劉宏偉

（江蘇自動化研究所，江蘇 連云港 222006）

和工業(yè)等領(lǐng)域相比，兵器測試領(lǐng)域?qū)y試系統(tǒng)綜合性能有著更高層次要求，如何研制高性能的破片測速系統(tǒng)已成為研究重點之一，可以巧用VXI 總線虛擬儀器技術(shù)，優(yōu)化創(chuàng)新破片測速系統(tǒng)研制，使其在實際應(yīng)用精準(zhǔn)測破片飛行速度，包括分布規(guī)律，優(yōu)化完善武器裝備，降低破片測速強(qiáng)度的同時提升破片測速工作效率與質(zhì)量。

1 基于VXI 總線虛擬儀器技術(shù)的破片測速系統(tǒng)硬件研制與應(yīng)用

1.1 選擇VXI 總線虛擬儀器技術(shù)平臺

在信息化時代作用下，VXI 總線虛擬儀器技術(shù)高速發(fā)展，各類虛擬儀器總線平臺應(yīng)運而生，其合理化選擇直接關(guān)系到破片測速系統(tǒng)硬件研制以及應(yīng)用成效，需要根據(jù)破片測速系統(tǒng)性能指標(biāo)，圍繞具體化硬件研制原則，進(jìn)行規(guī)范化選擇。在數(shù)據(jù)高效傳輸?shù)纫笞饔孟拢摂M儀器總線平臺選擇集中到PXI、VXI 兩個方面，在對比、分析下，發(fā)現(xiàn)VXI 作用下的模塊功能更加多樣化，VXI 總線虛擬儀器技術(shù)應(yīng)用到破片測速系統(tǒng)硬軟件研制中具有較高的可行性。

1.2 計算機(jī)與VXI 機(jī)箱、自檢子系統(tǒng)

設(shè)計人員要在明確破片測速系統(tǒng)硬件研制要求的基礎(chǔ)上以VXI 總線虛擬儀器技術(shù)為基點科學(xué)制定硬件研制方案，即嵌入式與外掛式計算機(jī)設(shè)計方案。前者將VXI 機(jī)箱、VXI 模塊有機(jī)銜接，合理設(shè)計應(yīng)用到VXI主機(jī)箱零槽內(nèi)部的嵌入式控制器，位于VXI 背板總線上面，順利實現(xiàn)主機(jī)箱、計算機(jī)二者間數(shù)據(jù)高速傳輸。后者是借助GPIB 總線連接VXI 零槽、外部計算機(jī)，包括MXI 總線、IEEE1394 總線，在破片測速系統(tǒng)實際運行中各具優(yōu)勢，在綜合分析基礎(chǔ)上采用IEEE1394 總線控制模式，優(yōu)化升級應(yīng)用其中的主控計算機(jī)，最大化提升VXI 總線虛擬儀器技術(shù)作用下的破片測速系統(tǒng)綜合性能。在此基礎(chǔ)上，VXI 機(jī)箱、自檢子系統(tǒng)二者合理設(shè)計也至關(guān)重要，圍繞研制的破片測速系統(tǒng)通道數(shù)、擴(kuò)充性，科學(xué)設(shè)計有著較高性價比的VXI 機(jī)箱，要具有較高的兼容性，具備過流保護(hù)、過熱保護(hù)等功能，合理設(shè)計應(yīng)用其中的自檢子系統(tǒng)，能夠動態(tài)化精準(zhǔn)檢查VXI采集模塊運行狀態(tài)等。

1.3 VXI 高速同步采集卡

在研制過程中，設(shè)計人員要客觀剖析戰(zhàn)斗部靶場破片測速多方面要求，采集卡通道采樣頻率等，采用適宜的方法科學(xué)研制VXI 高速同步采集卡，能夠在同一時間內(nèi)以最快的速度采集來自不同靶柵的各類型高速模擬信號，實時傳輸?shù)綄?yīng)的計算機(jī)中，進(jìn)行一系列操作，比如處理信號、分析頻譜、計算破片總個數(shù)。在此過程中，設(shè)計人員要以VXI 總線虛擬儀器技術(shù)為基點，深化VXI 高速同步采集卡研制，對靶柵模擬信號劃分多個單元，每個單元包含4 路模擬信號，在相互作用下形成單板，隔離各單板中各數(shù)據(jù)采集通道的同時實現(xiàn)隨機(jī)配置，確保各通道同步采集數(shù)據(jù)的同時也能單獨進(jìn)行數(shù)據(jù)采樣。在此基礎(chǔ)上，設(shè)計人員要根據(jù)具體化設(shè)計技術(shù)要求，科學(xué)設(shè)計VXI 高速同步采集卡整體結(jié)構(gòu)、功能作用等，設(shè)計的模塊要具有即插即用、單獨屏蔽、電磁兼容等功能，模塊屏蔽外殼能夠順利接地。單板中的幾個數(shù)據(jù)采集通道同時享用一個接口資源，實現(xiàn)單板、功能模塊二者一一對應(yīng)。在研制高速同步數(shù)據(jù)采集卡中，要合理設(shè)計基于采集模塊的各電路，比如，A/D 轉(zhuǎn)換器電路、校準(zhǔn)電路、總線接口電路，優(yōu)化設(shè)計單板結(jié)構(gòu)中的時鐘發(fā)生器單元、觸發(fā)信號單元等，借助接口EPLD準(zhǔn)確讀取破片測速中的采樣數(shù)據(jù)，包括單板VXI 總線地址譯碼等。在設(shè)計EPLD 接口中，設(shè)計人員要規(guī)范化設(shè)計模擬信號處理單元，對輸入的模擬信號進(jìn)行必要的隔離等操作，降低噪聲等對其干擾性的同時促使高速模擬信號高質(zhì)量傳輸?shù)窖兄频膯伟褰Y(jié)構(gòu)中，劃分FPGA 功能結(jié)構(gòu)，設(shè)計A/D 轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)接口，有效控制通道運行狀態(tài)，提升高速同步采集卡單板以及破片測速系統(tǒng)整體性能。此外，設(shè)計人員針對性研制單板A/D 數(shù)據(jù)采集通道、VXIbus 二者間的接口EPLD，促使高度同步數(shù)據(jù)采集卡單板采集通道運行工作得到合理協(xié)調(diào)，在發(fā)揮多層次功能中提升VXI 總線虛擬儀器技術(shù)下破片測速系統(tǒng)硬件質(zhì)量。下面圖1 便是高速同步數(shù)據(jù)采集卡單板結(jié)構(gòu)示意圖。

