一种军用通信装备检测仪设计

赵建文，白 静，代振涛，孙 瑜，赵泽彪

（1.太原理工大学信息工程学院，太原 030024；2.北方自动控制技术研究所，太原 030006）

0 引言

军用通信装备主要由无线通信设备、有线传输设备和交换设备，无线通信设备主要包括短波电台、超短波电台、高速数据电台、微波接力设备、散射设备、卫通设备；有线传输设备主要体制包括V.24、V.34、SDSL、HDSL 和SHDSL；交换设备由早期的电路交换、信元交换发展到现在的网络交换。随着武器装备技术的革新和发展，军用通信装备技术状态、物理形态、接口类型等多种多样，而装备部队的通信配备的检测维修车或者检测维修设备都是随本通信设备研制，仅能保障自身设备，无法满足目前的保障需求。本文对近几年的军用通信装备进行梳理，对技术状态和接口类型进行整理归类，研制一套军用通信装备检测仪（以下简称为“检测仪”），能够对军用通信设备的功能、性能、接口进行检测，从而实现对装备的技术状态进行评估，对故障进行诊断，提高目前军用通信装备的保障能力。

1 功能总体设计

根据检测仪设计需求，本文设计的检测仪功能如下：

1）具有对超短波电台、短波电台、高速数据电台、微波、散射、卫通等无线设备的发射功率、频率准确度、灵敏度等关键指标进行自动检测和技术状态评估；

2）具有对车通、控制器、交换机、有线传输等设备的接口连通性进行测试；

3）具有数字万用笔、示波器、光功率计、寻线仪等通用仪表的功能。

在总体设计时采用模块化架构，由主控单元和多个检测模块组成，如图1 所示：

图1 功能模块设计

主控单元是检测软件的运行平台，选用国产化的硬件和操作系统；检测模块根据检测对象类别和检测功能，分为通用仪表模块、指控装备检测模块、通信装备检测模块3 个检测模块。各模块功能如表1 所示。

表1 检测仪各模块功能表

2 硬件设计

2.1 主控单元硬件设计

图2 主控单元硬件原理图

主控单元由一台便携式平板计算机和电源适配器组成，是检测仪软件的运行平台，用于操作人员控制各检测模块对检测对象进行自动检测、技术状态评估和故障诊断。计算机主板是整个系统的功能核心，采用国产飞腾处理器，主频为2.5 G，配合桥片进行核心功能设计，表贴8GB DDR4-3200 内存，支持板载安装mSATA 硬盘，拥有PCI-E 总线，同时提供多路USB 接口、以太网接口等，各单元布局紧凑，充分考虑发热单元的集中布局，方便主板散热处理。

2.2 通用仪表模块硬件设计

通用仪表模块由寻线模块、光功率模块、示波器万用表模块、接口板、电源板、电池、电源适配器和寻线探测器组成，如图3 所示。

图3 通用仪表模块硬件原理图

2.3 指控装备检测模块硬件设计

指控装备检测模块由指控装备测试板、转接板、电源板、电池和电源适配器组成，该模块对外提供以太网口、串口、ATM 群路接口、K 口、E1 口、话音等接口进行连通性测试和技术状态评估；具有车通设备的通信接口连通性、电台接口发送电平、音频接口收发电平等指标进行自动测试和技术状态评估。其中，指控装备测试板内部原理如下页图4 所示。

图4 控装备测试板内部硬件原理图

2.4 通信装备检测模块硬件设计

通信装备检测模块由微波/卫通设备测试板、无线通信测试板、转接单元、电源模块组成，通信装备检测模块内部原理如图5 所示。微波/卫通设备测试板能够进行自动检测和技术状态评估；无线通信测试板能够对短波电台、超短波电台、高速数据电台、天馈线/天线合路器等电台类设备进行指标自动测试和技术状态评估。

图5 通信装备检测模块内部硬件原理图

3 软件设计

3.1 软件设计原则

软件操作系统选用银河麒麟国产化操作系统，软件设计方面主要按照自主可控、通用化、模块化、易开发、易集成等思路进行设计和实现。在软件界面设计方面，设计原则为界面友好、操作简便，检测时以自动为主，手动为辅，适合各级维修操作人员使用。检测仪软件主要由用户登录管理模块、设备检测模块、故障检测流程模块、设备管理模块、通用设备检测模块组成。设备检测模块采用通用动态加载、卸载的方式进行，大大降低了CPU、内存的占用率，提高了软件运行效率，而且模块中的检测项可采用并行的方式进行检测，有效缩短了测试时间；故障检测模块进一步采用松耦合、插件化的加载方式进行构建，对检测流程中所需的故障分析节点进行设计，采用XML 配置文件的方式，在测试过程中，可实现不更改整体软件架构，通过修改配置文件的方式，达到不断优化诊断流程、灵活增加故障分析节点的目的，使得软件通用性更强，更易于集成。

3.2 软件功能架构

根据检测仪功能需求，检测仪软件主要由用户登录管理模块、设备检测模块、故障检测模块、设备管理模块、通用设备检测模块等组成。能完成各型通信设备的基本检测、接口检测、故障诊断、通用仪表测量结果显示等功能，实现对电台、车通、网络、卫通、散射、数据链等通指装备的系统级、设备级检测和诊断。

图6 软件功能架构图

软件各功能模块如表3 所示。

表3 检测仪软件主要功能组成表

软件功能主界面如图7 所示。包括设备检测、故障诊断、技术状态评估、设备检索、通用仪表、维修日志、维护管理、仪器状态、用户管理等。

图7 软件主界面

4 检测仪装备维修检测流程

检测仪主要实现通信装备的设备及检测诊断，并能将故障定位于板级。应用于装备的战时保养、定点保障、装备的日常保养和维护和作战中装备的故障维修等情形。

1）针对通信装备的日常维护保养的检测，主要包括基本检测和端口检测。

2）针对通信装备故障诊断维修的检测，主要流程包括：了解故障症结、故障分析研究、针对故障的推理、流程设计、测试确认、修复优化、最终故障原因定位。

3）故障报告的记录。针对每次的维修，检测人员可填写故障报告，其中包括故障现象、故障原因、故障修复时间等，报告数据可供未来不同检修人员完成故障分析和故障推理，最终达到故障定位越来越准确，越来越快的目的。

5 结论

针对军用通信检测装备目前存在的问题，本文设计了一套军用通信装备检测仪，该检测仪在软硬件方面均采用模块化设计思路，各模块针对不同类型的检测对象独立完成检测和技术状态评估，操作灵活方便；能够对检测对象进行深度检测和分析，可以保障设备的日常维护和维修。在经过后期的试验测试，该检测仪具有很好的环境适应性，整机具有高可靠性，主要功能和性能指标均能满足指标要求，能够满足目前的军队保障需求。