CN105510737B - 一种运载火箭通用自动化测试系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种火箭测试系统，包括信号转接装置、多路复用开关模块、万用表模块、多功能板卡、继电器模块、控制器；将火箭的所有引出点均分为正负两路引出，通过软件配置选择接入测试系统的点；能够实现电压测试、电阻测试、电流测试、指令测试、链路信号功能测试以及数字量测试。本发明的火箭测试系统具有通用性好，测试灵活，覆盖全面的优点。

Description

一种运载火箭通用自动化测试系统

技术领域

本发明涉及一种运载火箭通用自动化测试系统，属于测试测量技术领域。

背景技术

运载火箭电气系统各单机齐套后需要对其性能进行全面的测试，对测试精度要求较高。当前运载火箭电气系统综合试验在测试中所使用的测试台都是为特定型号特定单机定制专用的，对于不同型号的火箭，要设置不同的测试设备。测试设备存在通用性低，研制周期长的缺陷，重复的研制开发也导致了研制成本高。且现有的测试装置没有实现判读的自动化闭环，测试并不全面，留有隐患。

如何实现不同型号火箭的通用测试及全面测试是本领域亟待解决的技术问题。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种通用自动化测试平台，用于完成电气综合试验中的供电检查、阻值测试、数据采集链路测试等项目。

本发明目的通过如下技术方案予以实现：

提供一种火箭测试系统，包括信号转接装置、多路复用开关模块、万用表模块、多功能板卡、继电器模块、控制器；

所述信号转接装置包括输入接口模块，第一输出接口模块和第二输出接口模块；输入接口模块的n个点分别对应连接到第一输出接口模块的n个点和第二输出接口模块的第n个点；火箭上的i个连接点对应连接到输入接口模块的第1-i个点，其中n和i均为自然数，且n≥i；

所述多路复用开关模块包括正极多路复用开关组和负极多路复用开关组，正极多路复用开关组的输出端作为第一测试接入点，第一输出接口模块的n个点分别连接正极多路复用开关组的n个输入端；负极多路复用开关组的输出端作为第二测试接入点，第二输出接口模块的n个点分别连接负极多路复用开关组的n个输入端；

所述万用表模块的正输入端连接第一测试接入点，负输入端连接第二测试接入点；在控制器的控制下进行电压测试、电流测试或电阻测试；

所述多功能板卡的两个端点分别连接第一测试接入点和第二测试接入点，在控制器的控制下向两个测试接入点输出信号，或者采集两个测试接入点输出的信号；

所述继电器模块的两个触点分别连接到第一测试接入点和第二测试接入点，在控制器的控制下接通或断开两个测试接入点；

所述控制器，控制多路复用开关模块选择接入第一测试接入点和第二测试接入点；在电压测试模式下，控制万用表模块工作，进行两个测试接入点的电压测试；在电流测试模式下，控制万用表模块工作，进行两个测试接入点的电流测试；在电阻测试模式下，控制万用表模块工作，进行两个测试接入点的电阻测试；在指令测试模式下，控制继电器模块导通或断开，将两个测试接入点接通或断开，模拟向火箭发送测试指令，火箭接收到测试指令后，执行内部程序，控制器接收运载火箭遥测地面检测站发送的火箭遥测参数，并进行数据解析，提取所述测试指令对应的火箭遥测参数，判断火箭输出信号是否正常；在链路信号功能测试模式下，控制多功能板卡向两个测试接入点输出测试信号，火箭接收到测试信号后，执行内部程序，控制器接收运载火箭遥测地面检测站发送的火箭遥测参数，并进行数据解析，提取测试信号对应的火箭遥测参数，判断火箭输出信号是否正常；在数字量测试模式下，控制多功能板卡接收两个测试接入点输出数字信号，判断输出的信号是否正确。

优选的，多功能板卡向两个测试接入点输出测试信号为数字信号或者模拟信号，数字信号为脉冲信号或开关量信号，模拟信号为电压信号或电流信号。

优选的，还包括网卡，控制器控制所述网卡与运载火箭遥测地面检测站通信，通过UDP协议接收遥测地面检测站的数据包，由控制器进行数据解析。

优选的，提取测试信号对应的火箭遥测参数，判断火箭输出信号是否正常的方法为：将所提取火箭遥测参数与存储的判读数据进行对比，判断所提取的火箭遥测参数是否在阈值范围内，如果在阈值范围内则为正常，不在阈值范围内则为不正常。

