基于CompactRIO的載人航天器外場(chǎng)試驗(yàn)平臺(tái)設(shè)計(jì)

應(yīng) 鵬，趙吉明，劉武通

(中國(guó)空間技術(shù)研究院，北京 100094)

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基于CompactRIO的載人航天器外場(chǎng)試驗(yàn)平臺(tái)設(shè)計(jì)

應(yīng) 鵬，趙吉明，劉武通

(中國(guó)空間技術(shù)研究院，北京 100094)

針對(duì)目前載人航天器外場(chǎng)試驗(yàn)的需要，提出一種基于CompactRIO的小型化試驗(yàn)平臺(tái)；系統(tǒng)采用可配置的儀器系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)，硬件可模塊化配置，能適應(yīng)外場(chǎng)環(huán)境，使用圖形化編程軟件進(jìn)行虛擬儀器設(shè)計(jì)，具備實(shí)時(shí)性、多任務(wù)、可配置的特點(diǎn)，具備數(shù)據(jù)分析和存儲(chǔ)能力，可進(jìn)行靈活定制、快速開發(fā)；分析了外場(chǎng)試驗(yàn)小型化測(cè)試平臺(tái)的優(yōu)勢(shì)及關(guān)鍵要素，對(duì)試驗(yàn)需求、系統(tǒng)設(shè)計(jì)、硬件設(shè)計(jì)、軟件設(shè)計(jì)、使用效果進(jìn)行說(shuō)明，對(duì)整個(gè)系統(tǒng)性能的滿足情況進(jìn)行說(shuō)明；經(jīng)驗(yàn)證，該平臺(tái)可提高外場(chǎng)試驗(yàn)的效率及試驗(yàn)穩(wěn)定性，可為后續(xù)航天器外場(chǎng)試驗(yàn)提供參考。

載人航天器；外場(chǎng)試驗(yàn)；CompactRIO；小型化

0 引言

航天器研制過程中需要對(duì)實(shí)際性能進(jìn)行真實(shí)環(huán)境考核，需要進(jìn)行相關(guān)的外場(chǎng)試驗(yàn)[1]。隨著航天科技的迅速發(fā)展，各類航天器進(jìn)行外場(chǎng)試驗(yàn)的需求逐漸增多。傳統(tǒng)的外場(chǎng)試驗(yàn)用測(cè)試系統(tǒng)基本使用本地測(cè)試用的各類專用設(shè)備進(jìn)行組合，試驗(yàn)設(shè)備體積較大，數(shù)量較多，部分設(shè)備在室外惡劣條件下工作穩(wěn)定性下降，設(shè)備的整合及調(diào)試花費(fèi)較多時(shí)間。

通過總結(jié)前期的試驗(yàn)經(jīng)驗(yàn)，能適應(yīng)外場(chǎng)試驗(yàn)的測(cè)試平臺(tái)從功能上需要實(shí)現(xiàn)各類信號(hào)的采集，產(chǎn)生激勵(lì)信號(hào)，具備一定的通信功能，在噪聲環(huán)境下具備良好的性能，方便攜帶，功耗低[2]。測(cè)試平臺(tái)應(yīng)具備以下特點(diǎn)。

1)小型化:測(cè)試平臺(tái)在體積上、重量上相比目前常用測(cè)試設(shè)備有一定優(yōu)勢(shì)，方便攜帶，分解件少，方便組裝，應(yīng)能夠適應(yīng)外場(chǎng)試驗(yàn)的溫度、震動(dòng)、電磁干擾的影響，功耗較低，電源的續(xù)航能力強(qiáng)，在保證穩(wěn)定性的前提下，提高系統(tǒng)便攜性。

2)模塊化:模塊盡量通用化，便于拆卸和更換，支持熱插拔功能。模塊帶有信號(hào)調(diào)理功能，采樣速率與精度達(dá)到設(shè)計(jì)要求，可測(cè)量電壓信號(hào)、數(shù)字時(shí)序信號(hào)，具備一定的輸出功能，能夠作為激勵(lì)源或參考信號(hào)，具備通信功能。

