某型火控雷达信号数据处理单元自动测试系统的实现

赵傻

摘要：信号数据处理单元是某型雷达系统的核心部件之一，其性能参数及可靠性直接影响雷达系统的性能。本文针对该单元的性能指标，介绍了一种可对其信号数据处理单元进行自动测试的设计方法。

关键词：自动测试系统;内场可更换单元;LabWindows/CVI：功能模块

0 引言

雷达信号处理显示单元是某型雷达系统的核心部件之一，其将雷达信号处理机和雷达数据处理机集中在一个单元组件内，提高了系统工作的可靠性。整个单元不仅能完成对雷达接收信号的数字处理（滤除杂波、FFT变换、CFAR处理、地图测绘信号处理成像等），还能完成对雷达数据的二次加工处理（解模糊、跟踪状态下的数据处理和控制、抗干扰处理等）及对外部通信和雷达工作状态的控制及自检等。利用传统的测试方法在实验室很难完成对以上功能参数的测试，因此有必要利用现代测试方法，开发出一套新的测试方法。

LabWindows/CVI是NI公司开发的Measurement Studio软件组的一员，它是32位的面向计算机测控领域的虚拟仪器软件开发平台，可以在多操作系统下运行，是目前最为成功、应用最为广泛的虚拟仪器软件开发环境。LabWindows/CVI以C语言为基础，一般程序员无需再花时间去学习其他计算机语言，从而节省了开发时间，其友好的界面编辑方式，在程序设计中灵活应用各种工具，以及各种功能强大的软件包等，大大简化了测试软件的开发。

1 测试需求分析

该信号数据处理单元测试系统不仅要完成对该型雷达信号数据处理单元的性能检查，还能用于战场抢修，将故障隔离到内场可更换单元（SRU），并具有在更换SRU后进行验证测试的能力。

该信号数据处理单元测试系统需要完成以下主要功能的测试：

1）自检测试。

2） A/D接口及信号处理机功能测试。

3）信号处理各種波形工作方式程序测试。

4）内外总线测试。

5）伺服惯导接口测试。

6）伺服驱动电源测试。

7） Fd信号测试。

8）信号处理机内部资源测试。

2 自动测试系统组成

根据以上对测试需求的分析，自动测试分系统由以下7个部分组成。

1）中视频信号模拟器

可以模拟中频或视频接收机处理后输出的复杂目标回波信号，直接送给被测单元，进行被测单元整个工作流程的自检测试，以检验ADIO模块以及信号处理机功能测试的正确性。

2）总线测试模块

该模块的主要功能是对信号数据处理单元中内外总线板（内MBI、外MBI）及相关机箱连线进行装机前的性能检测。

3）伺服专用信号发生器

该模块能模仿雷达天线单元和惯导系统，提供到信号数据处理单元伺服接口板的输入控制信号，从而达到对信号数据处理单元伺服接口板进行故障检测与故障隔离的目的。

4）伺服驱动电源专用负载（大功率电源负载）

该模块的功能是为伺服驱动电源提供负载。

5） Fd专用调试模块

该调试模块的功能是为Fd板提供测试接口。

6）信号处理机测试软件

完成信号处理机内部资源测试。

7）主控计算机

主控计算机负责中视频信号模拟器的信号参数的设定，总线测试模块相关设置，DP486的控制输入，以及数据的接受、分析与显示等。

3 功能模块的实现

3.1 中视频信号模拟器

中视频信号模拟器由TI公司TMS320C6416DSP、XILINX公司VIRTEX 4 FPGA、高速DAC等电路构成。模拟器波形信号的来源是在FPGA中利用DDS技术实现点频信号和线性调频信号，首先生成一个N点正弦信号码表，存人FPGA中的一块ROM中，依次以fe的数据读取率读取ROM中的数据，则产生一个频率为f0=f0/N的正弦信号。如果要产生频率f0的正弦信号，其原理如下.

