某型火控雷達(dá)信號(hào)數(shù)據(jù)處理單元自動(dòng)測試系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)

趙傻

摘要：信號(hào)數(shù)據(jù)處理單元是某型雷達(dá)系統(tǒng)的核心部件之一，其性能參數(shù)及可靠性直接影響雷達(dá)系統(tǒng)的性能。本文針對該單元的性能指標(biāo)，介紹了一種可對其信號(hào)數(shù)據(jù)處理單元進(jìn)行自動(dòng)測試的設(shè)計(jì)方法。

關(guān)鍵詞：自動(dòng)測試系統(tǒng);內(nèi)場可更換單元;LabWindows/CVI：功能模塊

0 引言

雷達(dá)信號(hào)處理顯示單元是某型雷達(dá)系統(tǒng)的核心部件之一，其將雷達(dá)信號(hào)處理機(jī)和雷達(dá)數(shù)據(jù)處理機(jī)集中在一個(gè)單元組件內(nèi)，提高了系統(tǒng)工作的可靠性。整個(gè)單元不僅能完成對雷達(dá)接收信號(hào)的數(shù)字處理（濾除雜波、FFT變換、CFAR處理、地圖測繪信號(hào)處理成像等），還能完成對雷達(dá)數(shù)據(jù)的二次加工處理（解模糊、跟蹤狀態(tài)下的數(shù)據(jù)處理和控制、抗干擾處理等）及對外部通信和雷達(dá)工作狀態(tài)的控制及自檢等。利用傳統(tǒng)的測試方法在實(shí)驗(yàn)室很難完成對以上功能參數(shù)的測試，因此有必要利用現(xiàn)代測試方法，開發(fā)出一套新的測試方法。

LabWindows/CVI是NI公司開發(fā)的Measurement Studio軟件組的一員，它是32位的面向計(jì)算機(jī)測控領(lǐng)域的虛擬儀器軟件開發(fā)平臺(tái)，可以在多操作系統(tǒng)下運(yùn)行，是目前最為成功、應(yīng)用最為廣泛的虛擬儀器軟件開發(fā)環(huán)境。LabWindows/CVI以C語言為基礎(chǔ)，一般程序員無需再花時(shí)間去學(xué)習(xí)其他計(jì)算機(jī)語言，從而節(jié)省了開發(fā)時(shí)間，其友好的界面編輯方式，在程序設(shè)計(jì)中靈活應(yīng)用各種工具，以及各種功能強(qiáng)大的軟件包等，大大簡化了測試軟件的開發(fā)。

1 測試需求分析

該信號(hào)數(shù)據(jù)處理單元測試系統(tǒng)不僅要完成對該型雷達(dá)信號(hào)數(shù)據(jù)處理單元的性能檢查，還能用于戰(zhàn)場搶修，將故障隔離到內(nèi)場可更換單元（SRU），并具有在更換SRU后進(jìn)行驗(yàn)證測試的能力。

該信號(hào)數(shù)據(jù)處理單元測試系統(tǒng)需要完成以下主要功能的測試：

1）自檢測試。

2） A/D接口及信號(hào)處理機(jī)功能測試。

3）信號(hào)處理各種波形工作方式程序測試。

4）內(nèi)外總線測試。

5）伺服慣導(dǎo)接口測試。

6）伺服驅(qū)動(dòng)電源測試。

7） Fd信號(hào)測試。

8）信號(hào)處理機(jī)內(nèi)部資源測試。

2 自動(dòng)測試系統(tǒng)組成

根據(jù)以上對測試需求的分析，自動(dòng)測試分系統(tǒng)由以下7個(gè)部分組成。

1）中視頻信號(hào)模擬器

可以模擬中頻或視頻接收機(jī)處理后輸出的復(fù)雜目標(biāo)回波信號(hào)，直接送給被測單元，進(jìn)行被測單元整個(gè)工作流程的自檢測試，以檢驗(yàn)ADIO模塊以及信號(hào)處理機(jī)功能測試的正確性。

