CN109613500A - 基于CompactRIO的雷达信号处理机自动测试方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种基于CompactRIO的雷达信号处理机自动测试方法，包含：S1、上位机发送测试指令触发测试程序，控制供电模块对CompactRIO模块和雷达信号处理机进行供电；S2、上位机向CompactRIO模块发送测试程序的运行指令，CompactRIO模块接收运行指令后输出状态预定信号，经由适配器传输至雷达信号处理机进行自动测试；S3、雷达信号处理机将测试结果反馈至CompactRIO模块，并经由通信总线传输至上位机。本发明通过CompactRIO模块产生各种状态预定信号和串行通信信号，对雷达信号处理机进行状态预定，并完成自动测试，大幅提高雷达信号处理机的测试可靠性和实时性。

Description

基于CompactRIO的雷达信号处理机自动测试方法

技术领域

本发明涉及一种雷达信号处理机的自动测试方法，具体是指一种基于CompactRIO的批量的雷达信号处理机自动测试方法。

背景技术

对于批量的雷达信号处理机测试，目前传统的方法是利用信号源产生模拟波形，通过串行总线板卡及专用的蜂窝测试盒产生的数字信号进行状态预定，并采用串行总线进行数据通信。其中，专用的蜂窝测试盒完全采用手动控制，一方面测试效率低，另一方面对测试操作人员的要求较高，同时专用的蜂窝测试盒可靠性较低，出现问题时，故障排查费时费力。另外，批量的雷达信号处理机测试结果是采用人工判读的方式，因此测试结果存在判读误差、读数离散等问题。

专利申请CN201320530277.6《基于CompactRIO平台的微震数据采集设备》，公开了一种基于CompactRIO平台的微震数据采集仪，由CompactRIO机箱、控制器、动态信号采集模块和数字DIO模块构成。CompactRIO机箱内通过FPGA模块与动态信号采集模块及数字DIO模块连接，采集模块把模拟信号通过ADC量化成数字量后传给FPGA，FPGA根据数字锁相环锁得RT的时钟，后进行分频得到所需的采样时钟，FPGA根据采样时钟进行重采样，出来信号根据用户定义进行数字滤波处理，然后再经过一个直流陷波器把直流成分去除，之后经过STA/LTA算法进行触发波形运算，最后数据通过DMA传送到控制器，控制器再将数据通过TCP/IP协议发送出去，或在本地存储。本实用新型平台具有抗恶劣环境，高精度及高可靠运行等优势。

但是，该专利申请CN201320530277.6中，微震数据采集仪仅仅涉及到数据采集及分析，不涉及状态预定等功能。而本发明则是采用CompactRIO模块取代现有的专用蜂窝测试盒及串行总线板卡，对雷达信号处理机进行状态预定；不仅需要进行测试数据采集，还需要产生状态预定信号。

其中，所述的CompactRIO是美国国家仪器(NI)公司生产的一款可重新配置的嵌入式测控系统，其是由一个包含处理器和用户可编程FPGA的控制器以及NI或者第三方提供的一个或多个信号调理I/O组成。该CompactRIO的机箱由CPU和FPGA组成；FPGA是控制核心，通过可热插拔的接口与数据采集模块相连接，直接控制与之相连的数据采集模块，数据通信方式为SPI，接口中还包括时钟和触发等控制信号。LabVIEW FPGA模块是集成了简单易用的软件模块，不需要直接从底层编程，在硬件中执行复杂的逻辑算法，可以快速准确地处理和生成同步模拟信号或数字信号，灵活地对I/O信号进行分析和操作，产生中断和同步时钟的功能。

专利申请CN201611132728.5《基于NI CompactRIO的USB图像采集方法》，公开了一种基于NI CompactRIO的USB图像采集方法，包括下列步骤：(1)将基于NI CompactRIO的实时控制器，安装在主机上；(2)在主机上安装LabVIEW和Measurement&Automation Explorer(MAX)软件，在NI MAX中正确配置CompactRIO，配置成功后，在MAX的远程系统目录下，能够看到当前的CompactRIO名称；(3)在主机上安装NI Real Time实时模块和NI IMAQdx图像采集驱动模块，并在NI MAX的系统目录下检测是否安装成功；(4)在CompactRIO的NI IMAQdx软件中添加IP Camera Support和USB Vision Support，以便在NI MAX的设备与接口目录下找到并且调用USB相机；(5)单击NI MAX远程系统下的CompactRIO名称，在网络设置中查看以太网适配器的相关参数，为后续操作做准备；(6)记住设备与接口目录下USB相机的名称CamX，其中X是驱动分配给USB相机的值，单击Snap即可在界面中抓取单个图像，单击Grab即可在界面中获取连续的图像；(7)在LabVIEW中创建一个新项目，将基于NI CompactRIO的实时控制器添加到此项目中，运行Grab.vi程序，在前面板的Camera Name中选择当前USB相机的名称CamX，即可通过USB相机采集图像或者视频。

