分層次實(shí)現(xiàn)BIT的發(fā)射控制裝備的實(shí)現(xiàn)

趙光亮 舒鵬 許智勇 陸文佳

(1.上海航天電子技術(shù)研究所,上海 201109;2.陸軍南京軍代局駐上海地區(qū)軍代室,上海 201109)

0 引言

武器裝備及保障系統(tǒng),從系統(tǒng)工程的角度出發(fā),目前正在實(shí)現(xiàn)從重視單一“性能”向重視“綜合效能”轉(zhuǎn)變,這就要求武器裝備在研制初期,系統(tǒng)任務(wù)的功能/性能設(shè)計(jì)同時(shí)應(yīng)充分開展測試性設(shè)計(jì)[1]。BIT是指系統(tǒng)主裝備不用外部測試設(shè)備就能完成對系統(tǒng)、分系統(tǒng)或設(shè)備的功能檢查、故障診斷與隔離以及性能測試。BIT技術(shù)是改善系統(tǒng)或設(shè)備測試性的重要手段,可為系統(tǒng)提供在線監(jiān)控和原位檢測能力[2]。

某型發(fā)射控制裝備是武器系統(tǒng)在靶場使用的重要保障裝備(系統(tǒng)構(gòu)成如圖1)。使用時(shí),操作人員通過控制組合選擇手動(dòng)或自動(dòng)模式,給外接的“A產(chǎn)品或模擬器”“B發(fā)射輔助機(jī)構(gòu)”等加電,監(jiān)測各部分加電后的各信號,與“C基地測控網(wǎng)”交互,進(jìn)入正確的發(fā)射控制流程,

最終安全可靠地完成發(fā)射任務(wù)。裝備應(yīng)用于武器產(chǎn)品批產(chǎn)交付,工作場景是準(zhǔn)備發(fā)射“箭在弦上”的場景,如果出現(xiàn)故障需要及時(shí)檢測并排除,盡量不影響整個(gè)產(chǎn)品交付;發(fā)射任務(wù)執(zhí)行過程中,需要能夠簡化發(fā)射場操作,降低發(fā)射保障隊(duì)伍人員的要求。為此發(fā)射控制裝備在設(shè)計(jì)完成正常功能的同時(shí),設(shè)計(jì)了用于自身測試的硬件和軟件,從而保證了具備很好的自測能力,可以及時(shí)、快速地檢測和隔離故障提高任務(wù)的可靠性和安全性[3]。

1 基本發(fā)射控制功能的設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)

圖1所示,發(fā)控裝備組成部分中,以控制組合為核心完成發(fā)射控制的功能實(shí)現(xiàn)。設(shè)計(jì)控制組合的數(shù)據(jù)流圖如圖2所示。

包括DSP、繼電器、數(shù)字量隔離處理功能、模擬量處理功能等各模塊。物理實(shí)現(xiàn)上將以DSP電路為中心,完成發(fā)射控制的時(shí)序控制及數(shù)字量隔離處理等功能設(shè)計(jì)在功能板卡1上,圖2中用實(shí)線框表示;將相應(yīng)命令的繼電器,及模擬量調(diào)理處理等功能集成設(shè)計(jì)在功能板卡2上,圖2中用虛線框表示。采用專用背板完成功能板1及功能板2之間的連接關(guān)系,具有更好地可靠性,同時(shí)背板提供插拔板卡1,功能板2的結(jié)構(gòu)支撐,方便功能板1,功能板2將作為現(xiàn)場可更換的單元(LRU),出現(xiàn)故障時(shí),可以直接替換相應(yīng)的備份板卡。

圖2 控制組合的數(shù)據(jù)流圖Fig.2 Schematic Diagram of Control Case

執(zhí)行正常發(fā)射功能時(shí),對應(yīng)為圖2中的工作模式?？刂屏鞒虉?zhí)行情況如圖3所示。

圖3 控制流程的軟件流程圖Fig.3 Diagram of Control program

產(chǎn)品加電后,由產(chǎn)品或其模擬器 (圖1中A)返回的Ua1,來自基地測控網(wǎng)(圖1中C)的Uc1,表示外部某特征事件發(fā)生,作為進(jìn)入發(fā)射流程的啟動(dòng)信號。后續(xù)在開鎖窗口T1時(shí)間內(nèi),只有Ua1經(jīng)特征提取分析判斷為有效時(shí),發(fā)射控制裝備才會(huì)給出開鎖命令,在發(fā)射窗口T2時(shí)間內(nèi)等待Ua1信號有效,且開鎖命令的繼電器動(dòng)作完成后,才能正常給出發(fā)射指令。當(dāng)發(fā)射命令輸出后,產(chǎn)品由發(fā)射輔助機(jī)構(gòu)(圖1中B)返回信號Ub1、Ub2、Ub3,他們分別表示產(chǎn)品在發(fā)射動(dòng)作后至離架前,產(chǎn)品上各環(huán)節(jié)工作準(zhǔn)備情況。當(dāng)Ub4有效時(shí),表示發(fā)射后產(chǎn)品離架,此時(shí)輸出時(shí)統(tǒng)信號至靶場測控網(wǎng)絡(luò)等,完成全部發(fā)射控制流程。當(dāng)發(fā)射窗口T2時(shí)間內(nèi)都未得到Ub4有效,采集判斷發(fā)射命令執(zhí)行的繼電器動(dòng)作是否正常,如果發(fā)射繼電器已工作,則進(jìn)入異常恢復(fù)流程,完成后退出發(fā)射流程,若此發(fā)射命令后繼電器動(dòng)作不正常,則直接退出流程。

2 組合級BIT的設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)

