导弹发射控制性能检测设备用于舰空导弹发射控制信号的自动检测，降低舰空导弹发射控制性能检测对人员、技术资料的要求，解决舰空导弹发射控制性能检测自动化程度低、可达性差的难题，实现舰空导弹发射控制信号采集、测量、调理、分析处理、检测控制与显示的功能集成化、过程自动化。具体功能如下：

1)通过专用发控检测电缆与舰空导弹发控系统测试接口连接，连接方便，易于操作；

2)自动触发检测功能；

3)检测并显示导弹发控系统对导弹的供电、点火性能参数；

4)检测并显示导弹发射控制时序。

1.2 设备组成

舰空导弹发射控制性能检测设备的组成包括无源衰减电路、伪差分电路、抗混叠滤波电路、数据采集电路、数字隔离电路、FPGA电路、中心计算机、触控显示屏、电源电路、发控电缆。舰空导弹发射控制性能检测设备的组成如图1所示。

图1 舰空导弹发射控制性能检测设备组成示意图

1.3 工作原理

舰空导弹发射控制性能检测设备通过专用发控电缆与发控系统测试接口连接。发控系统产生的发控信号通过发控电缆输出至舰空导弹发射控制性能检测设备，经无源衰减电路衰减后形成高共模抑制比伪差分信号，输出至抗混叠滤波电路滤波，经数据采集电路转换为数字信号输出至FPGA电路；FPGA电路完成数字信号的解析和数据处理[2]；中心计算机完成舰空导弹发射控制性能检测设备的综合控制；解析和处理后的数字信号经中心计算机处理后发送至触控显示屏显示；触控显示屏完成人机交互；电源电路为舰空导弹发射控制性能检测设备提供工作电源。

2 硬件设计

舰空导弹发射控制性能检测设备硬件设计根据发控系统测试接口定义和发控系统功能、技术指标要求，确定所需测试的发控信号和测试电路。其硬件包括无源衰减电路、伪差分电路、抗混叠滤波电路、数据采集电路、数字隔离电路、FPGA电路、中心计算机、触控显示屏、电源电路、发控电缆。无源衰减电路包括电阻R1、R2、R3、R4，继电器J1和放大器Amp1；伪差分电路包括放大器Amp2；抗混叠滤波电路包括电阻R5和电容C1；数据采集电路包括模数转换芯片AD1、AD2；数字隔离电路包括光电耦合器G1、G2、G3[3]；衰减电路、伪差分电路、抗混叠滤波器、数据采集电路和数字隔离电路组成1路数据采集通道。舰空导弹发射控制性能检测设备根据检测需求包括多路数据采集通道。电路设计如图2所示。

图2 电路设计示意图

2.1 检测功能的自动触发

任意一路发控信号经衰减电路R3、R4、Amp1衰减到模数转换芯片AD1的量程范围之内，输出至模数转换芯片AD1；模数转换芯片AD1将发控信号转换为数字信号，经光电耦合器G1数字隔离后输出至FPGA电路；FPGA电路对数字信号进行判断，判定为有效信号后，FPGA电路输出控制信号，经光电耦合器G2数字隔离输出至继电器J1，控制继电器J1闭合，触发检测功能。

2.2 数据采集、处理与显示

发控信号经衰减电路R1、R2衰减到模数转换芯片AD2的量程范围之内，输出至放大器Amp2；经放大器Amp2形成高共模抑制比伪差分信号，输出至抗混叠滤波电路R5，C1；滤波后进入模数转换芯片AD2，转换为数字信号，经光电耦合器G3数字隔离后输出至FPGA电路，完成数据采集。FPGA电路完成多路数字信号的解析和数据处理，解析和处理后的数字信号经中心计算机处理后发送至触控显示屏显示。

2.3 综合控制

中心计算机对舰空导弹发射控制性能检测设备进行综合控制，触控显示屏完成人机交互，电源电路为所述衰减电路、伪差分电路、所述数据采集电路、所述FPGA电路、所述中心计算机和触控显示屏提供电源。

3 软件设计

舰空导弹发射控制性能检测设备软件设计根据舰空导弹发射控制性能检测设备功能需求确定其软件功能及流程。

3.1 软件界面设计

软件界面仿示波器设计，可实时查看发控信号波形，可显示发控信号起始时间、波形宽度及电压值。软件界面如图3所示。通过点击“选择UUT”选择所需检测发射控制通道；点击“触发方式”选择上升沿触发或下降沿触发两种触发方式；点击“启动”按钮后，若检测到当前所发射控制通道的某一路发控信号满足触发条件时，启动检测功能，并在右侧显示自触发开始前50 ms起3 s内的数据波形，并以数值形式显示发控信号起始时间、脉冲宽度和脉冲幅值。