3)方便開發(fā):上位軟件方便易用，可進(jìn)行快速定制開發(fā)和原型設(shè)計(jì)，適應(yīng)不同的測(cè)試需求，能夠?qū)崿F(xiàn)一定的算法功能。

4)降低成本:測(cè)試平臺(tái)具有較高的測(cè)試靈活性，能夠做到測(cè)試復(fù)用，覆蓋大多數(shù)需求。通過更換模塊，更改軟件達(dá)到應(yīng)對(duì)新需求目的。設(shè)備實(shí)用性強(qiáng)，便于長(zhǎng)期使用。

出于提高外場(chǎng)試驗(yàn)效果及測(cè)試水平的需要，提出一種外場(chǎng)試驗(yàn)專用小型化測(cè)試平臺(tái)。該平臺(tái)采用相對(duì)靈活、可配置的儀器系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)，硬件方便攜帶，能適應(yīng)外場(chǎng)環(huán)境，可模塊化配置；使用圖形化編程軟件進(jìn)行快捷開發(fā)，系統(tǒng)具備實(shí)時(shí)性、多任務(wù)、可配置的特點(diǎn)，具備數(shù)據(jù)分析和存儲(chǔ)能力，軟件可進(jìn)行靈活定制。

1 系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)

圖1 CompactRIO系統(tǒng)組成圖

CompactRIO是一款能適應(yīng)較惡劣環(huán)境和有限空間的嵌入式系統(tǒng)，屬于面向儀器的PCI拓展的小型化系統(tǒng)，結(jié)合了PC的成熟優(yōu)勢(shì)和PCI總線向儀器領(lǐng)域擴(kuò)展的能力。該系統(tǒng)包括三部分——實(shí)時(shí)處理器(Real-time processor)、內(nèi)置FPGA的可重配置機(jī)箱、可插拔的輸入輸出模塊。系統(tǒng)本身可適應(yīng)-40～70℃的環(huán)境，結(jié)構(gòu)堅(jiān)固。CompactRIO平臺(tái)軟件可基于LabVIEW開發(fā)，架構(gòu)開放靈活，可以便捷控制底層硬件設(shè)備。使用該系統(tǒng)開發(fā)出的測(cè)量測(cè)控系統(tǒng)，具備實(shí)時(shí)性、靈活性、高可靠性等特點(diǎn)[3]。

采用基于CompactRIO設(shè)計(jì)的測(cè)試系統(tǒng)架構(gòu)圖如圖2所示。該系統(tǒng)由監(jiān)控上位機(jī)、CompactRIO系統(tǒng)、外圍擴(kuò)展調(diào)理接口模塊組成。上位機(jī)通過USB接口、網(wǎng)絡(luò)接口與CompactRIO系統(tǒng)中的實(shí)時(shí)控制器通信，接受處理完成的各類測(cè)量數(shù)據(jù)，發(fā)送相關(guān)監(jiān)控及調(diào)度指令；實(shí)時(shí)控制器實(shí)現(xiàn)控制算法與數(shù)據(jù)處理，控制FPGA背板及可插拔模塊的硬件邏輯及接口，調(diào)度系統(tǒng)內(nèi)的軟硬件資源；可重配置機(jī)箱包含一塊FPGA背板，用于連接實(shí)時(shí)控制器與可插拔模塊，可插拔模塊安裝在機(jī)箱中與FPGA建立通信，模塊采樣到的數(shù)字量數(shù)據(jù)在FPGA中會(huì)經(jīng)過預(yù)先的處理，如進(jìn)行傅里葉變換、曲線擬合等，F(xiàn)PGA完成數(shù)據(jù)處理后會(huì)通過高速數(shù)據(jù)總線傳送至實(shí)時(shí)控制器進(jìn)行處理，實(shí)時(shí)控制器發(fā)出的控制指令在FPGA中也會(huì)進(jìn)行解碼用于控制各個(gè)模塊，轉(zhuǎn)換為各類輸出和通信信號(hào)，F(xiàn)PGA由于時(shí)鐘統(tǒng)一、硬件并行特點(diǎn)使得數(shù)據(jù)的傳輸量及實(shí)時(shí)性得到保證，工作性能可以等同于專門定制的硬件電路[4]；可插拔模塊內(nèi)置信號(hào)調(diào)理和數(shù)模轉(zhuǎn)換電路，并且具備工業(yè)級(jí)的隔離設(shè)計(jì)，可直接與外部傳感器/驅(qū)動(dòng)器互聯(lián)。

