CN106688323B - 半主动激光空地导弹测试仿真*** - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种导弹综合测试仿真***，能够对半主动激光空地导弹及弹载设备进行装前测试，装后测试和飞行仿真，以检验整弹及导弹各***工作的协调性和正确性。其特征在于：包括计算机部分和机电部分两个部分，计算机部分包括测试机、仿真机、板卡和供电单元四个部分；机电部分包括导弹支撑机构、目标运动机构、以及转台和激光目标模拟器等辅助设备。***具备自动化批测试功能，测试项目可选，测试数据的格式统一规范，并能够随测试进程动态显示曲线。***为独立箱式结构，导弹支撑机构和目标运动机构可拆分，便于运输和外场操作。

Description

半主动激光空地导弹测试仿真***

技术领域

本实用新型涉及一种自动化综合测试仿真***，能够对半主动激光空地导弹及弹载设备进行自动化测试以及飞行仿真。

背景技术

弹载设备在安装前和安装后都要经过大量的测试检查工作，导弹全部安装完毕后还需要进行整弹联合测试，验证设备工作流程的可靠性。常用测试方式是针对不同设备和不同测试需求编写测试软件，但是因为分设备的测试原理和硬件接口各不相同，供电要求也不同，因此每测一个设备都需要单独编写一次测试软件，手工更换不同的电源和测试电缆，测试过程需要人工逐步操作，从而造成测试速度慢，电缆易接错，不具备自动化批测试功能等问题。另外不同设备测试后的数据报表没有统一的格式，测试软件可移植性和升级性较差。设备固定装置不统一，外场操作不便。为了解决这些问题，需要设计一个综合测试***，将所有设备的测试集成在一个软件中，能够自动执行所有测试而无需人工操作，同时还具备飞行仿真功能，电缆与待测设备一一对应，轮式结构便于移动。

发明内容

本发明要解决的问题：

为了克服以往测试模式造成的测试速度慢，自动化程度差，数据格式不规范，电缆易接错等不足，本实用新型提供一种自动化综合测试仿真***，该测试仿真***用于对导弹各设备进行装前和装后单元测试，同时能够对单枚导弹进行装后综合测试及飞行仿真，以检验整弹及导弹各***工作的协调性和正确性。计算机部分的设计使***具备自动化批测试功能，测试项目可选，测试数据的格式统一规范，并能够随测试进程动态显示曲线。机电部分的设计可提供导弹/导引头支撑运动机构，为导引头配备激光目标模拟器，独立箱式结构，便于外场操作。

本发明的技术方案：

该测试仿真***的设计主要计算机部分和机电部分两个部分组成，计算机部分包括测试机、仿真机、板卡和供电单元四个部分。机电部分包括导弹支撑机构、目标运动机构、以及转台和激光目标模拟器等辅助设备。

测试仿真计算机是该测试仿真***的主要组成部分，具有测试和仿真两大功能，测试机采用独立的单板计算机作为本测试机的处理***，运行测试控制软件，仿真机采用独立的单板计算机作为本仿真机的处理***，运行飞行仿真软件，两个单板机都安装在一个工业级无源底板上。另外底板上还集成了一块RS422通信接口卡，引出四个RS422接口，一块PWM输入/输出板用于采集和发出高速PWM信号，一块非隔离24路通用数字量I/O接口卡，供电单元可为被测***及信号调理板提供直流电源，电源管理单元能够连续测量并上传15V和27V两个通道的电流，通过串口传递给测试计算机，手动或通过上位机总线远程控制每一路的加断电，远程设置每一支路的安全范围，超限时通过控制继电器实现自动过流保护。所有的板卡都集成在一个工控机箱内，在后备板处进行适当的外观修改，作为实时仿真机的外形包装。测试电缆具备防插错接口，在装前测试、装后测试和飞行仿真中，配置给不同的设备，测试仿真***通过测试电缆与弹上各分***或整弹进行通讯，当电缆接错时***报警，终止测试。

