分布式導(dǎo)彈測試系統(tǒng)設(shè)計(jì)

XML TPS根據(jù)對被測單元的測試需求的描述，從實(shí)時(shí)引擎請求相應(yīng)的信號對象。若系統(tǒng)測試能力允許，實(shí)時(shí)引擎開始查詢從被測單元到儀器端口的連接信息，并對其進(jìn)行驗(yàn)證。完成后實(shí)時(shí)引擎開始實(shí)例化IVI信號接口組件和XML描述的TPS信號組件，執(zhí)行測試操作。IVI信號組件和矩陣開關(guān)驅(qū)動(dòng)器通過IVI-COM驅(qū)動(dòng)控制底層儀器，在TPS執(zhí)行期間，實(shí)時(shí)引擎應(yīng)自動(dòng)完成測試資源的分配和信號路徑的切換，最后將測試結(jié)果以XML文件的格式保存起來。
綜上所述，基于信號接口的導(dǎo)彈測試系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)可描述為：通過XML語言將被測單元的測試需求標(biāo)定為對激勵(lì)／測量信號的需求，這個(gè)虛擬資源需求通過設(shè)備驅(qū)動(dòng)器接口內(nèi)部服務(wù)機(jī)制的解釋和定位轉(zhuǎn)換成真資源，再驅(qū)動(dòng)儀器完成測試任務(wù)。