圖1 高速同步數(shù)據(jù)采集卡單板結(jié)構(gòu)示意圖

2 基于VXI 總線虛擬儀器技術(shù)的破片測速系統(tǒng)軟件研制與應(yīng)用

2.1 系統(tǒng)軟件整體結(jié)構(gòu)

在VXI 總線虛擬儀器技術(shù)作用下，破片測速系統(tǒng)軟件研制是體現(xiàn)在上層控制等方面，和研制的硬件相互作用，同步高速采集破片測速中的數(shù)據(jù)，進(jìn)行合理化處理以及分析的同時準(zhǔn)確計算破片測試參數(shù)，再對各方面結(jié)果進(jìn)行綜合處理與統(tǒng)計分析。在此基礎(chǔ)上，設(shè)計人員先要以硬件設(shè)計為出發(fā)點，科學(xué)設(shè)計破片測速系統(tǒng)軟件整體結(jié)構(gòu)，再劃分并設(shè)計軟件模塊，在實現(xiàn)模塊功能作用中呈現(xiàn)軟件研制價值。在設(shè)計軟件整體結(jié)構(gòu)中，設(shè)計人員要對軟件整體結(jié)構(gòu)進(jìn)行科學(xué)化劃分，結(jié)合不同模塊之間海量信息數(shù)據(jù)輸入以及輸出關(guān)系，明確軟件各模塊之間的數(shù)據(jù)傳輸方式，實現(xiàn)破片測速中試驗數(shù)據(jù)采集、處理等一體化，科學(xué)選擇應(yīng)用到破片測速系統(tǒng)研制中的操作系統(tǒng)、開發(fā)平臺，促使系統(tǒng)軟件整體結(jié)構(gòu)研制更加有效。

2.2 系統(tǒng)軟件模塊

設(shè)計人員要圍繞基于VXI 總線虛擬儀器技術(shù)的破片測速系統(tǒng)軟件整體結(jié)構(gòu)研制，科學(xué)研制對應(yīng)的模塊，比如，數(shù)據(jù)采集模塊、專用數(shù)據(jù)處理模塊、系統(tǒng)自檢模塊。設(shè)計人員要在系統(tǒng)設(shè)置模塊作用下測試數(shù)據(jù)采集具體參數(shù)，以高速同步數(shù)據(jù)采集卡為基點，合理研制數(shù)據(jù)采集模塊，使其在實際應(yīng)用中能動態(tài)化采集、處理、濾波數(shù)據(jù)，避免測試數(shù)據(jù)受到干擾，及時將其存入對應(yīng)的磁盤，為系統(tǒng)軟件其他模塊對其進(jìn)行有效處理做好鋪墊，在研制系統(tǒng)控制模塊中，設(shè)計人員要在破片測速系統(tǒng)初始化的基礎(chǔ)上進(jìn)行系統(tǒng)設(shè)置等，使其在實際應(yīng)用中能夠高效控制破片測速試驗工作，開展系統(tǒng)軟件運行。在此基礎(chǔ)上，設(shè)計人員要堅持具體化研制原則，科學(xué)設(shè)計通用信號處理模塊、測試統(tǒng)計結(jié)果分析模塊等，使其在測速破片系統(tǒng)軟件實際應(yīng)用中高效發(fā)揮作用，確保破片測速數(shù)據(jù)更加精準(zhǔn)。圖2 是破片測速系統(tǒng)軟件模塊間測試數(shù)據(jù)傳輸結(jié)構(gòu)圖。

圖2 模塊間測試數(shù)據(jù)傳輸結(jié)構(gòu)圖

3 結(jié)語

總而言之，在研制過程中，設(shè)計人員要多層面把握VXI 總線虛擬儀器技術(shù)特征，結(jié)合破片測速系統(tǒng)運行情況以及破片測速精準(zhǔn)度，通過多樣化可行的路徑科學(xué)應(yīng)用VXI 總線虛擬儀器技術(shù)，規(guī)范化設(shè)計破片測速系統(tǒng)，促使測試工作開展，使破片測速系統(tǒng)處于高效運轉(zhuǎn)中，在發(fā)揮具體化作用中保障破片測速質(zhì)量的同時縮短測速時間，提升戰(zhàn)斗部破片測速綜合能力以及戰(zhàn)斗力。