导弹支撑机构可为测试过程中整弹或导引头的安装提供支撑机构，在导弹装后测试和半实物仿真过程中用于固定整弹，导引头单元测试中用于固定导引头。导弹支撑机构上配有整弹或导引头的航向及滚转控制机构，某些测试环节中可通过手动控制方式控制导弹的偏航及滚转运动。导弹支撑机构也将为目标运动模拟机构提供安装平台。目标运动机构主要由伺服电机控制的小型转台和延长支架组成，是激光目标模拟器的安装平台。在测试过程中控制激光目标模拟器延以导引头中心做弧线运动，模拟目标航向机动过程。导弹支撑机构和目标运动机构中除上述机电相关内容外，还将包括目标运动机构控制所需的PCI板卡和对应的接口程序。激光目标模拟器固定在目标运动模拟机构的支撑杆上，受测试仿真***供电和控制，按照测试仿真***的命令，通过半导体脉冲激光器产生光源，用于模拟目标反射。目标模拟器绕导引头做弧线运动，光束始终指向导引头中心。转台主要用于装前自动驾驶仪单元测试和陀螺单元测试，模拟弹体的空间运动，为陀螺提供弹体的运动环境，以测试陀螺的各项技术指标。转台受测试仿真***控制，按命令要求的速度和方向转动。

本发明与现有技术相比的优点：

1)具备所有弹载设备的装前测试功能，包括装前导引头测试，装前自动驾驶仪测试，装前陀螺单元测试，装前舵***单元测试。

2)具备所有的装后测试功能，包括导弹装后测试，装后导引头单元测试，装后自动驾驶仪单元测试，导弹发射前检查。

3)具备飞行仿真功能，包括地面飞行仿真和半实物飞行仿真。

4)具备自检功能：自检维护模块负责***自身的设备自检，给出自身设备的工作状态，进行相应的故障诊断和修复提示。

5)测试仿真***可为导弹和分设备供电，并具备电压电流检测功能和过流过压保护功能，当供电出现故障时自动断电，保护导弹和设备。

6)只需运行一个软件就能完成所有弹载设备的测试和导弹仿真工作。用户可任意选择单元测试的项目，对多个分设备同时进行批测试，并对导弹技术指标参数和测试数据公差带指标进行修改；

7)参数修改的权限分成多个级别，普通测试人员无法更改关键参数，保证被测设备的安全性。

8)能够实时显示测试过程中向导弹或相关设备发出的测试指令，以及返回测试信息和参数数据。测试结果可动态生成曲线显示，更加直观，便于监测。

9)可对已测试过的选项保存成固定任务模式，下次重复测试时可直接选取该任务，无需再手动逐项选择。

10)测试数据可保存成统一格式的word文档报表，生成测试报告，方便用户对测试结果进行保存、打印、查看。测试报告的内容主要有：自检结果、测试内容、测试结果数据以及测试曲线。

11)用户可以随时干预测试过程，在任何情况下，都可以暂停或终止一个测试过程，操作界面友好，控制按钮排布规划清楚，便于操作，并具备防误操作功能和警示信息；

12)模块化设计并考虑扩展性，可升级适用其他型号的自动化测试。

13)独立箱式结构，导弹支撑机构和目标运动机构可拆开，便于运输和外场操作。

附图说明

图1自动化测试仿真***原理图

图2导弹支撑及目标运动模拟机构

图3测试仿真***硬件框架

图4电源管理板功能组成图

图5软件主界面布局图

图6测试任务选择框示意图

图7测试曲线显示区曲线绘制示意图

具体实施方式

图1为自动化测试仿真***原理图，包括：装前测试1，装后测试2，飞行仿真3，测试仿真计算机4，陀螺5，转台6，任务机7，舵机控制盒8，舵机9，导弹支撑机构10，激光目标模拟器11，导弹支撑机构12，测试电缆13。