圖2 基于CompactRIO的測(cè)試系統(tǒng)架構(gòu)

在程序開發(fā)方面：利用圖形化開發(fā)環(huán)境，可以使用LabVIEW對(duì)嵌入式系統(tǒng)的處理器、FPGA和I/O進(jìn)行編程，以實(shí)現(xiàn)嵌入式控制、監(jiān)測(cè)、處理和數(shù)據(jù)錄入應(yīng)用。上位機(jī)運(yùn)行LabVIEW開發(fā)的監(jiān)控程序，CompactRIO實(shí)時(shí)控制器運(yùn)行LabVIEW RT開發(fā)的嵌入式程序，可重配置機(jī)箱中的FPGA運(yùn)行開發(fā)的FPGA硬件邏輯，鑒于LabVIEW開發(fā)的便捷性，在完成上位機(jī)至外圍接口的配置后，利用開發(fā)環(huán)境可以方便的訪問控制底層硬件，可縮短程序開發(fā)時(shí)間。

CompactRIO包含可軟件定制的儀器系統(tǒng)，儀器模塊化集成、數(shù)據(jù)吞吐量較大，可以配置為各種外場(chǎng)試驗(yàn)的測(cè)量測(cè)控系統(tǒng)使用，使用LabVIEW圖形化編程軟可以整合軟硬件資源，實(shí)現(xiàn)整個(gè)定制過程的自動(dòng)化，能夠繼承使用大量成熟的開發(fā)模塊及算法，開發(fā)速度比傳統(tǒng)嵌入式系統(tǒng)研發(fā)從硬件到軟件全定制的過程有很大提升[5]。從分析航天器外場(chǎng)試驗(yàn)小型化測(cè)試平臺(tái)的系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案來(lái)看，在目前的技術(shù)趨勢(shì)下，選擇CompactRIO系統(tǒng)為基礎(chǔ)來(lái)搭建測(cè)試平臺(tái)具備一定的優(yōu)勢(shì)。使用相對(duì)成熟、接口豐富的模塊化儀器來(lái)實(shí)現(xiàn)信號(hào)的輸入輸出、信號(hào)調(diào)理、數(shù)據(jù)濾波、數(shù)據(jù)采集與存儲(chǔ)，以上功能集成于相對(duì)緊湊、堅(jiān)固的儀器系統(tǒng)中，平臺(tái)的工作性能及適應(yīng)性得到滿足。

2 硬件設(shè)計(jì)

2.1 總體方案

總體硬件方案采用典型的上位機(jī)-下位機(jī)模式，即選用通用便攜計(jì)算機(jī)作為上位機(jī)，CompactRIO模塊及外圍拓展及調(diào)理接口作為下位機(jī)，上位機(jī)下位機(jī)間通過網(wǎng)絡(luò)或USB連接，上位機(jī)用于數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、狀態(tài)監(jiān)控，下位機(jī)以CompactRIO系統(tǒng)為核心，搭配相應(yīng)功能的輸入輸出模塊及外圍拓展模塊。系統(tǒng)能適應(yīng)野外工作能力，所有設(shè)備支持使用直流電源供電。硬件設(shè)計(jì)考慮便攜性及可靠性，整體結(jié)構(gòu)進(jìn)行緊湊布局，約為一個(gè)手提箱大小，方便攜帶和運(yùn)輸。

