CN110764151A - 一种能够融合于探测系统中的调试系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于数据信息处理技术领域，公开了一种能够融合于探测系统中的调试系统及方法，磁探测系统产生磁调试控制信号，并将产生的磁调试控制信号传输在板式磁模块调试系统；在板式磁模块调试系统的信号产生模块依据接收到的控制信号产生相应的调试信号，磁探测系统接收采集信号并进行评判，根据评判的结果对磁模块功能是否完整进行进一步判断，最后将结果传输显示系统。本发明颠覆传统，提出新的磁模块调试模式，在板式磁模块调试系统，完全不同于现有的调试模式，本调试模式直接融合于磁探测系统之中，充分利用已有的硬件资源，完成调试，颠覆了原来调试的概念，形成一种可行的磁模块调试模式，具有巨大的理论指导意义。

Description

一种能够融合于探测系统中的调试系统及方法

技术领域

本发明属于数据信息处理技术领域，尤其涉及一种能够融合于探测系统中的调试系统及方法。

背景技术

目前，最接近的现有技术：

目标探测系统(Target Detecting Syestem,TDS)是通过各种传感器感知被探目标的各种特性，然后根据一定的探测技术实现对目标的探测、识别以及定位跟踪，其广泛应用于交通监视、地质勘探和军用装备中。在现有的各种目标探测系统中，磁探测系统由于其具有不受外界环境约束的特定，得到了广泛的发展和应用，例如：在地质勘探中常用磁探测系统对深埋地底的矿物质进行探测和定位；近岸防御系统中用磁探测系统对入侵的各种军用目标进行检测；在高速交通监视也用到磁探测系统进行交通状况监视。磁探测系统通常利用磁传感器接受磁性目标的磁场强度来完成对磁性目标探测等作业，为常用的磁探测系统，其包括供电模块、中央控制模块、磁信号采集模块、外部通讯/调试接口模块等，其中最为核心部分是中央控制模块和磁信号采集模块，中央控制模块是常常选择具有计算能力的单片机，相当于整个系统的“大脑”，对磁信号接受模块传递过来的信号进行处理，完成对目标探测、识别、定位等工作。

在使用和装备磁探测系统之前需要对调试和功能校正，其中最为关键的一步是对系统中磁信号采集模块能否有效、准确采集磁信号进行调试，然而，由于该模块集成于整个探测系统之中，对该部分调试是较为复杂和繁琐的。

