李洪濤

(中國(guó)人民解放軍92941部隊(duì)93分隊(duì)，遼寧 葫蘆島 125001)

艦空導(dǎo)彈發(fā)射控制性能檢測(cè)設(shè)備設(shè)計(jì)

李洪濤

(中國(guó)人民解放軍92941部隊(duì)93分隊(duì)，遼寧 葫蘆島 125001)

艦空導(dǎo)彈發(fā)射控制性能是影響艦空導(dǎo)彈正常發(fā)射的重要因素，其檢測(cè)是艦空導(dǎo)彈武器系統(tǒng)維護(hù)工作必須進(jìn)行的檢查內(nèi)容；目前艦空導(dǎo)彈發(fā)射控制性能檢測(cè)操作復(fù)雜、對(duì)人員要求高、可達(dá)性差、檢測(cè)周期長(zhǎng)，影響了該項(xiàng)工作的開展;針對(duì)此問題，提出了艦空導(dǎo)彈發(fā)射控制性能檢測(cè)設(shè)備設(shè)計(jì)方案，實(shí)現(xiàn)艦空導(dǎo)彈發(fā)射控制性能檢測(cè)的自動(dòng)化;從總體設(shè)計(jì)、硬件設(shè)計(jì)、軟件設(shè)計(jì)等方面對(duì)艦空導(dǎo)彈發(fā)射控制性能檢測(cè)設(shè)備設(shè)計(jì)進(jìn)行了詳細(xì)論述;通過試驗(yàn)驗(yàn)證，艦空導(dǎo)彈發(fā)射控制性能檢測(cè)設(shè)備操作簡(jiǎn)單、設(shè)計(jì)合理、功能正確、性能滿足艦空導(dǎo)彈發(fā)射控制性能檢測(cè)要求，可解決艦空導(dǎo)彈發(fā)射控制性能檢測(cè)自動(dòng)化程度低、可達(dá)性差的難題，為艦空導(dǎo)彈發(fā)射控制性能檢測(cè)提供高效技術(shù)手段。

艦空導(dǎo)彈；發(fā)射控制；檢測(cè)設(shè)備；設(shè)計(jì)

0 引言

艦空導(dǎo)彈發(fā)射控制系統(tǒng)(以下簡(jiǎn)稱發(fā)控系統(tǒng))是集計(jì)算機(jī)控制、數(shù)字電路、模擬電路的自動(dòng)控制系統(tǒng)，接收并執(zhí)行艦空導(dǎo)彈武控系統(tǒng)的指令，實(shí)現(xiàn)對(duì)艦空導(dǎo)彈的發(fā)射控制，其控制特點(diǎn)是快速、準(zhǔn)確、可靠，其技術(shù)狀態(tài)直接關(guān)系到艦空導(dǎo)彈能否正常發(fā)射。在部隊(duì)試驗(yàn)、演練和維護(hù)等工作需要對(duì)發(fā)控系統(tǒng)的發(fā)射控制性能進(jìn)行檢測(cè)，以檢查其技術(shù)狀態(tài)是否滿足作戰(zhàn)使用要求[1]。目前，艦空導(dǎo)彈發(fā)射控制性能檢測(cè)一般采用基于筆錄儀的檢測(cè)方法，其缺點(diǎn)是：筆錄儀沒有與發(fā)控系統(tǒng)的專用接口，檢測(cè)時(shí)連接復(fù)雜，操作使用不方便；筆錄儀無(wú)法自動(dòng)識(shí)別發(fā)控信號(hào)，檢測(cè)時(shí)需要大量人工操作和配合，易出錯(cuò)?；诠P錄儀的檢測(cè)方法需要具備專業(yè)技能的人員對(duì)照發(fā)控系統(tǒng)接口技術(shù)資料方可完成檢測(cè)，一般艦員難以利用筆錄儀完成檢測(cè)。本文提出了一種艦空導(dǎo)彈發(fā)射控制性能檢測(cè)設(shè)備設(shè)計(jì)方案，實(shí)現(xiàn)艦空導(dǎo)彈發(fā)射控制性能的自動(dòng)檢測(cè)，利用該設(shè)備，一般艦員即可完成發(fā)射控制性能的檢測(cè)。

1 總體設(shè)計(jì)