3 關(guān)鍵技術(shù)
3．1 多總線機(jī)械與電氣相容實(shí)現(xiàn)方案
為將不同測試總線模塊集成到LXI測試系統(tǒng)中，有兩種技術(shù)方案可供選擇：開發(fā)橋轉(zhuǎn)接器和接口適配器。
橋轉(zhuǎn)接器由LXI接口和特定總線接口組成。LXI接口端實(shí)現(xiàn)LXI接口的所有要求，包括網(wǎng)絡(luò)協(xié)議支持、Web頁瀏覽與儀器控制、LAN配置初始化和IVI驅(qū)動(dòng)器。在橋轉(zhuǎn)接器的特定總線接口端，實(shí)現(xiàn)特定的硬件和軟件接口要求。例如，如果LXI橋轉(zhuǎn)接器連接GPIB儀器，橋轉(zhuǎn)接器不僅要支持LXI接口和GPIB接口，還需具備將軟件命令從LXI端映射到GPIB端的能力。
接口適配器將非LXI總線接口完全轉(zhuǎn)化為LXI接口。通過接口適配器，主機(jī)可以利用儀器驅(qū)動(dòng)器和Web頁直接訪問和控制非LXI儀器，在接口適配器和非LXI儀器之間不需要控制與通信機(jī)制的映射和VISA資源的映射。
在多總線融合的測試系統(tǒng)中，為不使原有VXI，PXI，GPIB系統(tǒng)結(jié)構(gòu)產(chǎn)生較大幅度的變動(dòng)，基于LXI的多總線融合的測試系統(tǒng)采用橋轉(zhuǎn)接器機(jī)制將現(xiàn)存總線儀器無縫融入到其中。通過這種結(jié)構(gòu)，原有的VXI測試系統(tǒng)作為系統(tǒng)的一個(gè)子系統(tǒng)，只需在接口配置處做少量更改，而系統(tǒng)的硬件和測試軟件不需做任何變動(dòng)就可繼續(xù)使用。
3．2 同步測試的實(shí)現(xiàn)策略
在多激勵(lì)多目標(biāo)的分布式導(dǎo)彈測試系統(tǒng)中，不同總線儀器問的同步與觸發(fā)是其基本要求。VXI儀器可以通過背板總線觸發(fā)實(shí)現(xiàn)同步測試，但只限于同一機(jī)箱內(nèi)的模塊之間可行，對于不同機(jī)箱之間就難以實(shí)現(xiàn)同步。LXI儀器提供了三種同步觸發(fā)機(jī)制：網(wǎng)絡(luò)消息觸發(fā)、IEEE-1588時(shí)鐘同步觸發(fā)和觸發(fā)總線。三種同步精度依次遞增，網(wǎng)絡(luò)消息觸發(fā)由于受到網(wǎng)絡(luò)傳輸延遲的影響，同步誤差在毫秒級，IEEK-1588同步精度小于100 ns，觸發(fā)總線則為3 ns／m。下面將分析這三種機(jī)制的實(shí)現(xiàn)機(jī)理并提出分布式導(dǎo)彈測試系統(tǒng)的同步實(shí)現(xiàn)策略。
3．2．1 網(wǎng)絡(luò)消息觸發(fā)
實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)消息觸發(fā)的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)是多個(gè)LXI設(shè)備之間通過交換機(jī)或集線器連接在一起，網(wǎng)絡(luò)觸發(fā)消息可以由計(jì)算機(jī)發(fā)給所有設(shè)備，或者由其中一個(gè)設(shè)備發(fā)給其他所有設(shè)備，這樣就可以實(shí)現(xiàn)一點(diǎn)對多點(diǎn)的觸發(fā)應(yīng)用，因?yàn)橛|發(fā)消息在網(wǎng)絡(luò)間的傳遞是采用標(biāo)準(zhǔn)UDP網(wǎng)絡(luò)協(xié)議，不需要網(wǎng)絡(luò)握手，所以網(wǎng)絡(luò)延時(shí)比采用TCP／IP協(xié)議小得多；另外，觸發(fā)消息也可以由其中一個(gè)設(shè)備發(fā)給同一網(wǎng)段中的另一個(gè)設(shè)備，這是點(diǎn)對點(diǎn)的觸發(fā)方式。采用網(wǎng)絡(luò)消息觸發(fā)的優(yōu)點(diǎn)如下：
(1)比通過軟件觸發(fā)有更大的靈活性；
(2)不需要專門的觸發(fā)線；
(3)沒有距離的限制；
(4)LXI模塊之間可以相互協(xié)調(diào)，排除了計(jì)算機(jī)處理速度的瓶頸影響，從而減小了網(wǎng)絡(luò)延時(shí)。
3．2．2 IEEE-1588時(shí)鐘同步觸發(fā)
IEEE-1588的時(shí)鐘同步網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)是在網(wǎng)絡(luò)中選擇其中一個(gè)LXI儀器作為主時(shí)鐘儀器，其他儀器為從時(shí)鐘儀器。主時(shí)鐘向所有從時(shí)鐘發(fā)出一個(gè)同步信息包，而且這個(gè)信息包中包含有信息發(fā)出的精確時(shí)間，從時(shí)鐘接收同步信息包；然后從時(shí)鐘發(fā)出延時(shí)請求信息包，主時(shí)鐘收到這個(gè)信息包。主時(shí)鐘最后給從時(shí)鐘發(fā)送一個(gè)延時(shí)響應(yīng)信息包。假設(shè)主、從時(shí)鐘之間的網(wǎng)絡(luò)延時(shí)是對等的，可以計(jì)算出從時(shí)鐘與主時(shí)鐘之間的偏差，從而每個(gè)從時(shí)鐘校準(zhǔn)自己的時(shí)間。
測試?yán)?588時(shí)鐘同步時(shí)，觸發(fā)信號是告訴各個(gè)器件何時(shí)啟動(dòng)輸出它的信號，因?yàn)槊總€(gè)器件根據(jù)指定的時(shí)間啟動(dòng)，而不是根據(jù)何時(shí)接收到以太網(wǎng)發(fā)出的命令來啟動(dòng)，所以以太網(wǎng)的開銷或延遲時(shí)間對被觸發(fā)器件沒有影響。IEEE-1588時(shí)鐘同步觸發(fā)方式特別適用于分布式遠(yuǎn)距離同步數(shù)據(jù)采集等測試任務(wù)，不用單獨(dú)連接觸發(fā)電纜，且不受距離的限制。
3．2．3 LXI觸發(fā)總線
LXI觸發(fā)總線配置在A級模塊，可將LXI模塊配置成為觸發(fā)信號源或接收器，觸發(fā)總線接口亦可設(shè)置成“線或”邏輯。每個(gè)LXI模塊都裝有輸入輸出連接器，可供模塊作菊形鏈接。LXI觸發(fā)總線與VXI和PXI的背板總線十分相似，可配置成串行總線或星形總線，這種觸發(fā)同步方法充分利用了VXI和PXI觸發(fā)總線的優(yōu)點(diǎn)，同步精度很高，主要取決于觸發(fā)總線的長度，適用于測試相互靠得很近的應(yīng)用系統(tǒng)。
3．3 測試軟件的互操作性
實(shí)現(xiàn)測試軟件可移植與互操作的兩個(gè)基本條件是：
(1)測試系統(tǒng)信號接口的標(biāo)準(zhǔn)化；
(2)測試程序與具體測試資源硬件無關(guān)。
測試軟件從結(jié)構(gòu)上可分為面向儀器、面向應(yīng)用和面向信號三種形式，而面向信號的開發(fā)是測試軟件互操作的前提。面向信號的開發(fā)使測試需求反映為針對UUT端口的測量／激勵(lì)信號要求，TPS中不包含任何針對真實(shí)物理資源的控制操作。當(dāng)測試資源模型也是圍繞“信號”而建立時(shí)，則只要通過建立虛擬信號資源向真實(shí)信號資源的映射機(jī)制，就可以實(shí)現(xiàn)TPS在不同配置的測試系統(tǒng)上運(yùn)行。
3．4 測試儀器的可互換性
采用動(dòng)態(tài)鏈接庫的動(dòng)態(tài)加載技術(shù)和顯示鏈接技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)平臺(tái)儀器的可互換性，軟件平臺(tái)中類驅(qū)動(dòng)程序與物理儀器驅(qū)動(dòng)程序都是DLL，TPS與類儀器驅(qū)動(dòng)程序的鏈接為隱含鏈接方式，而類儀器驅(qū)動(dòng)程序?qū)ξ锢韮x器驅(qū)動(dòng)程序?qū)С龊瘮?shù)的調(diào)用方式為顯式鏈接。類驅(qū)動(dòng)程序及物理驅(qū)動(dòng)程序以注冊的方式記錄在資源控制器模型中，實(shí)現(xiàn)了內(nèi)核儀器可更換特性的開放性。類驅(qū)動(dòng)程序及物理驅(qū)動(dòng)程序?qū)С龅暮瘮?shù)分為公共函數(shù)和功能函數(shù)兩類，其中公共函數(shù)為各類儀器所共有的，如儀器初始化、關(guān)閉等，功能函數(shù)是與各類儀器有關(guān)的。

4 結(jié)語
本文針對目前導(dǎo)彈測試系統(tǒng)存在的結(jié)構(gòu)封閉、通用性差、開發(fā)和維護(hù)成本高、系統(tǒng)間缺乏互操作性、應(yīng)用范圍有限等諸多不足，以LXI總線為基礎(chǔ)，構(gòu)建了一種多總線融合的分布式導(dǎo)彈測試系統(tǒng)，為實(shí)現(xiàn)儀器可互換性和TPS的重用性、可移植性奠定了基礎(chǔ)，能夠較好地滿足當(dāng)前導(dǎo)彈維護(hù)保障領(lǐng)域的需求，降低維修保障費(fèi)用，優(yōu)化裝備保障力量體系，具有顯著的軍事、經(jīng)濟(jì)效益。