一種軍用通信裝備檢測儀設(shè)計(jì)

趙建文，白 靜，代振濤，孫 瑜，趙澤彪

（1.太原理工大學(xué)信息工程學(xué)院，太原 030024；2.北方自動(dòng)控制技術(shù)研究所，太原 030006）

0 引言

軍用通信裝備主要由無線通信設(shè)備、有線傳輸設(shè)備和交換設(shè)備，無線通信設(shè)備主要包括短波電臺(tái)、超短波電臺(tái)、高速數(shù)據(jù)電臺(tái)、微波接力設(shè)備、散射設(shè)備、衛(wèi)通設(shè)備；有線傳輸設(shè)備主要體制包括V.24、V.34、SDSL、HDSL 和SHDSL；交換設(shè)備由早期的電路交換、信元交換發(fā)展到現(xiàn)在的網(wǎng)絡(luò)交換。隨著武器裝備技術(shù)的革新和發(fā)展，軍用通信裝備技術(shù)狀態(tài)、物理形態(tài)、接口類型等多種多樣，而裝備部隊(duì)的通信配備的檢測維修車或者檢測維修設(shè)備都是隨本通信設(shè)備研制，僅能保障自身設(shè)備，無法滿足目前的保障需求。本文對近幾年的軍用通信裝備進(jìn)行梳理，對技術(shù)狀態(tài)和接口類型進(jìn)行整理歸類，研制一套軍用通信裝備檢測儀（以下簡稱為“檢測儀”），能夠?qū)娪猛ㄐ旁O(shè)備的功能、性能、接口進(jìn)行檢測，從而實(shí)現(xiàn)對裝備的技術(shù)狀態(tài)進(jìn)行評估，對故障進(jìn)行診斷，提高目前軍用通信裝備的保障能力。

1 功能總體設(shè)計(jì)

根據(jù)檢測儀設(shè)計(jì)需求，本文設(shè)計(jì)的檢測儀功能如下：

1）具有對超短波電臺(tái)、短波電臺(tái)、高速數(shù)據(jù)電臺(tái)、微波、散射、衛(wèi)通等無線設(shè)備的發(fā)射功率、頻率準(zhǔn)確度、靈敏度等關(guān)鍵指標(biāo)進(jìn)行自動(dòng)檢測和技術(shù)狀態(tài)評估；

2）具有對車通、控制器、交換機(jī)、有線傳輸?shù)仍O(shè)備的接口連通性進(jìn)行測試；

3）具有數(shù)字萬用筆、示波器、光功率計(jì)、尋線儀等通用儀表的功能。

在總體設(shè)計(jì)時(shí)采用模塊化架構(gòu)，由主控單元和多個(gè)檢測模塊組成，如圖1 所示：

圖1 功能模塊設(shè)計(jì)

主控單元是檢測軟件的運(yùn)行平臺(tái)，選用國產(chǎn)化的硬件和操作系統(tǒng)；檢測模塊根據(jù)檢測對象類別和檢測功能，分為通用儀表模塊、指控裝備檢測模塊、通信裝備檢測模塊3 個(gè)檢測模塊。各模塊功能如表1 所示。

表1 檢測儀各模塊功能表

2 硬件設(shè)計(jì)

2.1 主控單元硬件設(shè)計(jì)

圖2 主控單元硬件原理圖

主控單元由一臺(tái)便攜式平板計(jì)算機(jī)和電源適配器組成，是檢測儀軟件的運(yùn)行平臺(tái)，用于操作人員控制各檢測模塊對檢測對象進(jìn)行自動(dòng)檢測、技術(shù)狀態(tài)評估和故障診斷。計(jì)算機(jī)主板是整個(gè)系統(tǒng)的功能核心，采用國產(chǎn)飛騰處理器，主頻為2.5 G，配合橋片進(jìn)行核心功能設(shè)計(jì)，表貼8GB DDR4-3200 內(nèi)存，支持板載安裝mSATA 硬盤，擁有PCI-E 總線，同時(shí)提供多路USB 接口、以太網(wǎng)接口等，各單元布局緊湊，充分考慮發(fā)熱單元的集中布局，方便主板散熱處理。

2.2 通用儀表模塊硬件設(shè)計(jì)

通用儀表模塊由尋線模塊、光功率模塊、示波器萬用表模塊、接口板、電源板、電池、電源適配器和尋線探測器組成，如圖3 所示。

圖3 通用儀表模塊硬件原理圖

2.3 指控裝備檢測模塊硬件設(shè)計(jì)

指控裝備檢測模塊由指控裝備測試板、轉(zhuǎn)接板、電源板、電池和電源適配器組成，該模塊對外提供以太網(wǎng)口、串口、ATM 群路接口、K 口、E1 口、話音等接口進(jìn)行連通性測試和技術(shù)狀態(tài)評估；具有車通設(shè)備的通信接口連通性、電臺(tái)接口發(fā)送電平、音頻接口收發(fā)電平等指標(biāo)進(jìn)行自動(dòng)測試和技術(shù)狀態(tài)評估。其中，指控裝備測試板內(nèi)部原理如下頁圖4 所示。

圖4 控裝備測試板內(nèi)部硬件原理圖

2.4 通信裝備檢測模塊硬件設(shè)計(jì)