图2为导弹支撑及目标运动模拟机构，包括：滚转手柄14，俯仰手柄15，合页16，搭扣17。

图3为测试仿真***硬件框架，包括：220V交流电源18，仿真机19，微机电源20，测试计算机21，RS422接口板22，数字量I/O板23，PWM计时板24，PLC控制器板25，15V、27V直流电源(开关控制)26，TTL转0/27V电平板27，OC门转TTL板28，TTL转RS422板29，RS422转TTL板30，电源管理板31，通用转接插头32，被测节点33，面板开关控制34。

图4为电源管理板功能组成图：包括：27V直流电源35，15V直流电源36，CPU37，RS422接口38，测试机39，继电器控制40，ADC41，电流测量42，继电器43，手动开关44，自恢复保险45，供电输出46。

图5为软件主界面布局图，包括：***工具栏47，菜单栏48，测试状态工具栏49，测试任务显示区50，测试曲线显示区51，测试结果显示区52，已发送命令显示区53。

***中测试仿真***通过测试电缆与弹上各分***或整弹进行通讯，对各分***和整弹进行测试。测试中按被测对象的不同分为装前测试、装后测试和飞行仿真，对于不同的测试项目将配置不同的测试电缆。测试开始后***首先检查电缆是否接错，当测试电缆与分设备不匹配时，测试无法进行，***报警。

将导弹通过卡箍固定在支撑机构上，通过滚转手柄可控制导弹模拟滚转，通过俯仰手柄可控制导弹模拟俯仰，将导弹滚转90°后俯仰手柄可控制导弹模拟偏航运动。目标模拟机构的延长支架可伸缩，激光目标模拟器固定在支杆上，测试***控制目标运动机构转动的速度和方向，并控制激光目标模拟器发光，照射导引头中心，从而测试导引头性能。

图3中，为满足对各节点测试及***仿真的功能，测试仿真***共需要具备以下物理信号接口：

序号	接口形式	路数	信号调理
				1.	RS422收/发	5路	不需要
2.	PWM输入(TTL电平)	4路	RS422转TTL
				3.	PWM输出(TTL电平)	4路	TTL转RS422
4.	数字量输入(TTL电平)	8路	TTL转0/27V
				5.	数字量输出(TTL电平)	8路	OC门转TTL
6.	控制器(目标运动控制)	1路	不需要

表1.测试仿真***计算机接口

图4中，测试仿真***需要在测试过程中为各被测***供电。供电类型包括：

表2测试仿真***供电

上述供电种类中，激光目标模拟器和目标运动机构的供电直接转接外部的AC～220V供电，并在面板上配置对应的上电控制开关，但15V、27V直流稳压电源的产生需要专门配置对应的直流稳压电源，并最终集成到测试仿真***的机箱当中。测试仿真***上电后，220VAC转换成27V和15V直流电源输出，分别为陀螺和其他分设备供电，依靠电流测量和继电器等达到供电监测，在供电电压和电流超差时自动切断电源，保护导弹和设备。通过RS422接口与测试仿真***CPU进行通讯。

图5中，界面语言为英文，主要包含如下区域：菜单条(48)、工具栏(47)、测试任务显示区(50)、测试结果显示区(52)、测试曲线显示区(51)以及已发送命令显示区(53)。

测试任务显示区：新测试任务的建立通过单击菜单打开测试任务选择框，选择测试任务，新测试任务以树状结构显示在当前的测试任务页中，每一个测试任务对应一个测试页，用户可以在不同的测试页之间切换。

测试结果显示区：用户通过选择当前测试任务显示区中的测试项，在测试结果显示区中查看该项所包含的参数变量及其对应的测试结果和理论数据。根据每个参数变量测试结果形式的不同，显示区可以列表、树状结构等形式显示。

测试曲线显示区：用户通过选择测试结果显示区中的参数，在测试曲线显示区中查看该参数对应的测试结果曲线，可以在不同参数之间切换查看对应的曲线。

测试命令显示区：测试过程中，测试任务对象向该分区发送测试中已发出的命令。

图6中，用户对新的测试任务及测试任务页进行初始化，被选定测试任务以树状结构显示在当前活动的测试任务页中，用户可以进行包含所有项的批处理综合测试，也可以选择单元测试。测试任务框按照导弹装前、装后对测试项进行分类，两种测试是互斥的，二者只能选其一。