综上所述，现有技术存在的问题是：

(1)目前，对磁探测系统中磁模块功能调试是用专用的调试设备通过系统外部接口，按照一定的调试步骤进行，常常需要较大人力和物力。

(2)调试步骤繁琐单一，不灵活，一步错误全盘出错。

(3)调试质量不高，仅能对内部软件进行调试，缺少对探测系统的硬件完好性进行调试。

(4)调试系统软件复杂，整套调试完成耗时长，不便于磁探测系统的快速调试。

(5)调试结果不易判别，现有的调试设备缺少调试结果展示能力，仅有个各项指标输出结果，调试结果还需人力判断，容易出错。

解决上述技术问题的难度：

(1)如何设计可以融于探测系统的调试系统，需要解决探测系统和调试系统的兼容问题。

(2)如何实现调试系统与探测系统硬件上的共用，简化调试系统。

(3)如何生成有效、准确的调试信号，需要解决探测系统与调试系统之间电磁干扰问题。

(4)如何实现简便高效的调试方法，确保调试结果可靠、可信。

(5)如何简化调试步骤，减少人力投入，设计一键式调试模式。

(6)如何实现智能化调试结果显示能力，使调试结果易判别。

解决上述技术问题的意义：

(1)省去了专用的调试设备，节省调试投入成本。

(2)在板式调试系统颠覆了原有调试模式，为其他系统的调试提供了一种可行的调试模式，具有巨大的理论指导意义。

(3)设计了简便的调试方法，节省了调试投入的时间成本，实现了快速调试的要求。

(4)具有智能化调试结果显示能力，调试结果可靠。

发明内容

针对现有技术存在的问题，本发明提供了一种能够融合于探测系统中的调试系统及方法。

本发明是这样实现的，一种能够融合于探测系统中的调试系统，包括：

磁探测系统，与在板式磁模块调试系统连接，用于产生磁调试控制信号，并将产生的磁调试控制信号传输在板式磁模块调试系统；

在板式磁模块调试系统，接收磁探测系统传输的调试控制信号，由信号生成单元依据调试控制信号产生调试信号；

磁探测系统，采集在板式调试系统信号生成单元产生的调试信号并进行评判，根据评判的结果对磁模块功能是否完整进行进一步判断，最后将结果传输显示系统；

显示系统，用于对在板式磁模块调试系统的调试结果通过一定的方式进行展示。

进一步，所述磁探测系统包括：

中央控制模块，用于产生相应的磁调试控制信号；

磁信号采集模块，对磁调试信号进行采集；

调试控制单元，用于控制中央控制模块进行开始调试，长按开关S1时，中央控制模块的1I/O口为高电平，中央控制模块扫描该口，若发现为高电平则控制中央控制模块输出相应的波形信号。

所述调试控制单元的电源通过R1和R2串联至磁探系统中央控制模块的一个I/O口上，在I/O口端并联一个电容C1，在R1和R2之间并联一个点触开关S1，电阻R1阻值为470欧姆，R2阻值为1K欧姆，电容C1值为4.7pF；系统上电时，C1充电，I/O为高电平，当按下点触开关S1后，C1通过R2放电，放电时间常数由τ＝RC计算；当点触开关按住τ时间时，I/O电压由开始的VCC降至0.368倍Vcc，中央控制模块扫描的I/O口的电压变化，当检测到I/O由高电平变为低电平，在下降沿时，开启调试模式，由中央控制模块发出相应的波形调试控制信号。

进一步，所述磁探测系统进一步包括：

供电模块，与中央控制模块、磁信号采集模块连接，用于提供电源；

储存模块，与中央控制模块连接，用于储存磁调试信号；

外部通讯、调试接口，与中央控制模块连接，用于与外部设备进行通讯。

进一步，磁信号采集模块包括：

磁信号采集驱动芯片，与中央控制模块连接，用于对磁调试信号进行采集和发射。

进一步，在板式磁模块调试系统包括：

信号发生单元，接收调试控制单元输出的波形，然后生成相应的磁信号；通过信号生成单元电路利用三个线圈产生相应的信号，当信号线圈中通过一定的电流波形时，产生相应的变化磁场。

