CN108415264A - 用于导弹跟飞试验的集成模拟设备 - Google Patents

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CN108415264A CN201810036592.0A CN201810036592A CN108415264A CN 108415264 A CN108415264 A CN 108415264A CN 201810036592 A CN201810036592 A CN 201810036592A CN 108415264 A CN108415264 A CN 108415264A
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赵龙
王萌
梁旗
张宏军
王蓉
季彪
周仁明
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    • G05CONTROLLING; REGULATING
    • G05BCONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
    • G05B17/00Systems involving the use of models or simulators of said systems
    • G05B17/02Systems involving the use of models or simulators of said systems electric

Abstract

本发明提供了一种用于导弹跟飞试验集成模拟设备,可广泛用于航天自动化测控技术领域,该设备主要由PXI测控系统、KVM一体式显控组合、接口适配器、程控直流电源、自检装置、电源检测装置、采集通信电缆、跟飞测试软件组成。本发明结合虚拟仪器技术与自动测控技术,可以模拟导弹跟飞试验工作流程,并在流程测试中,对导弹传输的多路遥测模拟量信号、串行数据进行实时采集、存储、回放等功能。可为测试人员完全模拟导弹跟飞试验工作流程,从而验证导弹与武控、发控的接口协调性和信号响应关系。且方便测试人员对导弹在跟飞流程中的各个部件的工作状态、响应情况进行分析判读。具有较高的使用价值,可在导弹测试领域中得到应用。

Description

用于导弹跟飞试验的集成模拟设备
技术领域
[0001]本发明涉及航天自动化测控技术领域,具体涉及一种在导弹跟飞试验中集成模拟 弹上热电池、发射箱及地面遥测设备的测试设备,以下简称为跟飞设备。跟飞设备可以模拟 弹上热电池完成转电任务,并对各组电源进行实时监测;模拟发射箱实现部分发控系统与 导弹的信号交互;模拟地面遥测设备对弹上遥测数据进行实时采集、存储、解码、回放。
背景技术
[0002]导弹及武器系统跟飞试验具有检验武器系统制导回路对空中目标的截获和跟踪 能力的功能;具有检验照射制导系统照射和指令调制的准确性和协调性的功能;具有检验 跟飞电子舱解码、预定、截获和工作的准确性和协调性的功能。
[0003]就导弹本身而言,跟飞试验主要为测试制导系统性能,对于其它设备而言,若使用 真实弹上热电池、发射箱及地面遥测设备,会导致成本高、效率低、设备累赘、导弹布置困难 等一系列问题,所以需要设计一种集成了以上真实设备功能的专用模拟设备代替真实设 备,简化试验设备结构、降低跟飞试验的成本、提高实验效率。与此同时,为避免模拟供电系 统由于电压不稳、短路等因素对弹上设备造成损害,需在模拟设备中集成电源监测设备,实 现对供电的实时监控,提高试验的安全性。最终实现通过使用跟飞设备,跟飞试验中弹上系 统可简化为仅包括电子舱,且仅通过简单电缆布置及操作便能完成包括导弹供电转电、导 弹与发控系统的信号交互、遥测数据接收分析多项任务。
发明内容