图3 软件界面

3.2 软件流程设计

软件运行后，舰空导弹发射控制性能检测设备进入检测信号模式，自动开始采集各路发控信号，等待触发信号的到来。每采集3 s的数据就进行一次缓存，同时系统判断是否触发检测功能。在检测某路发控信号满足触发条件后，如果在当前所采集的3秒内的数据中检测到第一个触发信号，且该信号在时间上位于本次3 s数据的第50 ms之后，则软件将会在右侧波形中显示当前各路发控信号通道在第一个触发点前50 ms和后2 950 ms的数据，即共计3 s的数据；否则，若该第一个触发信号在时间上位于本次3 s数据的50 ms之前，则系统将会从前一次3 s时间的数据中读取一部分数据，同样在右侧波形中显示各路发控信号在第一个触发点前50 ms和后2 950 ms共计3 s的数据。软件流程见图4。

图4 软件流程图

软件采用LabVIEW开发。LabVIEW是一种图标代替文本创建应用程序的图形化编程语言，不但在程序界面设计时采用了图形化方式，而且其程序代码的编写、功能的实现也是图形化的操作方式。在高效图形化应用开发环境下，结合简单易用的图形化开发方式、灵活强大的编程语言、成熟的软件平台技术，为软件系统的设计开发提供了强有力的保证[4-5]。

4 试验验证

为了验证舰空导弹发射控制性能检测设备设计合理性、功能正确性、性能是否满足舰空导弹发射控制性能检要求，利用该设备进行了舰空导弹发射控制性能检测试验。将舰空导弹发射控制性能检测设备通过发控电缆与某型舰空导弹发控系统测试接口连接，舰空导弹发射控制性能检测设备和某型舰空导弹武器系统分别加电开机，某型舰空导弹武器系统进行一次模拟发射，利用舰空导弹发射控制性能检测设备对发射控制性能进行了检测。其中一次检测结果如表1所示。试验结果表明舰空导弹发射控制性能检测设备设计合理、功能正确、性能满足舰空导弹发射控制性能检要求。

同时记录了对每个发射通道的检测周期，与以往利用笔录仪记性发射控制性能检测的周期进行对比，如表2所示。利用舰空导弹发射控制性能检测设备可降低舰空导弹发射控制性能检测对人员、技术资料的要求，解决舰空导弹发射控制性能检测自动化程度低、可达性差的难题，实现舰空导弹发射控制信号采集、测量、调理、分析处理、检测控制与显示的功能集成化、过程自动化，大大缩短检测周期、提高检测效率。

表1 发射控制性能检测结果

表2 两种检测方法对比

5 结束语

为实现舰空导弹发射控制性能的自动化检测，设计开发了舰空导弹发射控制性能检测设备。完成了检测设备总体设计、硬件设计和软件设计，并开发了相应的系统。该设备可为舰空导弹发射控制性能检测提供高效的自动化检测技术手段。试验验证表明，舰空导弹发射控制性能检测设备操作简单、设计合理、功能正确、性能满足舰空导弹发射控制性能检要求；利用舰空导弹发射控制性能检测设备可解决舰空导弹发射控制性能检测自动化程度低、可达性差的难题，提高检测效率。

[1] 庄彦海.发射控制系统用在线测试台的研究与设计[D].哈尔滨：哈尔滨工业大学，2009.

[2] 罗 华，邓乐武.基于多信号融合技术的武器系统综合检查仪的研制与实现[J].计算机测量与控制，2015,23(11):3680-3681.

[3] 胡小江，白 云，雷虎民.基于虚拟仪器的导弹自动驾驶仪测试系统设计[J].计算机测量与控制，2014,22(10):3238.

[4] 樊尚春，周浩敏.信号与测试技术[M].北京：北京航空航天大学出版社，2010.

[5] 李长星，王 波，胡振华.基于FPGA和ARM的实时数据采集显示系统[J].现代电子技术，2014,37(3):152-153.

DesignofShiptoAirMissileLaunchControlPerformanceDetector

LiHongtao

(No.93Element,No.92941UnitofPLA,Huludao125001，China)

The performance of ship to air missile launch control is an important factor to affect the missile launch. Its testing is the necessary contents of the ship to air missile weapon system maintenance. The testing of ship to air missile control performance is complex for operation, high requirements for personnel, poor accessibility, long detection period. That affect the development of the task. So, the ship to air missile launch control performance detector is proposed to carry out the automatization for test the performance of ship to air missile control. Macro scheme, hardware design, software design are researched in the design of the ship to air missile launch control performance detector. Through the test, the ship to air missile launch control performance detector has the advantages of simple operation, reasonable design, function is correct and the performance meet the inspection requirements of ship to air missile launch control performance. It solve the problem and provide efficient technical means.

ship to air missile；launch control；detector；design

2016-09-23；

2016-11-14。

李洪涛(1977-)，男，山东莱芜人，硕士，工程师，主要从事舰载导弹武器系统试验鉴定研究。

1671-4598(2017)04-0103-03DOI：10.16526/j.cnki.11-4762/tp

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