所述信号生成单元电路由三个阻值相同的电阻和相同的线圈组成，每个电阻与线圈串联，三个串联电阻线圈并联。

进一步，在板式磁模块调试系统进一步包括：

自检控制单元，用于对接收的调试控制单元输出的磁信号进行检查；

自检结果显示单元，用于显示自检控制单元检查磁信号的结果。

进一步，显示系统集成有显示电路，由一个发光二极管组成，通过中央控制模块控制电流进入发光二极管，使二极管展现不同的发光模式显示对应的不同调试结果。

所述显示单元电路由发光二极管D1和限流电阻R3串联组成。

本发明另一目的在于提供一种能够融合于探测系统中的调试方法包括：

由磁探测系统本身的中央控制模块产生相应的磁调试信号，通过磁信号采集模块对该调试信号进行采集；

然后，对采集的信号进行评判，并根据评判的结果对磁模块功能是否完整进行进一步判断；

最后将结果通过显示系统进行显示。

进一步，所述能够融合于探测系统中的调试方法进一步包括：

步骤一，中央控制模块检测到调试控制低电平信号，执行调试软件，信号源给出某一频率的方波信号，将方波信号输入调试信号生成单元；

步骤二，磁信号采集模块采集信号，并将信号输入单片机；

步骤三，中央控制模块根据评判标准，对采集的信号进行磁模块功能完整性评判；

步骤四，根据评判结果，中央控制模块给出显示控制信号，显示单元依据相应的显示控制信号显示。

本发明的另一目的在于提供一种搭载所述能够融合于探测系统中的调试系统的信息处理终端。

综上所述，本发明的优点及积极效果为：

(1)调试结果可信可靠

在板式调试系统的关键是如何产生已知的磁场信号，本发明依据毕奥-萨伐尔定律，如图7，线圈轴线上某点的磁感应强度B为

式中I为通过线圈的电流强度，N为线圈匝数，R为线圈平均半径，r为圆心到该点的距离，μ₀为真空磁导率。

线圈中通变化电流产生变化的磁场，该磁场可由线圈规格和通电电流确定。为了验证通电线圈可产生已知的磁场，做了线圈通电产生磁场测量试验。试验场景如图8所示，将磁传感器放置于线圈中间，试验参数设置如表1所示，电流为频率为10Hz,幅度为0.5A的正弦信号。测量结果如图9，从图中可知，理论计算值几乎与实际测量值是一样的，由于测量时存在背景噪声，所以实际测量值是有毛刺。试验结果表明，可通过输送已知交变电流至线圈中产生已知的磁场，只探测系统功能是完好的，那么由其测量的磁场信号应与产生的一致，从这就能进行探测系统调试。

(2)调试设备耗材少

在板式调试系统与探测系统共用单片机和电源，省去了很多不必要的器件，如下表2所示，为某型调试系统与本发明调试系统硬件数对比情况，仅包括常用的器件对比。从表2中可知，本发明耗材比该型设备耗材少，并且目前的调试装备都是单独体，具有外部机箱。但是本发明在板式调试系统与探测系统融合一起，减少不必要的耗材。

表2

调试系统	电阻	电容	电源	单片机	开关	二极管
							本发明	6	1	0	0	1	1
某型调试装备	32	18	1	2	4	5

(3)调试耗时少

如表3为本发明和原有的调试方法耗时对比表，从表中可以看出，本发明耗时是原来调试方法的1/4，节约了探测系统的调试时间。

表3

调试系统	耗时/min
		本发明	5
原方法	20

为了解决现有技术磁探测系统调试存在问题，本发明将对磁探测系统改进，设计相应的在板式调试系统，将调试系统融合于磁探测系统之中，然后设计磁模块调试规则设计相应的调试方法及步骤，从而获得一种简便而高效调试方式。

本发明调试设备简化了设计，设计了一种能够融合于探测系统中的调试系统。

本发明根据设计的调试系统，对调试原理进行分析，形成了调试可实行的方法。

根据上述的调试方法，形成了相应的简便快速的调试步骤。大大减少磁探测系统调试的时间和成本投入。

相比于现有技术，本发明的优点进一步包括：

本发明颠覆传统，提出新的磁模块调试模式：在板式磁模块调试系统，完全不同于现有的调试模式，本调试模式直接融合于磁探测系统之中，充分利用已有的硬件资源，完成调试，颠覆了原来调试的概念，形成一种可行的磁模块调试模式，具有巨大的理论指导意义。

本发明调试系统简单，易于实现：与传统调试设备不同，本发明设计了在板式的调试系统，将该系统完美融合于原有的磁探测系统之中，充分发挥了磁探测系统的能力，减少了大量不必要的部件，能够将调试和磁探系统集合成一块电路板之上，省去了专门的调试设备设计和制造，节约了调试成本，具有较大的经济效益。

本发明调试方法简便，易于操作：本发明在板式磁模块调试系统，操作简便，只需长按磁模块调试开始开关，减去了原始繁琐的人工调试程序，具有较高的智能化和自动化，提高了人机交互能力，很大程度上减少了人工成本的投入。

本发明调试步骤简洁，耗时少：本发明在板式磁模块调试系统，调试时用系统自带的信号发生单元产生信号，对该信号进行判别从而对磁模块有效性继续判别，软件简单，程序步骤较少，但是调试质量较高，减少了时间成本的投入，节约了时间。

本发明的系统结构简洁，易于制造、维修：本发明在板式磁模块调试系统结构简洁，仅包含电阻、电容和电感等常见通用器件，价格低廉易于获取，且电路结构简单，不会增加原始磁探测系统的设计负担，具有制造方便，易维修等优势。

本发明功耗低，具有较好的续航能力：本发明在板式磁模块调试系统电路简单，器件较少，且器件功耗较低，在与原始磁探测系统融合时不会增加原系统的功耗负担，整体功耗较小，满足探测系统低功耗要求。