但是，该专利申请CN201611132728.5，实现的是一种图像采集方法，与本发明所述的基于CompactRIO的雷达信号处理机自动测试方法并不属于相同的技术领域，也并非解决相同的技术问题。

专利申请CN201310692882.8《一种CompactRIO的HDLC通信模块》，公开了一种基于CompactRIO的HDLC通信模块，其中包括HDLC通信模块和CompactRIO实时控制器两部分；HDLC通信模块中有一个用FPGA来开发的桥接芯片、存储记忆功能的EERPOM和串口转换芯片、R485接口芯片组成。应用RS485协议作为通信的物理层，数据交换通过自定义的SPI总线实现，对外有两路通讯接口，实现两路HDLC协议通信功能，并且支持通信波特率最大10M范围可调。该模块是控制器结合嵌入式测控系统，用于实现城市轨道交通列车监控系统和具有HDLC接口的子系统之间的通信互联。本发明可广泛应用于铁路列车、城市轨道交通车辆等控制领域，具有设计简单、使用简易、功能针对性强、性能可靠的特点。

但是，该专利申请CN201310692882.8仅仅是基于CompactRIO的HDLC通信模块设计，与本发明所述的基于CompactRIO的雷达信号处理机自动测试方法并不属于相同的技术领域，也并非解决相同的技术问题。

在论文《基于CompactRIO的数据采集模块设计》(作者：王丁丁，武杰，张杰，韩昭，刘列峰；期刊：核技术；日期：2012-07-10)中，CompactRIO广泛应用于各类嵌入式控制和检测应用系统，但现有CompactRIO采集模块中缺少高集成度、高精度的采集模块，为解决高精度采样的需求，设计了基于NI CompactRIO的带自校准功能的高精度数据采集模块。该数据采集模块在73.38mm×66.04mm的面积内实现6通道24位的数据采集，THD优于108dB，噪声RMS低于1.2μV。该数据采集模块还根据内部精确参考源对ADC进行偏移和增益校准，经内部增益校准可将通道的幅度一致性从1.5％提高到5×10⁶。

但是，该论文中基于CompactRIO的数据采集模块设计仅仅涉及到数据采集及分析，不涉及状态预定等功能。而本发明则是采用CompactRIO模块取代现有的专用蜂窝测试盒及串行总线板卡，对雷达信号处理机进行状态预定；不仅需要进行测试数据采集，还需要产生状态预定信号。

在论文《雷达信号处理机并行自动测试系统设计》(作者：张晓曦，吴翼虎，刘永强；期刊：计算机测量与控制；日期：2016-01-25)中，为了测试和评价某型雷达信号处理机的功能与性能，提供了一种以PCI总线为基础，结合虚拟仪器、数据库和直接数字频率合成等技术的多机并行自动测试系统设计，实现了为雷达信号处理机提供雷达回波模拟、高稳定度ADC采集时钟和多通道多类型信号输入，重点完成对雷达信号处理机多类型通讯总线测试和关键性能实时检测与分析，结合典型产品定量给出测试结果并分析，验证了测试系统的有效性。

但是，该论文中的雷达信号处理机并行自动测试系统设计是基于PCI总线，结合虚拟仪器、数据库和直接数字频率合成等技术的多机并行自动测试系统设计。而本发明则是采用CompactRIO模块取代现有的专用蜂窝测试盒及串行总线板卡，对雷达信号处理机进行状态预定。

在论文《基于CompactRIO的便携式导弹自动测试系统设计》(作者：刘斌友，王雪梅；期刊：弹箭与制导学报；日期：2009-02-15)中，针对当前导弹测试发控系统存在的问题，介绍了一种基NI CompactRIO技术的某型导弹自动测试系统，详细阐述了该系统的结构设计和软、硬件实现方法。该系统可用于导弹发射前快速检测和诊断，与传统测试系统相比较，能够有效缩短发射准备时间，并且携带方便，操作简单，性能高效，具有良好的扩展性。

但是，该论文中的基于CompactRIO的便携式导弹自动测试系统设计阐述了该系统的结构设计和软、硬件实现方法，硬件设计仅仅涉及硬件选型及理论概述，不涉及具体的硬件设计方法。而本发明则是采用CompactRIO模块取代现有的专用蜂窝测试盒及串行总线板卡，对雷达信号处理机进行状态预定，涉及具体的硬件实现方法。