[0004] 针对现有技术中的缺陷,本发明的目的是提供一种用于导弹跟飞试验的集成模拟 设备。
[0005] 根据本发明提供的一种用于导弹跟飞试验的集成模拟设备,包括:数据采集处理 箱、电源组合机箱;
[0006] 数据采集处理箱具备模拟发射流程中发射箱功能、电源监测功能及导弹飞行控制 过程中地面遥测设备功能;
[0007] 电源组合机箱具备模拟弹上热电池及遥测数据显示功能。
[0008] 优选地,数据采集处理箱内设置有:KVM—体式显控组合、程控直流电源;
[0009] 电源组合机箱内设置有:接口适配器模块、电源监测模块、PH计算机测控模块。
[0010] 优选地,包括:遥测数据采集单元、遥测数据回放单元、实时控制单元、状态实时显 示单元。
[0011] 优选地,
[0012] KVM—体式显控组合包括键盘和显示屏,键盘和显示屏实现试验人员对跟飞遥测 数据的实时分析和对试验流程的实时把控;
[0013] 程控直流电源分别模拟弹上三组热电池,为弹上无线电设备、控制设备、发射机供 电;
[0014] 接口适配器模块测试信号与测试资源之间的信号连接、信号分配,接收来自产品 的测试信号和外部设备输入的模拟信号,送至PXI计算机测控模块的各功能性板卡,从而实 现设备与导弹的通信、采集功能;
[0015] 电源监测模块串联在供电电源和接口适配器及PH计算机测控组合之间,实现三 组直流电源的电流监测功能;
[0016] PXI计算机测控模块包括PXI计算机测控组合,PH计算机测控组合提供设备控制、 与发控系统通信、与弹上设备通信、数据采集及外部端口功能测试所需的硬件资源。
[0017] 优选地,包括自检模块;
[0018] 自检模块,通过电缆,实现在试验前对设备的包括导弹供电、数据采集、信号传递 在内的各方面功能的自检。
[0019] 优选地,PXI计算机测控组合中,机箱选用PXIS-2670;嵌入式控制器板卡选用PXI-3950/M2G;模拟量采集板卡选用PXI-6071E、PXI-6122;串行通讯板卡选用PXI-8431;矩阵开 关板卡选用PXI-2529;万用表板卡选用PXI-4070。
[0020]优选地,遥测数据采集单元、遥测数据回放单元对应软件安装在PXI计算机测控模 块中,通过软件控制相应功能性板卡实现设备功能。
[0021]优选地,
[0022]遥测数据采集单元通过数据采集板卡采集模拟量信号,通过串口采集板卡采集导 引头和弹上计算机的串行数据;
[0023]遥测数据回放单元根据遥测数据通讯协议对串行数据包进行解码、分类存储及显 示,供试验人员查看任意单个或多个数据项目,对导弹飞行过程中各项指标进行验证分析; [0024]实时控制单元通过模拟量采集板卡和矩阵开关板卡模拟发射箱功能,实现与发控 设备及导弹的信号交互;
[0025]状态实时显示单元将试验中导弹飞行控制阶段的部分关键数据实时显示于软件 界面供试验人员分析。
[0026]优选地,在发控系统下达导弹加电指令模拟量信号后,首先通过分压后由数据采 集板卡采集,后经矩阵开关板卡控制内置继电器吸和完成三组直流电源对导弹各设备的供 1,以完成转电任务;发控系统下达导弹发射指令模拟量信号后,经分压后由数据采集板卡 采集发控系统指令,后经矩阵开关板卡模拟发射箱功能,对导弹及发控系统进行硬件信号 反馈,填补试验的信号链路空缺。
[QQ27]优选地,通过接收到的发射机开机、伺服接通的指令实现对发射机、导引头的功能 性控制;通过对线馈的导弹遥测数据进行采集、解码、存储、显示,供试验人员直观地对导弹 飞行过程进行实时评估分析。
[0028]与现有技术相比,本发明具有如下的有益效果:
[GG29^ i、本发明能够实现对导弹跟飞试验中导弹供电转电、发控与导弹信号交互、遥测 数^采集分析的模拟验证。为解决所述问题,本发明提供一种兼具高实时性信号处理、高精 度高实时性数据采集、人性化数据显示分析功能的跟飞专用设备。
