某型雷达显示与控制系统检测设备设计
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作者: 刘爽 李会军
[摘 要]某型雷达显示与控制系统在地面缺乏故障检测设备来对其进行综合性能检测。本文按照软件工程的科学方法提出了对该型雷达显示与控制系统各分组合进行了详细设计。设计的检测设备可以对该型雷达显示、控制系统各分组合在地面进行被检测组合的静态、通电状态的综合性能测试，并可以对被检测组合的部分参数进行调整，排除存在的故障及隐患，为顺利的完成雷达系统的整体调试、检测和排除故障奠定基础。
[关键词]检测；虚拟仪器；控制系统
中图分类号：TN957 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2016）02-0075-01
某型雷达工作在高复杂性及高危环境中，如果出现的相关故障不能被及时处理，往往会导致整体系统的异常乃至瘫痪。故该型雷达显示及控制系统自身拥有的一整套完整的训练、模拟、检测系统，其检测系统是基于雷达自身的BITE（Build-In Test Equipment）周期性地或者实时自检，根据组合上的故障指示灯或维修经验可将故障隔离到分系统级。
分系统级故障主要由数字及数模混合板件故障造成。因信号关系复杂，修理检测如无专业工具，修理检测难度较大。常规的修理检测方法是利用信号源、逻辑分析仪等设备搭建简易测试平台，在测量大量信号的基础上分析、破译其逻辑关系，查找故障点并加以排除，此种方法存在故障定位周期长、效率低、误差率高的缺陷。
通过BITE检测定位的组合故障，其相关组合内板件的故障往往需要通过对引进的配套雷达专用插件系统的使用及分析。一般来说，数字板件故障存在插件接触不良、芯片低效、芯片损坏等几类问题。而判断芯片低效故障，则往往需要连续判断数次和长时间加电判断。其判断最关键的核心技术问题是反设计测绘，相关板件的设计图纸属于核心技术，外方实施了严密的技术防范，只有通过反射计测绘，掌握板件各信号逻辑关系及工作原理，才能在相关测试设备上进行故障诊断。通过反射计图纸，分析板件内部各个功能区之间的信号关系及各个信号之间的时序关系，利用关联线路之间的导通关系设计合理的输入、输出及双向信号的测试向量对板件进行测试。一般以设定的基准频率计测试频率，将信号接入被测数字插件，读取测试结果，如测试结果与标准测试节拍不符，则说明该数字板件故障，达到故障定位的效果。其中测试信号包含频率脉冲信号、节拍脉冲信号、位移脉冲信号、信息脉冲信号、标记脉冲信号、中断脉冲信号、查询脉冲信号等，各类脉冲时序关系复杂，存在故障件的误报及漏报的可能性。因此测试时需要与雷达的BITE系统一起，验证相关板件的故障，防止漏报、误报的发生。
据此设计一款组合测试系统，其主要原理为来对整个雷达的显示、控制系统进行协调、控制设备产生组合测试工作所需的信号，并根据组合工作的技术要求，产生符合技术标准的信号幅度、周期、频率、脉冲宽度等，激励其进行工作。其设计目的是而辅助其自身BITE系统对装备进行检测。
按照检测设备各器件功能与整体结构，可将本系统检测设备按测试流程与基础硬件功能划分成各个功能模块。
静态阻值检测电路是由NI仪器PXI4071和PXI2503/2593和RM适配卡组成，对被测组合每个接口由矩阵开关控制进行逐点测试。NI PXI-2503可作为多路复用器或矩阵开关使用。电源控制电路由NI仪器PXI6733和相关适配卡组成，控制程控电源给被测组合进行供电。NI PXI-6733用于开环仿真的应用，如三相电源仿真。同步电路由NI仪器PXI和相关适配卡组成，根据指控舱工作状态指令以及信息交互的协议内容，在同步信号的约束下控制被测组合的工作状态。信息交换电路由NI仪器PXI6541和PXI5421和相关组合适配卡组成，根据指控舱工作状态指令以及信息交互协议内容，在同步信号的约束下控制被测自主搜索显示器和发射显示器组合的工作状态。通过NI-HSDIO驱动器，配置5.0V、3.3V、2.5V或1.8 V的逻辑电压。信号调理电路由相关组合及适配卡对被测组合的信号进行幅度调整，通道控制，令测试仪器给出正确可信的测试结果，同时起到保护测试仪器的作用。信号检测电路由NI仪器PXI6541和PXI5124和相关适配器组成，对被测组合及其相应插板信号进行采集、处理。自检电路对测试系统接上相关组合及适配卡后进行自检，包括仪器模块功能自检、适配器功能自检盒测试通道自检。
计算机自动对检测结果与给定的标准信息进行分析、计算，判断组合是否正常工作，如果某项参数超过标准数值，计算机自行中断检测，并对检测信息进行闪烁，以明确表明检测结果有问题，提示操作人员进行调试或排除故障。
当检测发现组合存在故障时，首先使用测试插头对组合面板上、插件板上的检测插孔进行测试，与正确参数进行比较，判断相应的插件板工作是否正常；如果此检测孤立不出故障的具体位置，可将组合内插件板从组合底板上拆下，使用配套的插件板转接板将插件板与组合连接，然后将测试台配套的辅助测试适配器与插件板转接板上的矩形检测插座相连接，启动计算机辅助检测程序对该被测插件板的工作情况进行检测。发现故障，更换故障插件板即可。
检测系统需要对组合输出的信息，按数据库内存储的标准信息，使用计算机软件对其进行计算、分析、评估，以判断其组合工作是否正常。正常，则其显示组合工作正常；不正常，则发出组合工作异常显示。从而工作人员可以通过显示的结果，判断组合是否正常。其信号之间需要有严格的同步和时序关系，才能保证显示系统正常工作。如同步信号F频率探测起始脉冲、F频率探测结束脉冲、20KHz、800KHz、24位位移脉冲等，显示信号滤波起始询问脉冲、滤波器及结束询问脉冲、距离扫描起始脉冲、距离扫描结束脉冲、距离标记脉冲等都需要严格的时序关系。
时序检测主要以标准信号为参照，进行二进制信号数字比对，当匹配数超过设定值时，便认为信号是正常的，这样检测时检测信号和标准信号之间的同步关系，也即开始对比的点的选择是检测的关键因为两次测定很难保证在同一周期同一时刻采集。根据上述及某型号雷达自身特性，可以有以下两个措施处理这个问题：第一个方案为在某型雷达显示控制系统测试时对任意一个板卡采集的信号，最低频率为10Hz，故若有10Hz信号则以10Hz信号的上升沿作为开始触发的依据，令测试信号与标准信号有个粗同步，这样测试信号以10Hz脉冲距离，最多比对1次。第二种方法是在某型雷达显示控制系统测试中对任一个板卡采集的信号，最低频率是10Hz，故可以用标准信号的1/10作为同步头，逐点位移在测试信号中寻找匹配位置，找到后再对比所有采样点，若达到匹配阈值则返回测试正常，否则返回测试异常并返回故障代码，给出故障提示。
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