制导控制系统温度测试系统的设计与实现

丁仕卿

（中航工业空空导弹研究院，洛阳 471009）

制导控制系统为空空导弹的重要组成部分，其主要由导引头、飞行控制组件、舵机等功能部件组成。导引头探测、跟踪目标并向飞控组件提供制导信息，飞行组件根据导引头提供的信息按照制导算法和稳定控制算法产生制导控制指令，操纵舵机，控制导弹使其在空中保持稳定飞行，并按照制导弹道飞向目标。它肩负着目标搜索、制导、姿态控制等重要任务，制导控制系统的性能直接影响精确制导武器系统的作战效能。

1 总体设计

根据功能需求，该测试系统主要由测控系统、软件、供气单元、目标模拟器、目标转台、装夹装置和快速温度试验箱等组成。

测控系统完成产品测试流程的实现以及信号的处理和采集，包含PXI系统、信号调理单元、供电单元、LVDS图像采集计算机、目标控制单元、转台控制单元和脐带电缆转接装置组件。各组件集中安装在一个双联机柜中。

软件分为测试软件和图像采集显示软件两个独立部分，测试软件采用软件平台加专用测试程序的模式实现，测试功能中的共性部分在软件平台中实现，而差异部分由专用测试程序实现。专用测试程序包括制导控制系统测试程序、设备自检程序和校准程序。

供气单元根据研制合同中的要求设计为便携式机箱形式，完成供气控制和流量采集显示，供气单元使用时放置于快速温变箱外。

测试系统基于通用化、系列化、组合化的设计原则，大量采用成熟的技术或者已经交付的型号和非标设备中经过验证的设计方案以提高设备的可靠性、安全性、保障性、测试性和维修性。

目标模拟器、目标转台、装夹装置放置于快速温度试验箱内，需进行耐高、低温设计；目标模拟器、目标转台和快速温度试验箱分别能够与测试系统进行通信，可由测试系统自动实现目标模器控制、目标运动控制、快速温度箱升和降温控制。

硬件选型上采用经过广泛应用且成熟稳定的产品，电路设计中对需要长距离传输信号进行处理，对于开关、接插件等产品选用航空级产品，并在制作、调试完成后进行灌封处理，电缆采用专用尼龙护套进行保护，保证了硬件设计的可靠性。

软件设计采用面向对象设计原则，功能分层次设计，做到接口明确，模块清晰，便于调试、维护及功能扩展，最大程度提高了软件可靠性。

测试系统设计有自检功能，并设计独立的校准转接装置，通过自检程序和校准程序能够对系统供电、AD采集、IO控制、FT组件控制和目标转台控制等主要功能进行全面检测，进一步保证了测试系统的可靠性。

测控系统实时监控产品供电电压、电流并设计过压、过流保护，转台运动采用多种限位和保护装置，所有接插件均采用防插错设计并作出清晰标识，保证了测试系统的安全性。

在外购组件的选型时，尽可能采用与其他在研的同系列设备相同的型号和规格，提高单元或组件的互换性。

2 各测试单元的设计与实现

2.1 测控系统

2.1.1 PXI系统

PXI系统由主控计算机、PXI机箱、PXI-PCI桥接卡、并行数据卡、RS422通讯卡、ARINC 429通讯卡、扫描A/D卡、I/O卡和D/A卡组成，用以完成模拟量、数字量及产品输出信号高速采集、数据保存和实时分析处理。

2.1.2 信号调理单元设计

信号调理单元为标准4U上架结构，主要功能是将产品输出信号转换调理成能够通过PXI系统采集测试的信号，同时与PXI系统配合完成产品供电控制和供电电流监控，提供过流和过压保护。测试设备的自检时所需的激励信号和模拟负载也是通过信号调理单元产生。信号处理单元由信号调理板、继电器板、电流保护板、电流采集板、供电继电器、功率电阻和连接器组成。与产品测试相关的连接器放置在单元前面板，便于测试人员进行连接。内部底板后方装有与设备内部个组件互联所需的插座。

2.1.3 LVDS图像采集单元设计

图像显示单元由图像显示计算机、LVDS数据接收卡和显示器组成。

图像显示计算机配置情况如下：选用AIMB-781QG2型母板，附带10M/100M/1000M自适应以太网卡和USB2.0接口，CPU采用Intel i7-2600，4G DDR2内存，4T硬盘，机箱为研华IPC-610BP-30HCE机箱。

LVDS接收卡采用PCI接口，安装于图像显示计算机内，图像显示软件可以通过该卡获取图像数据。

2.2 目标转台

目标转台主要由台体、驱动机构、定位机构和限位机构组成，转台以PLC芯片S7-224XP为核心控制器，据命令设定定位、往返、停止等运动模式，配合定、限位开关装置，从而实现目标的可靠安全运行。为保证电机能于低温下运行，利用温控器进行电机加热带的通电控制。当温度降至-10℃以下时，温控器导通，电机加热带开始工作；当温度回升至0℃以上时，处于电机的有效工作温度范围之内，温控器断开。

2.3 目标模拟器

目标模拟器选择凯迈测控研制的KMCK-MN-320-F型红外目标模拟器。工作环境温度为-50～+75℃，通讯方式为RS232，整个单元抗温、抗潮湿、抗电磁干扰设计。整个单元安装及拆卸方便，易于搬动，并能灵活移动。目标模拟器控制采用与目标模拟器配套的控制模块实现温度和光阑切换控制。

2.4 供气单元

供气单元采用便携式机箱设计，主要由高压球阀、精密过滤器、单向阀、压力表、净化装置、高压调压阀、安全阀、质量流量计、电磁阀、三通球阀、高压金属软管及各种非标接头等组成。

2.5 测控软件设计

测控设备软件采用采用微软VC++ 6.0和NI公司LabWindows/CVI9.0进行开发，数据库管理采用Microsoft Access 2003桌面型数据库管理系统，对测试数据文件的存取、查询提供支持，软件模块通过ADO（ActiveX Data Object）进行数据访问。

专用测试软件主要包括四个模块，分别为测试模块、调试模块、自检模块和校准模块。

测试模块依托于软件平台在主控柜的主控计算机上运行，是测控设备的核心人机交互接口，负责测控设备系统管理及调度，协调各分组件/单元共同完成测试任务。

调试模块主要用于设备调试和产品排故，与测试模块较相似，区别在于调试模块将不对测试项目进行流程固化，用户可以按照自身需求控制设备资源和功能，完成需要进行的测试内容。

自检模块主要用于控制设备进行自检，并得出自检结论，检验设备状态是否正常。自检模块依托于软件平台在主控计算机上运行，主要检测频率、电压、电流和429通讯等信号，以及转台在主控系统控制下，对转台零位、转速等关键指标进行自检。

校准模块主要用于控制设备进行校准，从而保证测试系统测试精度和可信度。校准模块依托于软件平台在主控计算机上运行，主要完成对频率、电压、电流等测量的校准功能。

3 结语

本研究设计并完成了一种制导控制系统全温全自动测试系统，该测试系统提供良好的人机界面，具有集成度高，测试速度快、高度自动化、操作维护方便、可靠性高，具备事后分析功能等优点。同时，实现了全温环境下对制导控制系统自动化、高效率的准确测试。它的应用保证了整机产品的性能，对类似测试系统的研制具有重要借鉴意义。

[1]王起飞，苗永强.流星空空导弹战术技术性能分析[J].航空兵器，2004，（5）：5-8.

[2]徐良卿，金相男.红外导引系统高低温跟踪性能测试技术[J].计算机测量与控制，2012，（6）：1587-1589.