1.1 設(shè)備功能

艦空導(dǎo)彈發(fā)射控制性能檢測(cè)設(shè)備用于艦空導(dǎo)彈發(fā)射控制信號(hào)的自動(dòng)檢測(cè)，降低艦空導(dǎo)彈發(fā)射控制性能檢測(cè)對(duì)人員、技術(shù)資料的要求，解決艦空導(dǎo)彈發(fā)射控制性能檢測(cè)自動(dòng)化程度低、可達(dá)性差的難題，實(shí)現(xiàn)艦空導(dǎo)彈發(fā)射控制信號(hào)采集、測(cè)量、調(diào)理、分析處理、檢測(cè)控制與顯示的功能集成化、過程自動(dòng)化。具體功能如下：

1)通過專用發(fā)控檢測(cè)電纜與艦空導(dǎo)彈發(fā)控系統(tǒng)測(cè)試接口連接，連接方便，易于操作；

2)自動(dòng)觸發(fā)檢測(cè)功能；

3)檢測(cè)并顯示導(dǎo)彈發(fā)控系統(tǒng)對(duì)導(dǎo)彈的供電、點(diǎn)火性能參數(shù)；

4)檢測(cè)并顯示導(dǎo)彈發(fā)射控制時(shí)序。

1.2 設(shè)備組成

艦空導(dǎo)彈發(fā)射控制性能檢測(cè)設(shè)備的組成包括無(wú)源衰減電路、偽差分電路、抗混疊濾波電路、數(shù)據(jù)采集電路、數(shù)字隔離電路、FPGA電路、中心計(jì)算機(jī)、觸控顯示屏、電源電路、發(fā)控電纜。艦空導(dǎo)彈發(fā)射控制性能檢測(cè)設(shè)備的組成如圖1所示。

圖1 艦空導(dǎo)彈發(fā)射控制性能檢測(cè)設(shè)備組成示意圖

1.3 工作原理

艦空導(dǎo)彈發(fā)射控制性能檢測(cè)設(shè)備通過專用發(fā)控電纜與發(fā)控系統(tǒng)測(cè)試接口連接。發(fā)控系統(tǒng)產(chǎn)生的發(fā)控信號(hào)通過發(fā)控電纜輸出至艦空導(dǎo)彈發(fā)射控制性能檢測(cè)設(shè)備，經(jīng)無(wú)源衰減電路衰減后形成高共模抑制比偽差分信號(hào)，輸出至抗混疊濾波電路濾波，經(jīng)數(shù)據(jù)采集電路轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)輸出至FPGA電路；FPGA電路完成數(shù)字信號(hào)的解析和數(shù)據(jù)處理[2]；中心計(jì)算機(jī)完成艦空導(dǎo)彈發(fā)射控制性能檢測(cè)設(shè)備的綜合控制；解析和處理后的數(shù)字信號(hào)經(jīng)中心計(jì)算機(jī)處理后發(fā)送至觸控顯示屏顯示；觸控顯示屏完成人機(jī)交互；電源電路為艦空導(dǎo)彈發(fā)射控制性能檢測(cè)設(shè)備提供工作電源。

2 硬件設(shè)計(jì)

艦空導(dǎo)彈發(fā)射控制性能檢測(cè)設(shè)備硬件設(shè)計(jì)根據(jù)發(fā)控系統(tǒng)測(cè)試接口定義和發(fā)控系統(tǒng)功能、技術(shù)指標(biāo)要求，確定所需測(cè)試的發(fā)控信號(hào)和測(cè)試電路。其硬件包括無(wú)源衰減電路、偽差分電路、抗混疊濾波電路、數(shù)據(jù)采集電路、數(shù)字隔離電路、FPGA電路、中心計(jì)算機(jī)、觸控顯示屏、電源電路、發(fā)控電纜。無(wú)源衰減電路包括電阻R1、R2、R3、R4，繼電器J1和放大器Amp1；偽差分電路包括放大器Amp2；抗混疊濾波電路包括電阻R5和電容C1；數(shù)據(jù)采集電路包括模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片AD1、AD2；數(shù)字隔離電路包括光電耦合器G1、G2、G3[3]；衰減電路、偽差分電路、抗混疊濾波器、數(shù)據(jù)采集電路和數(shù)字隔離電路組成1路數(shù)據(jù)采集通道。艦空導(dǎo)彈發(fā)射控制性能檢測(cè)設(shè)備根據(jù)檢測(cè)需求包括多路數(shù)據(jù)采集通道。電路設(shè)計(jì)如圖2所示。