2）總線測試模塊

該模塊的主要功能是對信號(hào)數(shù)據(jù)處理單元中內(nèi)外總線板（內(nèi)MBI、外MBI）及相關(guān)機(jī)箱連線進(jìn)行裝機(jī)前的性能檢測。

3）伺服專用信號(hào)發(fā)生器

該模塊能模仿雷達(dá)天線單元和慣導(dǎo)系統(tǒng)，提供到信號(hào)數(shù)據(jù)處理單元伺服接口板的輸入控制信號(hào)，從而達(dá)到對信號(hào)數(shù)據(jù)處理單元伺服接口板進(jìn)行故障檢測與故障隔離的目的。

4）伺服驅(qū)動(dòng)電源專用負(fù)載（大功率電源負(fù)載）

該模塊的功能是為伺服驅(qū)動(dòng)電源提供負(fù)載。

5） Fd專用調(diào)試模塊

該調(diào)試模塊的功能是為Fd板提供測試接口。

6）信號(hào)處理機(jī)測試軟件

完成信號(hào)處理機(jī)內(nèi)部資源測試。

7）主控計(jì)算機(jī)

主控計(jì)算機(jī)負(fù)責(zé)中視頻信號(hào)模擬器的信號(hào)參數(shù)的設(shè)定，總線測試模塊相關(guān)設(shè)置，DP486的控制輸入，以及數(shù)據(jù)的接受、分析與顯示等。

3 功能模塊的實(shí)現(xiàn)

3.1 中視頻信號(hào)模擬器

中視頻信號(hào)模擬器由TI公司TMS320C6416DSP、XILINX公司VIRTEX 4 FPGA、高速DAC等電路構(gòu)成。模擬器波形信號(hào)的來源是在FPGA中利用DDS技術(shù)實(shí)現(xiàn)點(diǎn)頻信號(hào)和線性調(diào)頻信號(hào)，首先生成一個(gè)N點(diǎn)正弦信號(hào)碼表，存人FPGA中的一塊ROM中，依次以fe的數(shù)據(jù)讀取率讀取ROM中的數(shù)據(jù)，則產(chǎn)生一個(gè)頻率為f0=f0/N的正弦信號(hào)。如果要產(chǎn)生頻率f0的正弦信號(hào)，其原理如下.

3.2 總線測試模塊

總線測試模塊的主要功能是實(shí)現(xiàn)對該單元中內(nèi)外總線板（內(nèi)MBI、外MBI）及相關(guān)機(jī)箱連線的性能檢測。模塊測試原理框圖如圖2所示。

1）外總線測試方法

將PCI-1553卡由軟件置為BC（BusController總線控制器），向被測單元內(nèi)的外MBI板發(fā)出指令，設(shè)置工作方式等參數(shù);再讀取返回信息中的通信狀態(tài)字和工作方式字等參數(shù)，判斷與設(shè)置是否一致，檢測該被測單元外MBI模塊是否有故障。

2）內(nèi)總線測試方法

用PCI-1553卡在RT模式下與被測單元的內(nèi)MBI模塊進(jìn)行通信，先通過外總線設(shè)置該被測單元的工作方式等，再通過仿真內(nèi)總線上的RT接收被測單元的命令字，根據(jù)返回信息中的雷達(dá)工作方式字等參數(shù)與設(shè)置是否一致來檢測被測單元內(nèi)MBI模塊是否有故障。

PCI卡的硬件布局圖如圖3所示，軟件結(jié)構(gòu)圖如圖4所示。

3.3 伺服專用信號(hào)發(fā)生器

此功能模塊在加電后，自動(dòng)循環(huán)輸出三路DSC和兩路DRC的模擬量信號(hào)，經(jīng)電纜送給被測單元，由被測單元中的SVIO電路將航姿或天線角度模擬量轉(zhuǎn)化為數(shù)據(jù)量，再回送給C2機(jī)，C2機(jī)由此判斷SVIO插件的RDC、SDC電路是否正常，達(dá)到對該部分進(jìn)行故障檢測與故障隔離的目的。其原理框圖如圖5所示。