附图说明

图1是本发明实施例提供的能够融合于探测系统中的调试系统(在板式磁模块调试系统)示意图。

图2是本发明实施例提供的调试控制单元原理图。

图3是本发明实施例提供的信号发生单元电路原理图。

图4是本发明实施例提供的调试结果显示单元电路原理图。

图5是本发明实施例提供的为整个在板式磁模块调试系统的电路原理图。

图6是本发明实施例提供的能够融合于探测系统中的调试方法流程图。

图7是本发明实施例提供的在板式调试系统依据毕奥-萨伐尔定律产生已知磁场信号示意图。

图8是本发明实施例提供的验证通电线圈可产生已知的磁场，做的线圈通电产生磁场测量试验场景图。

图9是本发明实施例提供的电流为频率为10Hz,幅度为0.5A的正弦信号。测量结果图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

目前，对磁探测系统中磁模块功能调试是用专用的调试设备通过系统外部接口，按照一定的调试步骤进行，常常需要较大人力和物力。

针对现有技术存在的问题，本发明提供了一种能够融合于探测系统中的调试系统及方法，下面结合附图对本发明作详细的描述。

如图1所示，本发明实施例提供的能够融合于探测系统中的调试系统。磁探测系统，与在板式磁模块调试系统连接，用于产生磁调试信号，并将产生的磁调试信号传输在板式磁模块调试系统。

在板式磁模块调试系统，接收磁探测系统传输的采集信号并进行评判，根据评判的结果对磁模块功能是否完整进行进一步判断，最后将结果传输显示系统。

显示系统，用于对在板式磁模块调试系统的调试结果通过一定的方式进行展示。

在本发明实施例中，所述磁探测系统包括：

中央控制模块，用于产生相应的磁调试信号。

磁信号采集模块，对磁调试信号进行采集。

调试控制单元，该部分的具体电路设计如图2所示，当长按开关S1时，单片机的1I/O口为高电平，单片机扫描该口，若发现为高电平则控制单片机输出相应的波形信号。

如图2所示，本发明实施例提供的调试控制单元的电源通过R1和R2串联至磁探系统中央控制单片机的一个I/O口上，在I/O口端并联一个电容C1，在R1和R2之间并联一个点触开关S1，电阻R1阻值为470欧姆，R2阻值为1K欧姆，电容C1值为4.7pF。在系统上电时，C1充电，I/O为高电平，当按下点触开关S1后，C1通过R2放电，放电时间常数由τ＝RC计算，即当点触开关按住τ时间时，I/O电压由开始的VCC降至0.368倍Vcc，中央控制单片机扫描的I/O口的电压变化，当检测到I/O由高电平变为低电平，在下降沿时，开启调试模式，由单片机发出相应的调试控制信号。

在本发明实施例中，所述磁探测系统进一步包括：

供电模块，与中央控制模块、磁信号采集模块连接，用于提供电源。

储存模块，与中央控制模块连接，用于储存磁调试信号。

外部通讯、调试接口，与中央控制模块连接，用于与外部设备进行通讯。

在本发明实施例中，磁信号采集模块包括：

磁信号采集驱动芯片，与中央控制模块连接，用于对磁调试信号进行采集和发射。

在本发明实施例中，在板式磁模块调试系统包括：

信号发生单元，接收调试控制单元输出的波形，然后生成相应的磁信号。通过信号生成单元电路(如图3)利用三个线圈产生相应的信号，当信号线圈中通过一定的电流波形时，产生相应的变化磁场。

图3中，本发明实施例提供的信号发生单元电路由三个阻值相同的电阻和相同的线圈组成，每个电阻与线圈串联，三个串联电阻线圈并联，其中电阻的阻值为1K欧姆，线圈的电感是1mH，当信号发生单元每路接收单片机发送的调试控制信号时，变化的控制信号(变化的电流)在线圈里通过，会产生变化的磁场，该磁场可由电磁定律相关公式计算。