如圖2所示,同時(shí)設(shè)計(jì)了BIT模式下的測試環(huán)路,專門由DSP采用一組獨(dú)立的數(shù)字量輸出口(DO),代替外部的武器系統(tǒng)組成的A、B、C各個(gè)環(huán)節(jié)提供激勵(lì)信號,與流程控制的數(shù)字量輸入口(DI)構(gòu)成測試環(huán)路。

當(dāng)設(shè)置操作面板,進(jìn)入BIT自測模式時(shí),自身利用模擬輸出各類交互信號后,不依賴外部的連接關(guān)系,就能方便地檢驗(yàn)是否按預(yù)設(shè)流程正常運(yùn)行,并且命令是否能正確DSP的IO管腳給出,即得到功能板卡1時(shí)序控制功能是否正常的結(jié)論。

由圖3軟件流程圖中虛線判斷框處反映出,發(fā)射流程程序設(shè)計(jì)將開鎖繼電器、發(fā)射繼電器、時(shí)統(tǒng)繼電器的動(dòng)作結(jié)果判斷,參與到流程中,從而保證了只有正確執(zhí)行DSP輸出的指令正確執(zhí)行后,發(fā)射流程才會(huì)繼續(xù)進(jìn)行下去,不會(huì)忽視掉命令輸出后,執(zhí)行環(huán)節(jié)可能發(fā)生的錯(cuò)誤,當(dāng)發(fā)射流程正常結(jié)束時(shí),證明功能板卡2上繼電器切換正常。

圖4以開鎖指令為例,介紹了回采電路的實(shí)現(xiàn)。功能板卡2上的繼電器(K3)接收到DSP的一處IO管腳的命令輸出,同時(shí)功能板1上的回采電路將命令的最終執(zhí)行結(jié)果回采至功能板卡1上DSP另一處IO作為輸入。如果給出開鎖命令后,時(shí)序控制未正確執(zhí)行,分析上述流程圖及原理圖,可知按MODE_KS的不同狀態(tài),將直接定位至繼電器K4與K3。類似的,其他輸出的發(fā)射等命令,也設(shè)計(jì)了相應(yīng)的處理電路和邏輯,保證了獲得繼電器的動(dòng)作后的實(shí)際結(jié)果,并據(jù)此結(jié)果分別處理,保證流程萬無一失。

圖4 開鎖指令硬件回采電路Fig.4 Schematic of KS Execution Sample

總之,通過所述的基于控制組合內(nèi)2塊功能板卡的自測環(huán)路及回采電路,當(dāng)在BIT模式下,將不需要外接A產(chǎn)品/模擬器、B發(fā)射輔助機(jī)構(gòu)、C基地測控網(wǎng)等環(huán)節(jié),運(yùn)行發(fā)射控制程序時(shí),程序能夠正常結(jié)束,則表明功能板1,功能板2均正常工作。避免自檢控制組合板卡時(shí),操作過程中設(shè)計(jì)系統(tǒng)更多環(huán)節(jié)及各種電纜的收放、連接等。簡便地自檢測試完成的基礎(chǔ)上,基本確認(rèn)了功能板卡1、功能板卡2的正常工作。

3 系統(tǒng)級的BIT設(shè)計(jì)

在自檢測試覆蓋范圍更大時(shí),設(shè)計(jì)采用導(dǎo)彈模擬器。避免真實(shí)導(dǎo)彈使用時(shí)的能源準(zhǔn)備,射手準(zhǔn)備等復(fù)雜過程。模擬器的電氣接插件及各節(jié)點(diǎn)的電氣特性應(yīng)與導(dǎo)彈一致。模擬器面板上設(shè)計(jì)提供控制開關(guān)按鍵切換Ua1是否有效,控制開關(guān)模擬開鎖KS/未開鎖狀態(tài)切換;模擬器設(shè)計(jì)了由發(fā)射輔助機(jī)構(gòu)返回的Ub1-Ub3等信號的指示燈顯示?？梢耘c發(fā)射輔助機(jī)構(gòu)配合,觸發(fā)測試條件覆蓋圖3發(fā)射控制流程中的各個(gè)分支,全面檢測發(fā)控設(shè)備的各項(xiàng)功能。模擬器設(shè)計(jì)了經(jīng)由電源長電纜而來的各種供電電源顯示電路?？梢员O(jiān)測供電回路電壓工作情況,電纜連接情況。

連接模擬器、接口適配盒進(jìn)一步確認(rèn)全系統(tǒng)中,信號傳輸通道的正確性,發(fā)射控制流程的全面性,數(shù)據(jù)采集通道標(biāo)定,測錄組合軟件記錄功能確認(rèn)。完成對接導(dǎo)彈前最全面的自檢測試。

4 結(jié)語

某導(dǎo)彈發(fā)射控制裝備已經(jīng)投入使用,實(shí)際使用效果分析表明,采用BIT設(shè)計(jì)技術(shù)實(shí)現(xiàn)了較為系統(tǒng)全面的自測能力,裝備在自檢測試中,測試環(huán)節(jié)由簡到繁,遞次增加規(guī)模,覆蓋性逐漸由單個(gè)模塊功能確認(rèn)逐漸上升到系統(tǒng)全部組成的功能確認(rèn)。達(dá)到了簡化發(fā)射場操作,降低發(fā)射保障隊(duì)伍人員的要求的目的,便于及時(shí)排故。開展BIT測試性關(guān)鍵技術(shù)在武器領(lǐng)域上的深入研究工作,必將為未來產(chǎn)品的健康和可持續(xù)發(fā)展奠定堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。后續(xù)可根據(jù)使用實(shí)際,識別好易損件,進(jìn)一步生成知識庫,提供故障診斷支持,進(jìn)一步減輕維護(hù)保障的壓力。