2.2 外圍拓展、調(diào)理接口設(shè)計(jì)

被試驗(yàn)對(duì)象有各種不同類型的連接接口，包括有線信號(hào)、無(wú)線信號(hào)、模擬電壓電流信號(hào)、溫度信號(hào)、振動(dòng)信號(hào)、應(yīng)力信號(hào)、聲信號(hào)、射頻信號(hào)、高低速數(shù)字信號(hào)等。外圍拓展及調(diào)理接口模塊需要能適應(yīng)被試驗(yàn)對(duì)象的各類接口，同時(shí)需要與CompactRIO系統(tǒng)進(jìn)行連接，將各類信號(hào)經(jīng)過信號(hào)隔離、信號(hào)解調(diào)、信號(hào)放大、信號(hào)濾波，電平轉(zhuǎn)換，確保待測(cè)信號(hào)安全、穩(wěn)定。外圍接口進(jìn)行模塊化設(shè)計(jì)，采用背板-板卡插接式進(jìn)行集成，最大限度適應(yīng)各類信號(hào)需求。待測(cè)信號(hào)經(jīng)后面板輸入，通過背板進(jìn)行跳線分路、經(jīng)信號(hào)處理辦卡進(jìn)行信號(hào)調(diào)理后，由前面板輸出至CompactRIO可插拔模塊，完成信號(hào)的輸入輸出。如電壓輸入首先通過板卡的隔離放大器進(jìn)行信號(hào)隔離，隔離后的電壓信號(hào)通過電壓調(diào)理電路轉(zhuǎn)換為模塊采集的使用電壓范圍(一般為±10 V)，電壓信號(hào)再進(jìn)入模塊進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換、信號(hào)濾波及處理等；電流輸出信號(hào)首先由CompactRIO發(fā)出相應(yīng)配置指令，由FPGA選通相應(yīng)的可插拔模塊中的電流輸出接口，電流輸出信號(hào)為0～20 mA信號(hào)，經(jīng)過外圍接口模塊進(jìn)行信號(hào)隔離、電流放大器放大，輸出被測(cè)對(duì)象適用的相應(yīng)電流。

2.3 CompactRIO模塊選用

1)實(shí)時(shí)控制器與FPGA背板：

圖4 采集及信號(hào)模擬軟件框圖

使用實(shí)時(shí)控制器與FPGA背板集成的CompactRIO系統(tǒng)9073,內(nèi)含主頻266MHz工業(yè)實(shí)時(shí)處理器，可用于控制、數(shù)據(jù)記錄和分析；FPGA擁有2百萬(wàn)門，背板上布置了8個(gè)槽位，用于定制的I/O定時(shí)、控制和處理。實(shí)時(shí)控制器循環(huán)周期抖動(dòng)在微秒級(jí)。需要內(nèi)置一定容量的固態(tài)存儲(chǔ)器用于數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器、具備相應(yīng)的存儲(chǔ)擴(kuò)展接口便于數(shù)據(jù)查詢?？刂破骶邆湎鄬?duì)低的功耗，具備直流電源供電的能力，外殼應(yīng)能適應(yīng)振動(dòng)及沖擊，能夠滿足復(fù)雜的環(huán)境需要。

FPGA背板使用40 MHz基準(zhǔn)時(shí)鐘，以25 ns時(shí)間周期執(zhí)行定時(shí)和控制循環(huán)，是實(shí)時(shí)控制器與可插拔模塊的橋梁，可編程邏輯模塊直接與I/O模塊互聯(lián)，計(jì)算速率可達(dá)到200 kHz?？删幊踢壿嫴⑿袌?zhí)行數(shù)據(jù)采集、計(jì)算和控制操作，使用FPGA開發(fā)可修改底層硬件配置，快速變換硬件的跳線，不需要重復(fù)投產(chǎn)硬件，可適應(yīng)多種模式的測(cè)試，達(dá)到一機(jī)多用的目的[6]。