优选的，所述判读数据包括逻辑关系，第一参考值和第二参考值，逻辑关系包含：bet，即第一参考值≤遥测参数≤第二参考值；big，即遥测参数≥第一参考值；lit，即遥测参数≤第一参考值；equ，即遥测参数＝第一参考值。

优选的，还包括PXI总线，多路复用开关模块、万用表模块、多功能板卡、继电器模块均通过PXI总线与控制器通信。

本发明与现有技术相比具有如下优点：

(1)本发明采用虚拟仪器技术，基于PXI平台建立了一套通用自动化测试平台，针对不同型号的火箭仅需更改软件设置，无需重新开发硬件结构。通用性好，成本低。

(2)本发明的自动化测试平台采用面向信号的设计思路，通过将测试点1对2的信号接口装置和多路复用开关组配合使用，测试点的正、负极性可任意选择，其具备较好的通用性，可满足不同型号的测试需求。这种设计可使得信号接口装置的设计较为简单可靠，实现测试点引出的完整性，真正实现了硬件的通用；同时不需要跳线，体积小，成本低，测试效率高。

(3)本发明通过网卡与运载火箭遥测地面检测站通信，读取解析数据，判断火箭内部程序执行是否正确，这是以往的测试系统均不具备的功能。该功能的设置使得测试过程覆盖全面，测试平台可以真正做到闭环自动化。

(4)本发明设置指令测试模式，模拟向火箭输出测试指令，设置链路信号功能测试模式，向火箭输出数字信号或模拟信号，提升了运载火箭的测试覆盖性及测试的自动化水平。。

附图说明

图1为本发明测试平台的结构示意图；

图2为本发明信号接口装置结构示意图；

图3为本发明的信号转接装置与多路复用开关模块连接示意图。

具体实施方式

一、通用测试平台架构设计

通用测试平台的设计基于PXI总线架构实现，系统硬件结构图如图1所示。包括信号转接装置、控制器、多功能板卡、万用表模块、继电器模块、多路复用开关模块。

根据被测信号特性及测试需求，PXI机箱中选取了以下模块化仪器：控制器作为整个测试平台的中枢，实现对模块化仪器的控制；多路复用开关和万用表模块联合，可实现对多路电压值、电阻值等的测量；多路复用开关和继电器模块联合，可配合运载火箭完成电压信号通断的测试操作；多路复用开关和多功能板卡联合，可输出模拟信号和数字信号作为测量系统的激励。

二、信号转接装置

信号转接装置在设计时充分考虑其通用性和可靠性。信号转接装置采用全部固化设计，即对于接口的输入点均按1对2的转接方式输出，使火箭上的每个输出点分别同时连接到正、负极的多路复用开关。信号转接装置包括输入接口模块P1-Pn，第一输出接口模块CH1-CHn和第二输出接口模块CH1’-CHn’；输入接口模块P1-Pn的n个点分别对应连接到第一输出接口模块的n个点和第二输出接口模块的第n个点；火箭上的第i个连接点对应连接到输入接口模块的第i个点，其中n和i均为自然数，且n≥i；

通用接口适配器设计方案示意图如图2所示。第一输出接口模块CH1-CHn连接正极多路复用开关组，引出正接入点；第二输出接口模块CH1’-CHn’连接负极多路复用开关组，引出负接入点。为了适应不同型号火箭的测试要求，接入点的数量n大于火箭引出点的数量i，实现i个引出点全部引出。

这种设计可使得接口适配器的设计较为简单可靠，不需要跳线，体积小，成本低。同时由于所有点均按1对2的转接方式输出，通用性强，可同时应用于多个型号运载火箭，对于不同型号的测点选择仅需通过测试软件设置即可。

三、多路复用开关模块

多路复用开关模块与信号接口装置连接，选择接入火箭上待测点。

参见图3，多路复用开关模块分为正极多路复用开关组和负极多路复用开关组，正极多路复用开关组的输出端Pout作为第一测试接入点，第一输出接口模块的n个点分别连接正极多路复用开关组的n个输入端PH1-PHn；负极多路复用开关组的输出端Pout’作为第二测试接入点，第二输出接口模块的n个点分别连接负极多路复用开关组的n个输入端PH1’-PHn’；