通信裝備檢測模塊由微波/衛(wèi)通設(shè)備測試板、無線通信測試板、轉(zhuǎn)接單元、電源模塊組成，通信裝備檢測模塊內(nèi)部原理如圖5 所示。微波/衛(wèi)通設(shè)備測試板能夠進(jìn)行自動(dòng)檢測和技術(shù)狀態(tài)評估；無線通信測試板能夠?qū)Χ滩娕_(tái)、超短波電臺(tái)、高速數(shù)據(jù)電臺(tái)、天饋線/天線合路器等電臺(tái)類設(shè)備進(jìn)行指標(biāo)自動(dòng)測試和技術(shù)狀態(tài)評估。

圖5 通信裝備檢測模塊內(nèi)部硬件原理圖

3 軟件設(shè)計(jì)

3.1 軟件設(shè)計(jì)原則

軟件操作系統(tǒng)選用銀河麒麟國產(chǎn)化操作系統(tǒng)，軟件設(shè)計(jì)方面主要按照自主可控、通用化、模塊化、易開發(fā)、易集成等思路進(jìn)行設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)。在軟件界面設(shè)計(jì)方面，設(shè)計(jì)原則為界面友好、操作簡便，檢測時(shí)以自動(dòng)為主，手動(dòng)為輔，適合各級維修操作人員使用。檢測儀軟件主要由用戶登錄管理模塊、設(shè)備檢測模塊、故障檢測流程模塊、設(shè)備管理模塊、通用設(shè)備檢測模塊組成。設(shè)備檢測模塊采用通用動(dòng)態(tài)加載、卸載的方式進(jìn)行，大大降低了CPU、內(nèi)存的占用率，提高了軟件運(yùn)行效率，而且模塊中的檢測項(xiàng)可采用并行的方式進(jìn)行檢測，有效縮短了測試時(shí)間；故障檢測模塊進(jìn)一步采用松耦合、插件化的加載方式進(jìn)行構(gòu)建，對檢測流程中所需的故障分析節(jié)點(diǎn)進(jìn)行設(shè)計(jì)，采用XML 配置文件的方式，在測試過程中，可實(shí)現(xiàn)不更改整體軟件架構(gòu)，通過修改配置文件的方式，達(dá)到不斷優(yōu)化診斷流程、靈活增加故障分析節(jié)點(diǎn)的目的，使得軟件通用性更強(qiáng)，更易于集成。

3.2 軟件功能架構(gòu)

根據(jù)檢測儀功能需求，檢測儀軟件主要由用戶登錄管理模塊、設(shè)備檢測模塊、故障檢測模塊、設(shè)備管理模塊、通用設(shè)備檢測模塊等組成。能完成各型通信設(shè)備的基本檢測、接口檢測、故障診斷、通用儀表測量結(jié)果顯示等功能，實(shí)現(xiàn)對電臺(tái)、車通、網(wǎng)絡(luò)、衛(wèi)通、散射、數(shù)據(jù)鏈等通指裝備的系統(tǒng)級、設(shè)備級檢測和診斷。

圖6 軟件功能架構(gòu)圖

軟件各功能模塊如表3 所示。

表3 檢測儀軟件主要功能組成表

軟件功能主界面如圖7 所示。包括設(shè)備檢測、故障診斷、技術(shù)狀態(tài)評估、設(shè)備檢索、通用儀表、維修日志、維護(hù)管理、儀器狀態(tài)、用戶管理等。

圖7 軟件主界面

4 檢測儀裝備維修檢測流程

檢測儀主要實(shí)現(xiàn)通信裝備的設(shè)備及檢測診斷，并能將故障定位于板級。應(yīng)用于裝備的戰(zhàn)時(shí)保養(yǎng)、定點(diǎn)保障、裝備的日常保養(yǎng)和維護(hù)和作戰(zhàn)中裝備的故障維修等情形。

1）針對通信裝備的日常維護(hù)保養(yǎng)的檢測，主要包括基本檢測和端口檢測。

2）針對通信裝備故障診斷維修的檢測，主要流程包括：了解故障癥結(jié)、故障分析研究、針對故障的推理、流程設(shè)計(jì)、測試確認(rèn)、修復(fù)優(yōu)化、最終故障原因定位。

3）故障報(bào)告的記錄。針對每次的維修，檢測人員可填寫故障報(bào)告，其中包括故障現(xiàn)象、故障原因、故障修復(fù)時(shí)間等，報(bào)告數(shù)據(jù)可供未來不同檢修人員完成故障分析和故障推理，最終達(dá)到故障定位越來越準(zhǔn)確，越來越快的目的。

5 結(jié)論

針對軍用通信檢測裝備目前存在的問題，本文設(shè)計(jì)了一套軍用通信裝備檢測儀，該檢測儀在軟硬件方面均采用模塊化設(shè)計(jì)思路，各模塊針對不同類型的檢測對象獨(dú)立完成檢測和技術(shù)狀態(tài)評估，操作靈活方便；能夠?qū)z測對象進(jìn)行深度檢測和分析，可以保障設(shè)備的日常維護(hù)和維修。在經(jīng)過后期的試驗(yàn)測試，該檢測儀具有很好的環(huán)境適應(yīng)性，整機(jī)具有高可靠性，主要功能和性能指標(biāo)均能滿足指標(biāo)要求，能夠滿足目前的軍隊(duì)保障需求。