火控系统综合检测设备的设计

远征　李英顺

【摘 要】为解决坦克火控系统检测手段单一，不能同时检测多个部件的问题，本文利用适配器实时采集火控系统各部件数据，并将经过调理后的数据通过CAN总线或Zigbee无线模块送入上位机，由其完成模拟信号到数字信号的转变，最终由上位机判断信号是否异常，完成各组件的在线故障检测，从而达到判断故障所在的位置以及给出维修建议的目的。实践表明，该系统能够实时、快速、准确完成对各个功能部件的故障诊断，对提高部队装备保障能力具有重要的意义。

【关键词】火控系统；CAN总线；Zigbee通讯；故障检测

随着技术发展和装备的进步，火控系统性能的逐步提升，对其状态进行检测分析的手段与方法也要不断提高[1]。当前普遍使用的火控系统状态检测手段不能同时检测火控系统所有部件的参数[2]，使得各部件数据之间缺乏联系，不仅检测成本高、耗时长，还无法为坦克火控系统的整体故障诊断提供可靠保障。

针对以上问题，本文将火控系统部件通过适配器接入检测设备，在其原位状态下通过CAN总线或Zigbee无线通讯模块将运行数据传输至上位机，通过上位机的炮控系统故障检测系统对数据进行分析判断，得出故障结论。该方案不需要对各部件单独测试，降低了成本，操作方便；另一方面，数据采集的结果经过上位机的分析运算后能及时得到运行指标的数值，因而具有快速性和实时性，将不同时期的故障数据进行存档统计，方便调试人员了解炮控系统的运行情况，为维修调试提供依据。

1 总体设计方案

该设备可以完成坦克炮控系统的各分系统、组件的原位在线检测。它利用适配器实时采集被测对象（火控计算机、陀螺仪组、炮控箱、瞄准镜、瞄控盒、自动装弹机程控盒、车控盒等各分系统部件）数据，通过CAN总线或Zigbee无线模块送入上位机，最终由上位机软件判断信号是否异常，从而获得故障部位并给出维修建议。系统工作原理示意图如图1所示。该系统由工业计算机进行检测控制与数据管理，为操作人员提供正确的操纵步骤，完成检测过程的实时记录，能输出检测过程主要参数的变化曲线和最终试验报告。

2 硬件设计

系统硬件主要包括1个上位机、7个适配器、CAN总线以及ZigBee通讯模块，总体设计方案如图2所示。

2.1 上位机

上位机是故障检测设备的核心部分，它与协调器通过串口通信，将系统接收的数据进行分析、显示、存储，对坦克炮控系统状态进行评估，判断坦克的故障部位。上位机功耗低、体积小、功能强、重量轻、维修维护方便、便于携带。

2.2 协调器

协调器（集成在上位机内部）由处理器CC2530模块、天线模块、串口模块、电源模块、LED指示灯等组成。因为协调器不能进入休眠模式，所以用USB接口将协调器与计算机连接起来，由计算机给协调器模块提供3.3V电压。处理器CC2530模块接收到终端节点采集的数据并进行处理之后，将其发送至UART与USB的转换芯片CP2102，再通过计算机端的USB转发给計算机进行显示，用户可以在计算机上对数据进行进一步处理[3]。

2.3 适配器

适配器的作用是与被测部件进行连接，检测被测部件的实时工作状态，同时将检测到的性能参数通过CAN总线或无线方式传递给上位机。

适配器硬件由处理器CC2530模块、天线模块、时钟模块、电源模块、电源管理模块、电压电流传感器模块、LED指示灯等部分组成，如图3所示。由于CC2530模块要求一直供电进行数据的实时采集，而电压、电流和开关量采集模块仅需要在采集数据时才需要对其供电，所以选用了 MAX1675电源管理模块来实现此功能[4]。处理器模块先把电压、电流和开关量采集模块传来的实时釆集的数据信号进行A/D转换，然后将处理后的数据通过天线发送至协调器。

3 软件设计

软件设计运用面向对象的程序设计方法和模块化的设计思想进行程序设计，这样软件既高效可靠，又具有极好的可移植性和扩充性，同时也能满足图像显示和友好操作界面的要求。

软件系统的界面包括：用户登录界面、用户管理界面、状态监测界面、故障定位界面、历史查询界面。用户登录软件后，选择通讯方式与需要测试的部件，点击采集，界面就会实时显示相应的信号值，通过信号表评价相应设备的状态。最后，评估采集到的信号，若信号异常，系统将自动定位故障部位。火控计算机的状态监测界面如图4所示，故障定位界面如图5所示。

4 结论

本文设计并实现了坦克火控系统综合检测设备，采用适配器与上位机相结合的方式首次实现了火炮控系统的实车原位在线检测与故障诊断，通过适配器实时同步采集信号与上位机进行组网实时通信，取代了传统分组件测量的检测方法，实现了多部件多路信号实时同步采集，传输速度快、抗干扰能力强、安全可靠，创新了装备使用与维修检测手段，提高了新型装甲装备保障能力。

【参考文献】

[1]樊水康，郭会兵，郭慧鑫.火控系统故障检测与智能诊断[J]. 火力与指挥控制， 2013（s1）：143-146.

[2]孙国伟，汤霞清，杨国振.基于PXI总线的坦克炮控自动测试系统的设计与实现[J].计算机测量与控制，2010，18（10）：2335-2336.

[3]刘传振，程耕国.基于ZigBee的大型楼宇安全监控系统[J]. 现代电子技术，2017，40（4）：95-98.

[4]过琦芳.采用CAN总线的生产现场监控系统的设计与实现[J].现代制造工程，2017（3）：135-140.endprint