测试时，可根据需要通过测试软件任意配置待测点的正负极特性。多路复用开关选择196路输入一路输出的开关。

四、继电器模块

万用表模块的正输入端连接第一测试接入点，负输入端连接第二测试接入点,继电器模块与多路复用开关配合，可完成火箭上通断指令信号的测试。正极多路复用开关组的输出和负极多路复用开关组的输出分别接入继电器的触点两端，通过继电器的通断，模拟向火箭输入通断信号，通过网卡接收火箭的遥测的信号，判断火箭是否执行相应的操作。测试时，可根据需要通过测试软件任意配置所需要进行测试的待测点。

五、万用表测试模块

正输入端连接第一测试接入点，负输入端连接第二测试接入点；在控制器的控制下进行电压测试、电流测试或电阻测试；在控制器的控制下正极多路复用开关组的输出接入万用表测试模块的正极，负极多路复用开关组的输出接入万用表测试模块的负极，人为选择测试模式，电压测试、电阻测试或电流测试。

六、多功能板卡

所述多功能板卡的两个端点分别连接第一测试接入点和第二测试接入点，在控制器的控制下向两个测试接入点输出信号，或者采集两个测试接入点输出的信号；多功能板卡和多路复用开关配合，可向箭上待测点提供模拟信号(电压，电流)和数字信号(脉冲，开关量)输出，也可采集箭上待测点模拟信号(也可以通过万用表模块测量)和数字信号的输出。

测试时，可根据需要通过测试软件任意配置待测点的正负极特性，同时根据测试的类型选择多功能板卡的输入或输出。

七、PXI总线

多路复用开关模块、万用表模块、多功能板卡、继电器模块均通过PXI机箱中的总线背板与控制器通信。

八、控制器

控制器是通用测试平台的控制中枢，控制各测试模块完成相应的测试功能。

控制多路复用开关模块选择接入第一测试接入点和第二测试接入点；在电压测试模式下，控制万用表模块工作，进行两个测试接入点的电压测试；在电流测试模式下，控制万用表模块工作，进行两个测试接入点的电流测试；在电阻测试模式下，控制万用表模块工作，进行两个测试接入点的电阻测试；在指令测试模式下，控制继电器模块导通或断开，将两个测试接入点接通或断开，模拟向火箭发送测试指令，火箭接收到测试指令后，执行内部程序，控制器接收运载火箭遥测地面检测站发送的火箭遥测参数，并进行数据解析，提取所述测试指令对应的火箭遥测参数，判断火箭输出信号是否正常；在链路信号功能测试模式下，控制多功能板卡向两个测试接入点输出测试信号，火箭接收到测试信号后，执行内部程序，控制器接收运载火箭遥测地面检测站发送的火箭遥测参数，并进行数据解析，提取测试信号对应的火箭遥测参数，判断火箭输出信号是否正常；在数字量测试模式下，控制多功能板卡接收两个测试接入点输出数字信号，判断输出的信号是否正确。

电压测试、电阻测试、电流测试、指令测试、链路信号功能测试以及数字量测试可依据型号测试需求，由测试者选择相应的测试项目。

测试时，首先将火箭与信号转接装置通过电缆连接，待测点通过信号转接装置与测试系统相连接。运行测试软件，选择需要的测试项目，如电压测试、电阻测试、指令测试、链路信号功能测试、数字量测试等。控制器接收测试指令，通过PXI总线背板控制相应的测试模块，按照程序指令完成相应的测试，获取测试数据，测试数据的获取既包括测试模块采集的数据，如万用表测试模块、多功能板卡，也包括通过接收解析遥测地面检测站的解调数据。

控制器自带的100M/1000M以太网接口，控制器的控制下网卡与运载火箭遥测地面检测站进行通信，通过UDP协议接收遥测地面检测站的解调数据。控制器读取接收到的数据包，按照遥测数据帧格式，进行数据解析，提取测试中对应的箭上参数。可将箭上参数值和事先设定的阈值比较，判定测试结果是否合格。将所提取火箭遥测参数与存储的判读数据进行对比，通过网络接收解析运载火箭遥测地面检测站解调数据，形成测试的闭环。为了实现判据的自动化，判据格式便于计算机的解析与实现，各类判据的描述统一。由此设计如表1所示的判据格式。