[0030] 2、本发明的优点包括:通过集成模拟,缩减了导弹跟飞试验的设备开销、人员开 销、时间开销。同时通过电源监测、设备自检保证试验的安全性。
[0031] 3、本发明可应用于导弹的跟飞试验中,能够取得良好的应用效果。
附图说明
[0032]通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述,本发明的其它特征、 目的和优点将会变得更明显: ^ '
[0033]图1为本发明导弹跟飞试验集成模拟设备组成示意图。
[0034] 图2为导弹跟飞试验信号链路图。
[0035]图3为导弹跟飞试验集成模拟设备内部信号链路图。
[0036]图4为导弹跟飞试验集成模拟设备软件结构框图。
具体实施方式
[0037]下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术 人员进一步理解本发明,但不以任何形式限制本发明。应当指出的是,对本领域的普通技术 人员来说,在不脱离本发明构思的前提下,还可以做出若干变化和改进。这些都属于本发明 的保护范围。
[0038]本发明所提供的设备平台硬件组成及外形,如图1所示。本发明所提供的用于导弹 跟飞试验的集成模拟设备,可称为跟飞设备,包括:P)(I计算机测控模块、接口适配器模块、 电源监测模块、KVM—体式显控组合、程控直流电源、自检模块。
[0039]所述用于导弹跟飞试验的集成模拟设备,包括:遥测数据采集单元、遥测数据回放 单元。
[0040] 跟飞设备在导弹跟飞试验中的信号链路功能,如图2所示。跟飞设备包括8U数据采 集处理箱和6U电源组合机箱。数据采集处理箱具备模拟发射流程中发射箱功能、电源监测 功能及导弹飞行控制过程中地面遥测设备功能,电源组合机箱具备模拟弹上热电池及遥测 数据显示功能。
[0041] 数据采集处理箱内设置有:KVM—体式显控组合、程控直流电源、自检模块。
[0042]电源组合机箱内设置有:接口适配器模块、电源监测模块、PXI计算机测控模块。
[0043]所述的接口适配器模块实现测试信号与测试资源之间的信号连接、信号分配。接 收来自产品的测试信号和外部设备输入的模拟信号,送至PXI计算机测控模块的各功能性 板卡,从而实现设备与导弹的通信、采集功能。
[0044] 所述的电源监测模块如图3所示,串联在供电电源和接口适配器及PXI计算机测控 组合之间,实现三组直流电源的电流监测功能。
[0045] 所述的PH计算机测控模块中的PH计算机测控组合是PXIS-2670、PXI-3950/M2G、 卩父1-2529、?)(1-4070、?\1-6122、?乂1-607比、?乂1-8431等标准硬件板卡组合的总称。?11计算 机测控模块主要提供设备控制、与发控系统通信、与弹上设备通信、数据采集及外部端口功 能测试所需的硬件资源。其中PXIS-2670是一款紧凑型14槽PXI机箱,支持3U的PH和cPCI模 块。PXI-3950/M2G是一款专为PXI平台混合测试系统而设计研发的PXI嵌入式控制器,内部 预装Windows XP操作系统、其它板卡的驱动以及跟飞测试软件。PXI-2529是一款用于高通 道数转换应用的高密度矩阵开关板卡,用以模拟发射箱实现导弹与发控的部分硬件信号交 互。PH-4070是一款六位半高速率高精度数字万用表板卡,用以实现采集发控系统的导弹 加点指令。PXI-6122是一款大容量16位4路同步采样模拟输入板卡,用以实现谱分析遥测采 集。PXI-6〇7lE是一款12位64路模拟输入多功能数据采集卡,用以实现多项导弹遥测数据的 采集。PXI-S431是一款高速通信高性能8端口RS485/RS422串口板卡,用以实现与导引头、弹 上机RS422串口通信。
[0046]数据采集处理箱包括:KVM—体式显控组合、三组程控直流电源。
[0047] 所述KVM—体式显控组合包括键盘和显示屏,以实现试验人员对跟飞遥测数据的 实时分析和对试验流程的实时把控。