2)可插拔模塊：

模擬電壓輸入模塊使用NI-9221作為模擬輸入模塊，擁有8個(gè)通道，量程為±60 V，分辨率12位，采樣率800 kS/s,單端輸入，多路復(fù)用。模擬信號(hào)在模擬輸入模塊中經(jīng)過噪聲濾波后做數(shù)字化處理，通過背板總線傳入FPGA做進(jìn)一步處理。模擬電壓輸出模塊使用NI-9263作為模擬輸出模塊，擁有4個(gè)通道，采樣率100 kS/s，精度達(dá)到16位，范圍為±10 V。在測(cè)試過程中產(chǎn)生模擬激勵(lì)信號(hào)，如正弦波、特定電壓值等。數(shù)字輸入輸出模塊使用NI-9401作為高速雙向數(shù)字I/O模塊，電平標(biāo)準(zhǔn)為5 V/TTL，速率為100 ns，漏極/源極數(shù)字輸入輸出，可按半字節(jié)配置，該模塊同時(shí)作為計(jì)數(shù)器、定時(shí)器、信號(hào)發(fā)生器來(lái)使用。通信模塊使用NI-9871進(jìn)行RS422/RS485信號(hào)的收發(fā)。

可插拔模塊主要用于信號(hào)調(diào)理及通信。可插拔模塊具備信號(hào)隔離能力，保證安全性，具備模擬輸入輸出、數(shù)字輸入輸出、數(shù)字通信能力。在數(shù)據(jù)輸入方面，信號(hào)調(diào)理模塊將數(shù)字信號(hào)進(jìn)行調(diào)理，調(diào)理成實(shí)時(shí)處理服務(wù)器可接入的電平標(biāo)準(zhǔn)，還可將模擬信號(hào)進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)換出的數(shù)字信號(hào)供處理器進(jìn)行處理。在數(shù)據(jù)輸出方面，信號(hào)調(diào)理模塊可將數(shù)字信號(hào)進(jìn)行放大調(diào)理，將弱電平數(shù)字信號(hào)調(diào)理成與接口設(shè)備電平匹配的數(shù)字信號(hào)，還可進(jìn)行數(shù)模轉(zhuǎn)換，將數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換為模擬信號(hào)，再經(jīng)過放大電路，輸出所需要的模擬電壓電流信號(hào)；在通信方面，支持主流的串行、并行、GPIO通信功能。

3 軟件設(shè)計(jì)

基于CompactRIO系統(tǒng)的測(cè)試平臺(tái)軟件通用結(jié)構(gòu)與功能如圖3所示。

圖3 軟件結(jié)構(gòu)與功能說(shuō)明

軟件通用結(jié)構(gòu)包括三部分，分別是上位機(jī)軟件、實(shí)時(shí)控制器RT軟件、FPGA邏輯。

1)上位機(jī)軟件：

上位機(jī)軟件基于Labview設(shè)計(jì)，用于CompactRIO的數(shù)據(jù)監(jiān)視與控制，具備進(jìn)行數(shù)據(jù)分析的功能，同時(shí)快速生成數(shù)據(jù)報(bào)表。上位機(jī)與實(shí)時(shí)控制器間通過以太網(wǎng)連接，基于TCP/IP協(xié)議進(jìn)行數(shù)據(jù)通信，帶寬達(dá)到100 M，上位機(jī)軟件可實(shí)時(shí)讀取實(shí)時(shí)控制器中的狀態(tài)數(shù)據(jù)，也可讀取存儲(chǔ)在實(shí)時(shí)控制器存儲(chǔ)器中的數(shù)據(jù)，新的配置模塊也可通過網(wǎng)絡(luò)實(shí)時(shí)地部署到實(shí)時(shí)控制器中。上位機(jī)軟件基于Labview的圖形化優(yōu)勢(shì)，可以開發(fā)出功能較為豐富的操作與監(jiān)控界面，使得用戶直觀全面掌控CompactRIO系統(tǒng)的實(shí)時(shí)信息。