表1：

逻辑关系

参考值1

参考值2

判据由逻辑关系、参考值1和参考值2组成，其中当参数1和参数2都有效时应保证“参考值1”≤“参考值2”；

逻辑关系包含：

“bet”即，“≥A”且“≤B”，此时“参考值1”，“参考值2”均有效，判据为“参考值1≤采集值≤参考值2”；

“big”即，“≥”，此时“参考值1”，“参考值2”中仅“参考值1”有效，判据为“采集值≥参考值1”；

“lit”即，“≤”，此时“参考值1”，“参考值2”中仅“参考值1”有效，判据为“采集值≤参考值1”；

“equ”，即“＝”，通常“参考值1”，“参考值2”中仅“参考值1”有效，判据为“采集值＝参考值1”。

本发明的测试系统在多型运载火箭综合试验中进行了应用，取得了良好的效果。

以上所述，仅为本发明最佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

本发明说明书中未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员的公知技术。

Claims (4)

1.一种火箭测试系统，其特征在于包括：信号转接装置、多路复用开关模块、万用表模块、多功能板卡、继电器模块、控制器；

所述信号转接装置包括输入接口模块(P1-Pn)，第一输出接口模块(CH1-CHn)和第二输出接口模块(CH1’-CHn’)；输入接口模块(P1-Pn)的n个点分别对应连接到第一输出接口模块的n个点和第二输出接口模块的n个点；火箭上的i个连接点对应连接到输入接口模块的第1-i个点，其中n和i均为自然数，且n≥i；

所述多路复用开关模块包括正极多路复用开关组和负极多路复用开关组，正极多路复用开关组的输出端(Pout)作为第一测试接入点，第一输出接口模块的n个点分别连接正极多路复用开关组的n个输入端(PH1-PHn)；负极多路复用开关组的输出端(Pout’)作为第二测试接入点，第二输出接口模块的n个点分别连接负极多路复用开关组的n个输入端(PH1’-PHn’)；

所述万用表模块的正输入端连接第一测试接入点，负输入端连接第二测试接入点；在控制器的控制下进行电压测试、电流测试或电阻测试；

所述多功能板卡的两个端点分别连接第一测试接入点和第二测试接入点，在控制器的控制下向两个测试接入点输出信号，或者采集两个测试接入点输出的信号；

所述继电器模块的两个触点分别连接到第一测试接入点和第二测试接入点，在控制器的控制下接通或断开两个测试接入点；

所述控制器，控制多路复用开关模块选择接入第一测试接入点和第二测试接入点；在电压测试模式下，控制万用表模块工作，进行两个测试接入点的电压测试；在电流测试模式下，控制万用表模块工作，进行两个测试接入点的电流测试；在电阻测试模式下，控制万用表模块工作，进行两个测试接入点的电阻测试；在指令测试模式下，控制继电器模块导通或断开，将两个测试接入点接通或断开，模拟向火箭发送测试指令，火箭接收到测试指令后，执行内部程序，控制器接收运载火箭遥测地面检测站发送的火箭遥测参数，并进行数据解析，提取所述测试指令对应的火箭遥测参数，判断火箭输出信号是否正常；在链路信号功能测试模式下，控制多功能板卡向两个测试接入点输出测试信号，火箭接收到测试信号后，执行内部程序，控制器接收运载火箭遥测地面检测站发送的火箭遥测参数，并进行数据解析，提取测试信号对应的火箭遥测参数，判断火箭输出信号是否正常；在数字量测试模式下，控制多功能板卡接收两个测试接入点输出数字信号，判断输出的信号是否正确；

多功能板卡向两个测试接入点输出测试信号为数字信号或者模拟信号，数字信号为脉冲信号或开关量信号，模拟信号为电压信号或电流信号；

火箭测试系统还包括网卡，控制器控制所述网卡与运载火箭遥测地面检测站通信，通过UDP协议接收遥测地面检测站的火箭遥测参数数据包，由控制器进行数据解析。

2.根据权利要求1所述的火箭测试系统，其特征在于，控制器提取测试信号对应的火箭遥测参数，判断火箭输出信号是否正常的方法为：将所提取火箭遥测参数与存储的判读数据进行对比，判断所提取的火箭遥测参数是否在阈值范围内，如果在阈值范围内则为正常，不在阈值范围内则为不正常。

3.根据权利要求2所述的火箭测试系统，其特征在于，所述判读数据包括逻辑关系，第一参考值和第二参考值，逻辑关系包含：bet，即第一参考值≤遥测参数≤第二参考值；big，即遥测参数≥第一参考值；lit，即遥测参数≤第一参考值；equ，即遥测参数＝第一参考值。

4.根据权利要求1所述的火箭测试系统，其特征在于，还包括PXI总线，多路复用开关模块、万用表模块、多功能板卡、继电器模块均通过PXI总线与控制器通信。