具体测试流程如下：

1)装前测试

●装前导引头测试：将导引头安装在导弹支撑机构上，激光目标模拟器安装在目标运动机构上，绕导引头按弧线运动。测试仿真***通过对应的测试电缆直接与导引头，激光目标模拟器和目标运动机构连接，为它们供电，并分别建立RS422和RS232的数据通讯，包括：命令激光目标模拟器发光和关闭，命令目标运动机构以一定的速度和方向转动，给导引头发命令并接收其反馈信息。通过导弹支撑机构上的滚转和俯仰手柄可控制导引头转动，实现对导引头各角度平面目标跟踪性能的测试。

●装前自动驾驶仪测试：自动驾驶仪的单元测试中测试仿真***通过对应电缆直接与任务机连接，为任务机提供电源，并与任务机建立RS422和数字IO的数据通讯。测试中，通过测试仿真***界面设置向任务机发送的数据内容，并同时接收任务机返回的陀螺和舵偏数据，并以此作为测试判据。

●装前陀螺单元测试：陀螺的单元测试中测试仿真***通过对应测试电缆直接与陀螺连接，为陀螺供电，并建立RS422数据通讯，陀螺安装在转台上。根据测试要求设置转台的运动模式，测试仿真***将会从陀螺得到角度和角速度等信息，从而通过分析得到测试结果

●装前舵***单元测试：在对舵机进行单元测试时，测试仿真***通过对应测试电缆直接与舵机控制盒连接，为舵机供电，并与舵控盒进行PWM的数据通讯。测试仿真***将直接控制舵机的偏转并从舵控盒读取反馈的舵面偏角，并以此作为判据对舵机的性能进行测试。

2)装后测试

●导弹装后测试：进行导弹装后测试时，整个弹体将安装在导弹支撑机构上，测试仿真***通过对应电缆与导弹的分离插头连接，为整个导弹提供电源，并且与弹上的任务机建立RS422和数字IO的通讯连接，通过分离插头实现对任务机、陀螺、舵机、导引头、引信、数据记录仪等各分***的测试。测试***与激光目标模拟器和目标运动机构的连接关系与导引头装前测试模式相同。

●其他分设备进行装后单元测试时，其硬件连接关系与导弹装后测试相同，测试***通过电缆和导弹分离插头连接，通过任务机来向分设备发送命令和接收反馈。

3)飞行仿真

●地面飞行仿真：测试仿真***与导弹通过分离插头进行数据通讯，通过用户界面输入接口，输入仿真周期和步长以及姿态数据等信息，通过用户界面输出接口得到仿真结果数据，并生成制表数据和图形数据。

●半实物飞行仿真：测试仿真***中的飞行仿真程序将运行在仿真处理器上的xPC实时操作***上，并与任务机、舵机构建仿真闭环，通过以太网或RS232与主处理器板上的用户监控界面通讯，用户界面提供参数装订和仿真控制，并返回仿真数据给用户界面显示。

Claims (1)

1.一种导弹综合测试仿真***，其特征在于：包括计算机部分和机电部分两个部分，计算机部分包括测试机、仿真机、板卡和供电单元四个部分；机电部分包括导弹支撑机构、目标运动机构、以及转台和激光目标模拟器，测试机和仿真机均采用独立的单板计算机作为处理***，安装在一个工业级无源底板上；板卡为工业级无源底板上集成的一块RS422通信接口卡，一块PWM输入/输出板、一块非隔离24路通用数字量I/O接口卡；供电单元为被测***及信号调理板提供直流电源，并可实现自动过流保护；导弹支撑机构为导弹和导引头测试提供支撑固定装置，通过俯仰手柄和滚转手柄控制导弹转动；目标运动机构为激光目标模拟器提供支撑固定装置，并能根据测试仿真***的命令绕导引头中心弧线转动，其支撑臂可伸缩；目标运动机构为激光目标模拟器通过半导体脉冲激光器产生光源，用于模拟目标反射。