3.2 总线测试模块

总线测试模块的主要功能是实现对该单元中内外总线板（内MBI、外MBI）及相关机箱连线的性能检测。模块测试原理框图如图2所示。

1）外总线测试方法

将PCI-1553卡由软件置为BC（BusController总线控制器），向被测单元内的外MBI板发出指令，设置工作方式等参数;再读取返回信息中的通信状态字和工作方式字等参数，判断与设置是否一致，检测该被测单元外MBI模块是否有故障。

2）内总线测试方法

用PCI-1553卡在RT模式下与被测单元的内MBI模块进行通信，先通过外总线设置该被测单元的工作方式等，再通过仿真内总线上的RT接收被测单元的命令字，根据返回信息中的雷达工作方式字等参数与设置是否一致来检测被测单元内MBI模块是否有故障。

PCI卡的硬件布局图如图3所示，软件结构图如图4所示。

3.3 伺服专用信号发生器

此功能模块在加电后，自动循环输出三路DSC和两路DRC的模拟量信号，经电缆送给被测单元，由被测单元中的SVIO电路将航姿或天线角度模拟量转化为数据量，再回送给C2机，C2机由此判断SVIO插件的RDC、SDC电路是否正常，达到对该部分进行故障检测与故障隔离的目的。其原理框图如图5所示。

3.4 伺服驱动电源专用负载

该模块为伺服驱动电源专用，用于测试信号数据处理单元上的60V大功率伺服驱动电源的负载能力，从而实现对该电源单元进行故障检测的目的。其原理框图如图6所示。

3.5 Fd专用调试模块

Fd专用调试模块为Fd板测试提供便利测试接口，Fd板的输出信号经专用设备变换后送至示波器、频谱仪，进行幅度、频率、频偏及相位检测。其原理框图如图7所示。

3.6 信号处理机测试软件

信号处理机测试软件用于使用中视频信号模拟器检测单元故障，或者在单纯依靠外部设备无法检测信号处理机某些未知问题的情况下对信号处理机进行模块级故障检测和定位。

控制模块MC40资源检测，包括对6块SC40模块的共享存储器、ADIO模块上的SRAM和双口RAM存储器、帧结束信号和IFF功能的检测。这些功能测试均通过G-BUS完成，同时也可验证G-BUS硬件功能。其流程图如图8所示。

SC40模块内部存储器测试，SC40对共享存储器读写测试，SC40模块内部和模块间交换数据的通信端口环路测试，SC40模块向MC40发送中断的正确性测试。其测试流程如图9所示。

I-BUS数据接收正确性测试，通过向ADIO测试用SRAM设置标准测试数据，然后通過I-BUS送到SC40模块，以验证I-BUS通路的正确性。其测试流程如图10所示。

3.7 主控计算机

主控计算机利用LabWindows/CVI的开发环境开发了各模块的测试、控制、故障分析及信息处理软件，从而可以使操作人员快速简便地完成对该型雷达信号数据处理单元的测试。

图11是中视频信号模拟器的操控界面。它通过串口将中视频信号模拟器所需要的信号形式、触发延时、信号幅度、噪声幅度等参数发送给中视频信号模拟器，改变输出信号的形态并送到被测单元。图12是总线测试模块的控制界面。它通过软件将PCI-1553卡置为BC，向被测单元的MBI板设置工作方式等参数，再通过读取返回信息以检测被测单元MBI模块是否有故障。

4 系统应用

该自动测试系统已成功应用于某型雷达信号数据处理单元的调试。该系统通过功能模块的形式为被测单元提供上位机的输入信号、输出测试接口等，利用LabWindows/CVI的软件开发平台成功建立了单元性能检测系统、自动测量环境、数据采集系统以及过程监控系统，使操作人员可以快速方便地控制输入信号的参数，随时从各工作状态中采集数据，并对所采集数据进行分析，成功将被测单元的故障定位到SRU级，大大节省调试时间。

参考文献

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[2]韦传安，林幼权.机载雷达技术[M].北京：电子工业出版社，2006.

[3]吴顺君，梅晓春.雷达信号处理和数据处理技术[M].北京：电子工业出版社2008.

[4]巴顿.雷达系统分析与建摸[M].北京：电子工业出版社，2007.