[0048] 所述三组程控直流电源分别模拟弹上三组热电池,为弹上无线电设备、控制设备、 发射机供电。
[0049]跟飞测试软件总体框架,如图4所示。本发明跟飞设备的软件分为实时控制、状态 实时显示、遥测数据采集和数据回放四部分,均为Labview平台下开发。
[0050]所述实时控制部分软件通过模拟量采集板卡和矩阵开关板卡模拟发射箱功能,实 现与发控设备及导弹的信号交互。
[0051] 所述状态实时显示部分软件将试验中导弹飞行控制阶段的部分关键数据实时显 示于软件界面供试验人员分析。
[0052] 所述遥测数据采集部分软件通过数据采集板卡采集模拟量信号,通过串口采集板 卡采集导引头和弹上计算机的串行数据。
[0053]所述数据回放部分软件根据遥测数据通讯协议对串行数据包进行解码、分类存储 及显示,试验人员可以查看任意单个或多个数据项目,对导弹飞行过程中各项指标进行验 证分析。
[0054]本发明采用基于虚拟仪器平台的测试系统架构,以PXI计算机测控组合及跟飞测 试软件为核心,主要用于在导弹跟飞试验中,集成模拟包括弹上热电池、发射箱及地面遥测 设备。通过集成电源监测模块,能够实现对导弹供电电流的实时监测,保证试验供电的安全 性。跟飞测试软件中包含参数实时显示模块,对若干体现导弹飞行控制阶段状态的重要参 数进行实时显示,供操作人员对试验进展状况评估。跟飞测试软件中包含了实时控制、状态 显示、数据采集及数据回放功能,可实现与发控设备及导弹的信号交互,以及对遥测数据的 解码、分类存储、显示的功能。集成了跟飞设备自检模块,通过特定的电缆连接方式,实现在 正式试验前对设备的包括导弹供电、数据采集、信号传递各方面功能的自检。
[0055]跟飞试验中,跟飞设备与武控系统、发控系统以及导弹共同构成了信号链路,完成 发控系统与导弹的信号衔接。以试验中时间先后为顺序,具体实施流程分为导弹发射和飞 行控制两个部分。
[0056]导弹发射:跟飞设备承担弹上热电池和发射箱两部分任务。发控系统下达导弹加 电指令模拟量信号后,跟飞设备首先通过分压后由数据采集板卡采集,后经矩阵开关板卡 控制内置继电器吸和完成三组直流电源对导弹各设备的供电,以完成转电任务。发控系统 下达导弹发射指令模拟量信号后,跟飞设备经分压后由数据采集板卡采集发控系统指令, 后经矩阵开关板卡模拟发射箱功能,对导弹及发控系统进行硬件信号反馈,填补试验的信 号链路空缺。
[0057]飞行控制:试验人员可以通过跟飞测试软件操作面板手动控制“发射机开机”、“伺 服接通”实现对发射机、导引头的功能性控制。另一方面,通过对线馈的导弹遥测数据进行 采集、解码、存储、显示,供试验人员直观地对导弹飞行过程进行实时评估分析。
[0058] 本发明完成了一种用于导弹跟飞试验的集成模拟设备的设计与开发,本发明可应 用于导弹的跟飞试验中,设备通信的实时性、数据采集的精度、操作的便捷性均能够满足试 验要求。本发明可以模拟发射箱、弹上热电池、地面遥测设备完成跟飞试验流程,并在流程 试验中,可对导弹供电进行电流监测,对传输的多路遥测模拟量信号、串行数据进行实时采 集、解码、存储、回放等功能。为测试人员完全模拟导弹跟飞试验实际工作流程,从而验证导 弹与武控、发控的接口协调性和信号响应关系。方便测试人员对导弹在跟飞流程中的各个 部件的工作状态、响应情况进行分析判读。
[0059] 以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是,本发明并不局限于上述 特定实施方式,本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变化或修改,这并不影 响本发明的实质内容。在不冲突的情况下,本申请的实施例和实施例中的特征可以任意相 互组合。

Claims (10)