2)實(shí)時(shí)控制器軟件：

實(shí)時(shí)控制器軟件基于LabVIEW RT開發(fā)，具備較強(qiáng)的實(shí)時(shí)性，對(duì)事件能夠迅速反應(yīng)，同時(shí)處理較為復(fù)雜的算法程序，將處理后的數(shù)據(jù)打包上傳至上位機(jī)。實(shí)時(shí)控制器與上位機(jī)間基于TCP/IP協(xié)議進(jìn)行數(shù)據(jù)通信，實(shí)時(shí)控制器軟件的各項(xiàng)配置、執(zhí)行任務(wù)情況都可上傳至上位機(jī)；實(shí)時(shí)控制器與FPGA背板間通過高速總線實(shí)現(xiàn)通信，實(shí)時(shí)性強(qiáng)，具備較大的數(shù)據(jù)吞吐率。

CompactRIO運(yùn)行Labview RT實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)，可以實(shí)現(xiàn)精確的定時(shí)運(yùn)行，及時(shí)響應(yīng)各類事件。操作系統(tǒng)按搶先式和時(shí)間片循環(huán)式對(duì)執(zhí)行任務(wù)進(jìn)行排序，當(dāng)高優(yōu)先級(jí)線程需要進(jìn)行處理時(shí)，低優(yōu)先級(jí)線程停止運(yùn)行以保證高優(yōu)先級(jí)線程運(yùn)行，同等優(yōu)先級(jí)線程由時(shí)間片循環(huán)排序[7]?；旌狭藫屜仁胶蜁r(shí)間片循環(huán)的任務(wù)排序能確保LabVIEW RT具有較好的時(shí)間確定性。

LabVIEW RT支持TCP/IP、UDP、VISA RS232等多種通訊協(xié)議，與上位機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)通信；提供FPGA接口函數(shù)，可將FPGA bit文件下載至目標(biāo)FPGA并實(shí)現(xiàn)控制變量讀寫；可通過DMA、握手、中斷等模式與FPGA進(jìn)行通信；可以實(shí)現(xiàn)信號(hào)生成、時(shí)域/頻譜分析、曲線擬合、線性代數(shù)等功能。

3)FPGA邏輯：

FPGA邏輯基于LabVIEW FPGA模塊編寫，并行度高，包括模塊配置邏輯，數(shù)據(jù)讀取邏輯、數(shù)據(jù)輸出邏輯、數(shù)據(jù)濾波處理邏輯等，實(shí)現(xiàn)與實(shí)時(shí)控制器的數(shù)據(jù)通信、中斷同步、數(shù)據(jù)緩存(FIFO)和內(nèi)存讀寫。各類測(cè)量模塊的采集到的信號(hào)會(huì)經(jīng)過轉(zhuǎn)換與調(diào)制隔離，變?yōu)橐滋幚淼臄?shù)字信號(hào)，F(xiàn)PGA邏輯可以定制為多種應(yīng)用，對(duì)采樣到的模擬電壓量進(jìn)行數(shù)字化濾波處理，模擬總線時(shí)序輸出總線信號(hào)，與外部接口進(jìn)行實(shí)時(shí)通信。LabVIEW FPGA模塊上運(yùn)行需要并行執(zhí)行、重復(fù)執(zhí)行、數(shù)據(jù)處理等邏輯。確保各類邏輯執(zhí)行的并行性，循環(huán)速率能達(dá)到MHz以上，完成大量的數(shù)據(jù)濾波，數(shù)據(jù)組幀等功能。目前有很多成熟的FPGA信號(hào)處理IP核可供使用，完成波形合成、濾波、FFT、連續(xù)/離散控制，PID控制等功能。