基于上述，本发明提出一种基于CompactRIO的雷达信号处理机自动测试方法，以解决现有技术中存在的缺点和限制。

发明内容

本发明的目的是提供一种基于CompactRIO的雷达信号处理机自动测试方法，通过CompactRIO模块产生各种状态预定信号和串行通信信号，对雷达信号处理机进行状态预定，并完成自动测试，大幅提高雷达信号处理机的测试可靠性和实时性。

为实现上述目的，本发明提供一种基于CompactRIO的雷达信号处理机自动测试方法，包含以下步骤：

S1、上位机发送测试指令触发测试程序，控制供电模块对CompactRIO模块和雷达信号处理机进行供电；

S2、上位机向CompactRIO模块发送测试程序的运行指令，CompactRIO模块接收运行指令后输出状态预定信号，经由适配器传输至雷达信号处理机进行自动测试；

S3、雷达信号处理机将测试结果反馈至CompactRIO模块，并经由通信总线传输至上位机。

在所述的S1之前，还包含：S0、上位机将预先编写好的测试程序下载至CompactRIO模块，并配置测试程序的控制参数。

所述的S0中，控制参数包括：时钟频率，采样率。

所述的S1中，上位机对供电模块输出的供电电压和供电电流进行不间断测试，以在发现测试结果异常时，即时控制紧急断电。

所述的CompactRIO模块包含：与上位机连接通信的PFGA，分别与PFGA和适配器连接通信的数字I/O模块，以及分别与PFGA和适配器连接通信的422通信模块。

所述的S2中，具体包含以下步骤：

S21、上位机通过TCP/IP通信协议向CompactRIO模块发送测试程序的运行指令；

S22、CompactRIO模块根据接收到的运行指令，由FPGA按照测试程序输出预定状态信号；

S23、FPGA通过数字I/O模块以及422通信模块将预定状态信号输出至适配器；

S24、上位机控制激励信号和时钟信号输出至适配器；

S25、适配器将接收到的状态预定信号、激励信号和时钟信号传输至雷达信号处理机进行自动测试。

其中，所述的预定状态信号对雷达信号处理机进行状态预定。

所述的S3中，具体包含以下步骤：

S31、数字I/O模块通过适配器对雷达信号处理机输出的测试结果数据进行采集；

S32、数字I/O模块将采集到的测试结果数据通过先入先出原则传输至FPGA中；

S33、FPGA将接收到的测试结果数据通过422通信总线传输至上位机。

综上所述，本发明提供的基于CompactRIO的雷达信号处理机自动测试方法，通过CompactRIO模块产生各种状态预定信号和串行通信信号，对雷达信号处理机进行状态预定，并完成自动测试，大幅提高雷达信号处理机的测试可靠性和实时性。

附图说明

图1为本发明中的基于CompactRIO的雷达信号处理机自动测试方法的示意图。

具体实施方式

以下结合图1，通过优选实施例对本发明的技术内容、构造特征、所达成目的及功效予以详细说明。

如图1所示，为本发明所提供的基于CompactRIO的雷达信号处理机自动测试方法，包含以下步骤：

S1、上位机发送测试指令，一键触发测试程序，并控制供电模块对CompactRIO模块和雷达信号处理机进行供电；

S2、上位机向CompactRIO模块发送测试程序的运行指令，CompactRIO模块接收运行指令后输出状态预定信号，经由适配器传输至雷达信号处理机进行自动测试；

S3、雷达信号处理机将测试结果反馈至CompactRIO模块，并经由通信总线传输至上位机。

在所述的S1之前，还包含：S0、上位机将预先编写好的PFGA VI测试程序下载至CompactRIO模块中，并配置PFGA VI测试程序的控制参数，之后即等待上位机发出指令触发PFGA VI测试程序的测试指令。

所述的S0中，控制参数包括：时钟频率，采样率等。

所述的S1中，上位机对供电模块输出的供电电压和供电电流进行不间断测试，一旦发现测试结果异常，即时控制紧急断电。在本发明的优选实施例中，所述的供电模块采用直流电源。

所述的CompactRIO模块包含：与上位机连接通信的PFGA，分别与PFGA和适配器连接通信的数字I/O(输入/输出)模块，以及分别与PFGA和适配器连接通信的422通信模块。