圖2 電路設(shè)計(jì)示意圖

2.1 檢測(cè)功能的自動(dòng)觸發(fā)

任意一路發(fā)控信號(hào)經(jīng)衰減電路R3、R4、Amp1衰減到模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片AD1的量程范圍之內(nèi)，輸出至模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片AD1；模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片AD1將發(fā)控信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)，經(jīng)光電耦合器G1數(shù)字隔離后輸出至FPGA電路；FPGA電路對(duì)數(shù)字信號(hào)進(jìn)行判斷，判定為有效信號(hào)后，F(xiàn)PGA電路輸出控制信號(hào)，經(jīng)光電耦合器G2數(shù)字隔離輸出至繼電器J1，控制繼電器J1閉合，觸發(fā)檢測(cè)功能。

2.2 數(shù)據(jù)采集、處理與顯示

發(fā)控信號(hào)經(jīng)衰減電路R1、R2衰減到模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片AD2的量程范圍之內(nèi)，輸出至放大器Amp2；經(jīng)放大器Amp2形成高共模抑制比偽差分信號(hào)，輸出至抗混疊濾波電路R5，C1；濾波后進(jìn)入模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片AD2，轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)，經(jīng)光電耦合器G3數(shù)字隔離后輸出至FPGA電路，完成數(shù)據(jù)采集。FPGA電路完成多路數(shù)字信號(hào)的解析和數(shù)據(jù)處理，解析和處理后的數(shù)字信號(hào)經(jīng)中心計(jì)算機(jī)處理后發(fā)送至觸控顯示屏顯示。

2.3 綜合控制

中心計(jì)算機(jī)對(duì)艦空導(dǎo)彈發(fā)射控制性能檢測(cè)設(shè)備進(jìn)行綜合控制，觸控顯示屏完成人機(jī)交互，電源電路為所述衰減電路、偽差分電路、所述數(shù)據(jù)采集電路、所述FPGA電路、所述中心計(jì)算機(jī)和觸控顯示屏提供電源。

3 軟件設(shè)計(jì)

艦空導(dǎo)彈發(fā)射控制性能檢測(cè)設(shè)備軟件設(shè)計(jì)根據(jù)艦空導(dǎo)彈發(fā)射控制性能檢測(cè)設(shè)備功能需求確定其軟件功能及流程。

3.1 軟件界面設(shè)計(jì)

軟件界面仿示波器設(shè)計(jì)，可實(shí)時(shí)查看發(fā)控信號(hào)波形，可顯示發(fā)控信號(hào)起始時(shí)間、波形寬度及電壓值。軟件界面如圖3所示。通過點(diǎn)擊“選擇UUT”選擇所需檢測(cè)發(fā)射控制通道；點(diǎn)擊“觸發(fā)方式”選擇上升沿觸發(fā)或下降沿觸發(fā)兩種觸發(fā)方式；點(diǎn)擊“啟動(dòng)”按鈕后，若檢測(cè)到當(dāng)前所發(fā)射控制通道的某一路發(fā)控信號(hào)滿足觸發(fā)條件時(shí)，啟動(dòng)檢測(cè)功能，并在右側(cè)顯示自觸發(fā)開始前50 ms起3 s內(nèi)的數(shù)據(jù)波形，并以數(shù)值形式顯示發(fā)控信號(hào)起始時(shí)間、脈沖寬度和脈沖幅值。

圖3 軟件界面

3.2 軟件流程設(shè)計(jì)