1. 一种用于导弹跟飞试验的集成模拟设备,其特征在于,包括:数据采集处理箱、电源 组合机箱; 数据采集处理箱具备模拟发射流程中发射箱功能、电源监测功能及导弹飞行控制过程 中地面遥测设备功能; _ 电源组合机箱具备模拟弹上热电池及遥测数据显示功能。
2. 根据权利要求1所述的用于导弹跟飞试验的集成模拟设备,其特征在于,数据采集处 理箱内设置有:KVM—体式显控组合、程控直流电源; 电源组合机箱内设置有:接口适配器模块、电源监测模块、PXI计算机测控模块。
3. 根据权利要求1所述的用于导弹跟飞试验的集成模拟设备,其特征在于,包括:遥测 数据采集单元、遥测数据回放单元、实时控制单元、状态实时显示单元。
4. 根据权利要求2所述的用于导弹跟飞试验的集成模拟设备,其特征在于, KVM~'体式显控组合包括键盘和显不屏,键盘和显不屏矣现试验人贝对跟飞遥测数据 的实时分析和对试验流程的实时把控; 程控直流电源分别模拟弹上三组热电池,为弹上无线电设备、控制设备、发射机供电; 接口适配器模块测试信号与测试资源之间的信号连接、信号分配,接收来自产品的测 试信号和外部设备输入的模拟信号,送至PH计算机测控模块的各功能性板卡,从而实现设 备与导弹的通彳目、米集功能; 电源监测模块串联在供电电源和接口适配器及PXI计算机测控组合之间,实现三组直 流电源的电流监测功能; PH计算机测控模块包括PXI计算机测控组合,PXI计算机测控组合提供设备控制、与发 控系统通信、与弹上设备通信、数据采集及外部端口功能测试所需的硬件资源。
5. 根据权利要求1所述的用于导弹跟飞试验的集成模拟设备,其特征在于,包括自检模 块; 自检模块,通过电缆,实现在试验前对设备的包括导弹供电、数据采集、信号传递在内 的各方面功能的自检。
6. 根据权利要求4所述的用于导弹跟飞试验的集成模拟设备,其特征在于,PXI计算机 测控组合中,机箱选用PXIS-2670;嵌入式控制器板卡选用PXI-3950/M2G;模拟量采集板卡 选用PXI-6071E、PXI-6122;串行通讯板卡选用PXI-8431;矩阵开关板卡选用PXI-2529;万用 表板卡选用PXI-4070。
7. 根据权利要求3所述的用于导弹跟飞试验的集成模拟设备,其特征在于,遥测数据采 集单元、遥测数据回放单元对应软件安装在PXI计算机测控模块中,通过软件控制相应功能 性板卡实现设备功能。
8. 根据权利要求3所述的用于导弹跟飞试验的集成模拟设备,其特征在于, 遥测数据采集单元通过数据采集板卡采集模拟量信号,通过串口采集板卡采集导引头 和弹上计算机的串行数据; 遥测数据回放单元根据遥测数据通讯协议对串行数据包进行解码、分类存储及显示, 供试验人员查看任意单个或多个数据项目,对导弹飞行过程中各项指标进行验证分析; 实时控制单元通过模拟量采集板卡和矩阵开关板卡模拟发射箱功能,实现与发控设备 及导弹的信号交互; 状态实时显示单元将试验中导弹飞行控制阶段的部分关键数据实时显示于软件界面 供试验人员分析。
9. 根据权利要求1所述的用于导弹跟飞试验的集成模拟设备,其特征在于,在发控系统 下达导弹加电指令模拟量信号后,首先通过分压后由数据采集板卡采集,后经矩阵开关板 卡控制内置继电器吸和完成三组直流电源对导弹各设备的供电,以完成转电任务;发控系 统下达导弹发射指令模拟量信号后,经分压后由数据采集板卡采集发控系统指令,后经矩 阵开关板卡模拟发射箱功能,对导弹及发控系统进行硬件信号反馈,填补试验的信号链路 空
10. 根据权利要求1所述的用于导弹跟飞试验的集成模拟设备,其特征在于,通过接收 到的发射机开机、伺服接通的指令实现对发射机、导引头的功能性控_制;通过对线馈的导弹 遥测数据进行采集、解码、存储、显示,供试验人员直观地对导弹飞行过程进行实时评估分 析。
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