所述的S2中，具体包含以下步骤：

S21、上位机通过TCP/IP通信协议(传输控制协议/因特网互联协议，又名网络通讯协议)向CompactRIO模块发送测试程序的运行指令；

S22、CompactRIO模块根据接收到的运行指令，在供电正常的情况下，由FPGA按照FPGA VI测试程序输出预定状态信号，并做好测试数据采集的准备；

S23、FPGA通过数字I/O模块以及422通信模块将预定状态信号输出至适配器；

S24、按照测试要求，上位机自动控制激励信号和时钟信号输出至适配器；

S25、适配器将接收到的状态预定信号、激励信号和时钟信号传输至雷达信号处理机进行自动测试。

其中，所述的预定状态信号对雷达信号处理机进行状态预定。

所述的S3中，具体包含以下步骤：

S31、雷达信号处理机进行自动测试，CompactRIO模块的数字I/O模块通过适配器对雷达信号处理机输出的测试结果数据进行采集；

S32、数字I/O模块将采集到的测试结果数据通过FIFO(First Input FirstOutput，先入先出)原则传输至FPGA的队列中；

S33、FPGA将接收到的测试结果数据通过422通信总线传输至上位机，并由上位机进行数据解析、分析、存储以及显示在测试界面中，确保测试结果数据的完整性和可靠性。

在本发明中，上位机主要完成雷达信号处理机的测试程序的运行指令的控制，以及对测试结果的实时显示和存储。为了保证上位机与CompactRIO模块以及雷达信号处理机之间通信的可靠性和实时性，上位机通过TCP/IP通信协议发送运行指令，接收到运行指令后，CompactRIO模块输出状态预定信号并进行测试结果数据的采集，最后采集到的测试结果数据通过FIFO原则反馈至FPGA的队列，并通过422通信总线传输至上位机，此时上位机对接收到的测试结果数据进行解析、分析、存储以及显示在测试界面中。

综上所述，本发明所提供的基于CompactRIO的雷达信号处理机自动测试方法，通过CompactRIO模块中的FPGA产生各种状态预定信号和串行通信信号，对雷达信号处理机进行状态预定，并完成自动测试；大幅提高雷达信号处理机的测试可靠性和实时性，并已经在多个型号的雷达信号处理机的自动测试中得到了应用。

尽管本发明的内容已经通过上述优选实施例作了详细介绍，但应当认识到上述的描述不应被认为是对本发明的限制。在本领域技术人员阅读了上述内容后，对于本发明的多种修改和替代都将是显而易见的。因此，本发明的保护范围应由所附的权利要求来限定。

Claims (8)

1.一种基于CompactRIO的雷达信号处理机自动测试方法，其特征在于，包含以下步骤：

S1、上位机发送测试指令触发测试程序，控制供电模块对CompactRIO模块和雷达信号处理机进行供电；

S2、上位机向CompactRIO模块发送测试程序的运行指令，CompactRIO模块接收运行指令后输出状态预定信号，经由适配器传输至雷达信号处理机进行自动测试；

S3、雷达信号处理机将测试结果反馈至CompactRIO模块，并经由通信总线传输至上位机。

2.如权利要求1所述的基于CompactRIO的雷达信号处理机自动测试方法，其特征在于，在所述的S1之前，还包含：S0、上位机将预先编写好的测试程序下载至CompactRIO模块，并配置测试程序的控制参数。

3.如权利要求2所述的基于CompactRIO的雷达信号处理机自动测试方法，其特征在于，所述的S0中，控制参数包括：时钟频率，采样率。

4.如权利要求1所述的基于CompactRIO的雷达信号处理机自动测试方法，其特征在于，所述的S1中，上位机对供电模块输出的供电电压和供电电流进行不间断测试，以在发现测试结果异常时，即时控制紧急断电。

5.如权利要求1所述的基于CompactRIO的雷达信号处理机自动测试方法，其特征在于，所述的CompactRIO模块包含：与上位机连接通信的PFGA，分别与PFGA和适配器连接通信的数字I/O模块，以及分别与PFGA和适配器连接通信的422通信模块。

6.如权利要求5所述的基于CompactRIO的雷达信号处理机自动测试方法，其特征在于，所述的S2中，具体包含以下步骤：

S21、上位机通过TCP/IP通信协议向CompactRIO模块发送测试程序的运行指令；

S22、CompactRIO模块根据接收到的运行指令，由FPGA按照测试程序输出预定状态信号；

S23、FPGA通过数字I/O模块以及422通信模块将预定状态信号输出至适配器；

S24、上位机控制激励信号和时钟信号输出至适配器；

S25、适配器将接收到的状态预定信号、激励信号和时钟信号传输至雷达信号处理机进行自动测试。

7.如权利要求6所述的基于CompactRIO的雷达信号处理机自动测试方法，其特征在于，所述的预定状态信号对雷达信号处理机进行状态预定。

8.如权利要求6所述的基于CompactRIO的雷达信号处理机自动测试方法，其特征在于，所述的S3中，具体包含以下步骤：

S31、数字I/O模块通过适配器对雷达信号处理机输出的测试结果数据进行采集；

S32、数字I/O模块将采集到的测试结果数据通过先入先出原则传输至FPGA中；

S33、FPGA将接收到的测试结果数据通过422通信总线传输至上位机。