在本发明实施例中，在板式磁模块调试系统进一步包括：

自检控制单元，用于对接收的调试控制单元输出的磁信号进行检查。

自检结果显示单元，用于显示自检控制单元检查磁信号的结果。

在本发明实施例中，调试结果显示主要是将调试的结果通过一定的方式进行展示，方便调试人员辨识。如图4为设计的调试结果显示电路，其主要是由一个发光二极管组成，通过单片机控制电流进入发光二极管，使二极管展现不同的发光模式，例如常亮、常闪，不同的发光模式对应不同的调试结果。

图4中，本发明实施例提供的调试结果显示单元电路由发光二极管D1和限流电阻R3串联组成，当中央单片机已经完成调试后，其调试结果可通过控制D1显示调试结果。

图5是本发明实施例提供的为整个在板式磁模块调试系统的电路原理图。该电路由调试控制电路、信号发生单元电路和调试结果显示单元电路组成，与探测系统共用一个中央控制单片机，各电路单元与中央控制单片机的通用I/O连接。

本发明提供的能够融合于探测系统中的调试方法包括：

由磁探测系统本身的中央控制模块产生相应的磁调试信号，通过磁信号采集模块对该调试信号进行采集。

然后，对采集的信号进行评判，并根据评判的结果对磁模块功能是否完整进行进一步判断。

最后将结果通过显示系统进行显示。

如图6所示，本发明实施例提供的能够融合于探测系统中的调试方法(在板式磁模块调试方法)步骤包括：

(1)长时间按调试按钮(2s)。

(2)单片机检测到调试控制低电平信号，执行调试软件，信号源给出某一频率的方波信号，将方波信号输入调试信号生成单元。

(3)磁信号采集模块采集信号，并将信号输入单片机。

(4)单片机根据评判标准，对采集的信号进行磁模块功能完整性评判。

(5)根据评判结果，单片机给出显示控制信号，显示单元依据相应的显示控制信号显示。

(6)退出调试，磁探测系统进入正常的软件运行。

下面结合实验效果对本发明作进一步描述。

(1)调试结果可信可靠

在板式调试系统的关键是如何产生已知的磁场信号，本发明依据毕奥-萨伐尔定律，如图7，线圈轴线上某点的磁感应强度B为

式中I为通过线圈的电流强度，N为线圈匝数，R为线圈平均半径，r为圆心到该点的距离，μ₀为真空磁导率。

线圈中通变化电流产生变化的磁场，该磁场可由线圈规格和通电电流确定。为了验证通电线圈可产生已知的磁场，做了线圈通电产生磁场测量试验。试验场景如图8所示，将磁传感器放置于线圈中间，试验参数设置如表1所示，电流为频率为10Hz,幅度为0.5A的正弦信号。测量结果如图9，从图中可知，理论计算值几乎与实际测量值是一样的，由于测量时存在背景噪声，所以实际测量值是有毛刺。试验结果表明，可通过输送已知交变电流至线圈中产生已知的磁场，只探测系统功能是完好的，那么由其测量的磁场信号应与产生的一致，从这就能进行探测系统调试。

(2)调试设备耗材少

在板式调试系统与探测系统共用单片机和电源，省去了很多不必要的器件，如下表2所示，为某型调试系统与本发明调试系统硬件数对比情况，仅包括常用的器件对比。从表2中可知，本发明耗材比该型设备耗材少，并且目前的调试装备都是单独体，具有外部机箱。但是本发明在板式调试系统与探测系统融合一起，减少不必要的耗材。

表2

调试系统	电阻	电容	电源	单片机	开关	二极管
							本发明	6	1	0	0	1	1
某型调试装备	32	18	1	2	4	5

(3)调试耗时少

如表3为本发明和原有的调试方法耗时对比表，从表中可以看出，本发明耗时是原来调试方法的1/4，节约了探测系统的调试时间。

表3

调试系统	耗时/min
		本发明	5
原方法	20

本发明已用于某型水下武器装备中。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种能够融合于探测系统中的调试系统，其特征在于，所述能够融合于探测系统中的调试系统包括：