4 系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)及測(cè)試

基于搭建的小型化試驗(yàn)平臺(tái)，針對(duì)某外場(chǎng)試驗(yàn)進(jìn)行測(cè)試驗(yàn)證。通過環(huán)境搭建將后方的上位機(jī)與前置的CompactRIO及信號(hào)調(diào)理模塊連接，并與被測(cè)真實(shí)電子設(shè)備進(jìn)行電氣連接，自帶電源為被測(cè)設(shè)備正常供電，按照約定的電氣協(xié)議由CompactRIO控制相應(yīng)模塊發(fā)送數(shù)字信號(hào)，與被測(cè)對(duì)象完成協(xié)議握手，開始數(shù)據(jù)通信。標(biāo)識(shí)被測(cè)對(duì)象狀態(tài)的各類模擬量信號(hào)、數(shù)字信號(hào)通過電氣接口由前置模塊正常采集，經(jīng)過信號(hào)調(diào)理濾波發(fā)送至CompactRIO進(jìn)行處理，并在后臺(tái)上位機(jī)上進(jìn)行數(shù)據(jù)顯示及存儲(chǔ)；通過握手協(xié)議向被測(cè)設(shè)備發(fā)送模擬的數(shù)據(jù)注入，并從狀態(tài)監(jiān)視上監(jiān)視設(shè)備的響應(yīng)情況；模擬故障模擬量及故障注入，從輸入接口觀察設(shè)備的響應(yīng)情況，模擬出被仿真設(shè)備和被測(cè)設(shè)備的真實(shí)接口。經(jīng)過測(cè)試驗(yàn)證復(fù)合，該系統(tǒng)能有效覆蓋被測(cè)對(duì)象的外場(chǎng)測(cè)試項(xiàng)目，設(shè)備工作穩(wěn)定正常，且能快速進(jìn)行重復(fù)測(cè)試。

5 結(jié)論

構(gòu)建載人航天器外場(chǎng)試驗(yàn)小型化測(cè)試平臺(tái)，一方面，有益于根據(jù)需求快速進(jìn)行試驗(yàn)的準(zhǔn)備及定制，提高外場(chǎng)試驗(yàn)的效率，壓縮不必要的準(zhǔn)備時(shí)間和調(diào)試時(shí)間，讓試驗(yàn)人員更多精力集中于試驗(yàn)過程；另一方面，相對(duì)靈活的定制平臺(tái)及豐富的功

能也能幫助參試人員試驗(yàn)更多的功能，試驗(yàn)的全面性得到提高，對(duì)現(xiàn)有航天器研制工作起到有益的作用。

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Design of Manned Spacecraft Field Testing Platform Based on CompactRIO

Ying Peng, Zhao Jiming, Liu Wutong

(China Academy of Space Technology, Beijing 100094, China)

For the current needs of the manned spacecraft field test, propose a miniaturized test platform based on CompactRIO. The system uses a configurable instrument system, hardware can be modular configurations, able to adapt to the external environment, uses graphical programming software to make virtual instrument design, with real-time, multi-tasking, configurable features, with data analysis and storage capacity, can be used to make flexible customization and rapid development. Analyzing the advantages and key elements of field tests of miniaturized test platform, illustrating test requirements, system design, hardware design, software design, describing the overall system performance. The platform can improve the efficiency and stability of the field test experiments. It can provide a reference for subsequent field testing of spacecraft.

manned spacecraft; field test; CompactRIO; miniaturization

2016-06-27；

2016-07-18。

應(yīng) 鵬(1985-)，男，山西長(zhǎng)治人，工程師，碩士研究生，主要從事自動(dòng)化測(cè)量測(cè)控系統(tǒng)研究。

趙吉明(1963-)，男，山東人，研究員，主要從事航天器綜合測(cè)試技術(shù)方向的研究。

1671-4598(2016)09-0274-04

10.16526/j.cnki.11-4762/tp.2016.09.077

TP274.2

A