3.4 伺服驅(qū)動(dòng)電源專用負(fù)載

該模塊為伺服驅(qū)動(dòng)電源專用，用于測試信號(hào)數(shù)據(jù)處理單元上的60V大功率伺服驅(qū)動(dòng)電源的負(fù)載能力，從而實(shí)現(xiàn)對該電源單元進(jìn)行故障檢測的目的。其原理框圖如圖6所示。

3.5 Fd專用調(diào)試模塊

Fd專用調(diào)試模塊為Fd板測試提供便利測試接口，F(xiàn)d板的輸出信號(hào)經(jīng)專用設(shè)備變換后送至示波器、頻譜儀，進(jìn)行幅度、頻率、頻偏及相位檢測。其原理框圖如圖7所示。

3.6 信號(hào)處理機(jī)測試軟件

信號(hào)處理機(jī)測試軟件用于使用中視頻信號(hào)模擬器檢測單元故障，或者在單純依靠外部設(shè)備無法檢測信號(hào)處理機(jī)某些未知問題的情況下對信號(hào)處理機(jī)進(jìn)行模塊級(jí)故障檢測和定位。

控制模塊MC40資源檢測，包括對6塊SC40模塊的共享存儲(chǔ)器、ADIO模塊上的SRAM和雙口RAM存儲(chǔ)器、幀結(jié)束信號(hào)和IFF功能的檢測。這些功能測試均通過G-BUS完成，同時(shí)也可驗(yàn)證G-BUS硬件功能。其流程圖如圖8所示。

SC40模塊內(nèi)部存儲(chǔ)器測試，SC40對共享存儲(chǔ)器讀寫測試，SC40模塊內(nèi)部和模塊間交換數(shù)據(jù)的通信端口環(huán)路測試，SC40模塊向MC40發(fā)送中斷的正確性測試。其測試流程如圖9所示。

I-BUS數(shù)據(jù)接收正確性測試，通過向ADIO測試用SRAM設(shè)置標(biāo)準(zhǔn)測試數(shù)據(jù)，然后通過I-BUS送到SC40模塊，以驗(yàn)證I-BUS通路的正確性。其測試流程如圖10所示。

3.7 主控計(jì)算機(jī)

主控計(jì)算機(jī)利用LabWindows/CVI的開發(fā)環(huán)境開發(fā)了各模塊的測試、控制、故障分析及信息處理軟件，從而可以使操作人員快速簡便地完成對該型雷達(dá)信號(hào)數(shù)據(jù)處理單元的測試。

圖11是中視頻信號(hào)模擬器的操控界面。它通過串口將中視頻信號(hào)模擬器所需要的信號(hào)形式、觸發(fā)延時(shí)、信號(hào)幅度、噪聲幅度等參數(shù)發(fā)送給中視頻信號(hào)模擬器，改變輸出信號(hào)的形態(tài)并送到被測單元。圖12是總線測試模塊的控制界面。它通過軟件將PCI-1553卡置為BC，向被測單元的MBI板設(shè)置工作方式等參數(shù)，再通過讀取返回信息以檢測被測單元MBI模塊是否有故障。

4 系統(tǒng)應(yīng)用

該自動(dòng)測試系統(tǒng)已成功應(yīng)用于某型雷達(dá)信號(hào)數(shù)據(jù)處理單元的調(diào)試。該系統(tǒng)通過功能模塊的形式為被測單元提供上位機(jī)的輸入信號(hào)、輸出測試接口等，利用LabWindows/CVI的軟件開發(fā)平臺(tái)成功建立了單元性能檢測系統(tǒng)、自動(dòng)測量環(huán)境、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)以及過程監(jiān)控系統(tǒng)，使操作人員可以快速方便地控制輸入信號(hào)的參數(shù)，隨時(shí)從各工作狀態(tài)中采集數(shù)據(jù)，并對所采集數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，成功將被測單元的故障定位到SRU級(jí)，大大節(jié)省調(diào)試時(shí)間。

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