在板式磁模块调试系统，与磁探测系统连接，用于产生磁调试信号，并将产生的磁调试信号传输磁探测系统；

磁探测系统，接收在板式调试系统产生的调试信号并进行评判，根据评判的结果对磁模块功能是否完整进行进一步判断，最后将结果传输显示系统；

显示系统，用于对在板式磁模块调试系统的调试结果通过一定的方式进行展示。

2.如权利要求1所述的能够融合于探测系统中的调试系统，其特征在于，所述磁探测系统包括：

中央控制模块，用于产生相应的磁调试控制信号；

磁信号采集模块，对磁调试信号进行采集；

调试控制单元，电源通过R1和R2串联至磁探系统中央控制模块的一个I/O口上，在I/O口端并联一个电容C1，在R1和R2之间并联一个点触开关S1，电阻R1阻值为470欧姆，R2阻值为1K欧姆，电容C1值为4.7pF；系统上电时，C1充电，I/O为高电平，当按下点触开关S1后，C1通过R2放电，放电时间常数由τ＝RC计算；当点触开关按住τ时间时，I/O电压由开始的VCC降至0.368倍Vcc，中央控制模块扫描的I/O口的电压变化，当检测到I/O由高电平变为低电平，在下降沿时，开启调试模式，由中央控制模块发出相应的波形调试控制信号。

3.如权利要求1所述的能够融合于探测系统中的调试系统，其特征在于，所述磁探测系统进一步包括：

供电模块，与中央控制模块、磁信号采集模块连接，用于提供电源；

储存模块，与中央控制模块连接，用于储存磁信号；

外部通讯、调试接口，与中央控制模块连接，用于与外部设备进行通讯。

4.如权利要求2所述的能够融合于探测系统中的调试系统，其特征在于，磁信号采集模块包括：

磁信号采集驱动芯片，与中央控制模块连接，用于对磁调试信号进行采集。

5.如权利要求1所述的能够融合于探测系统中的调试系统，其特征在于，在板式磁模块调试系统包括：

信号发生单元，接收调试控制单元输出的波形，然后生成相应的磁信号；通过信号生成单元电路利用三个线圈产生相应的信号，当信号线圈中通过一定的电流波形时，产生相应的变化磁场；

所述信号生成单元电路由三个阻值相同的电阻和相同的线圈组成，每个电阻与线圈串联，三个串联电阻线圈并联。

6.如权利要求1所述的能够融合于探测系统中的调试系统，其特征在于，在板式磁模块调试系统进一步包括：

自检控制单元，用于控制磁探测系统产生相应的调试控制信号；

自检结果显示单元，用于显示自检控制单元检查磁信号的结果。

7.如权利要求1所述的能够融合于探测系统中的调试系统，其特征在于，

显示系统集成有显示电路，由一个发光二极管组成，通过中央控制模块控制电流进入发光二极管，使二极管展现不同的发光模式显示对应的不同调试结果；

所述显示单元电路由发光二极管D1和限流电阻R3串联组成。

8.一种如权利要求1所述能够融合于探测系统中的调试系统的能够融合于探测系统中的调试方法，其特征在于，所述能够融合于探测系统中的调试方法包括：

由磁探测系统本身的中央控制模块产生相应的磁调试控制信号，由在板式调试系统的信号生成单元根据控制信号产生相应的调试信号，通过磁探测系统的磁信号采集模块对该调试信号进行采集；

然后，对采集的信号进行评判，并根据评判的结果对磁模块功能是否完整进行进一步判断；

最后将结果通过显示系统进行显示。

9.如权利要求8所述的能够融合于探测系统中的调试方法，其特征在于，所述能够融合于探测系统中的调试方法进一步包括：

步骤一，中央控制模块检测到调试控制低电平信号，执行调试软件，信号源给出某一频率的方波信号，将方波信号输入调试信号生成单元，调试信号生成单元依据方波信号产生相应的调试信号；

步骤二，磁信号采集模块采集调试信号，并将信号输入单片机；

步骤三，中央控制模块根据评判标准，对采集的信号进行磁模块功能完整性评判；

步骤四，根据评判结果，中央控制模块给出显示控制信号，显示单元依据相应的显示控制信号显示。

10.一种搭载权利要求1所述能够融合于探测系统中的调试系统的信息处理终端。

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