軟件運(yùn)行后，艦空導(dǎo)彈發(fā)射控制性能檢測(cè)設(shè)備進(jìn)入檢測(cè)信號(hào)模式，自動(dòng)開始采集各路發(fā)控信號(hào)，等待觸發(fā)信號(hào)的到來。每采集3 s的數(shù)據(jù)就進(jìn)行一次緩存，同時(shí)系統(tǒng)判斷是否觸發(fā)檢測(cè)功能。在檢測(cè)某路發(fā)控信號(hào)滿足觸發(fā)條件后，如果在當(dāng)前所采集的3秒內(nèi)的數(shù)據(jù)中檢測(cè)到第一個(gè)觸發(fā)信號(hào)，且該信號(hào)在時(shí)間上位于本次3 s數(shù)據(jù)的第50 ms之后，則軟件將會(huì)在右側(cè)波形中顯示當(dāng)前各路發(fā)控信號(hào)通道在第一個(gè)觸發(fā)點(diǎn)前50 ms和后2 950 ms的數(shù)據(jù)，即共計(jì)3 s的數(shù)據(jù)；否則，若該第一個(gè)觸發(fā)信號(hào)在時(shí)間上位于本次3 s數(shù)據(jù)的50 ms之前，則系統(tǒng)將會(huì)從前一次3 s時(shí)間的數(shù)據(jù)中讀取一部分?jǐn)?shù)據(jù)，同樣在右側(cè)波形中顯示各路發(fā)控信號(hào)在第一個(gè)觸發(fā)點(diǎn)前50 ms和后2 950 ms共計(jì)3 s的數(shù)據(jù)。軟件流程見圖4。

圖4 軟件流程圖

軟件采用LabVIEW開發(fā)。LabVIEW是一種圖標(biāo)代替文本創(chuàng)建應(yīng)用程序的圖形化編程語(yǔ)言，不但在程序界面設(shè)計(jì)時(shí)采用了圖形化方式，而且其程序代碼的編寫、功能的實(shí)現(xiàn)也是圖形化的操作方式。在高效圖形化應(yīng)用開發(fā)環(huán)境下，結(jié)合簡(jiǎn)單易用的圖形化開發(fā)方式、靈活強(qiáng)大的編程語(yǔ)言、成熟的軟件平臺(tái)技術(shù)，為軟件系統(tǒng)的設(shè)計(jì)開發(fā)提供了強(qiáng)有力的保證[4-5]。

4 試驗(yàn)驗(yàn)證

為了驗(yàn)證艦空導(dǎo)彈發(fā)射控制性能檢測(cè)設(shè)備設(shè)計(jì)合理性、功能正確性、性能是否滿足艦空導(dǎo)彈發(fā)射控制性能檢要求，利用該設(shè)備進(jìn)行了艦空導(dǎo)彈發(fā)射控制性能檢測(cè)試驗(yàn)。將艦空導(dǎo)彈發(fā)射控制性能檢測(cè)設(shè)備通過發(fā)控電纜與某型艦空導(dǎo)彈發(fā)控系統(tǒng)測(cè)試接口連接，艦空導(dǎo)彈發(fā)射控制性能檢測(cè)設(shè)備和某型艦空導(dǎo)彈武器系統(tǒng)分別加電開機(jī)，某型艦空導(dǎo)彈武器系統(tǒng)進(jìn)行一次模擬發(fā)射，利用艦空導(dǎo)彈發(fā)射控制性能檢測(cè)設(shè)備對(duì)發(fā)射控制性能進(jìn)行了檢測(cè)。其中一次檢測(cè)結(jié)果如表1所示。試驗(yàn)結(jié)果表明艦空導(dǎo)彈發(fā)射控制性能檢測(cè)設(shè)備設(shè)計(jì)合理、功能正確、性能滿足艦空導(dǎo)彈發(fā)射控制性能檢要求。

同時(shí)記錄了對(duì)每個(gè)發(fā)射通道的檢測(cè)周期，與以往利用筆錄儀記性發(fā)射控制性能檢測(cè)的周期進(jìn)行對(duì)比，如表2所示。利用艦空導(dǎo)彈發(fā)射控制性能檢測(cè)設(shè)備可降低艦空導(dǎo)彈發(fā)射控制性能檢測(cè)對(duì)人員、技術(shù)資料的要求，解決艦空導(dǎo)彈發(fā)射控制性能檢測(cè)自動(dòng)化程度低、可達(dá)性差的難題，實(shí)現(xiàn)艦空導(dǎo)彈發(fā)射控制信號(hào)采集、測(cè)量、調(diào)理、分析處理、檢測(cè)控制與顯示的功能集成化、過程自動(dòng)化，大大縮短檢測(cè)周期、提高檢測(cè)效率。

表1 發(fā)射控制性能檢測(cè)結(jié)果

表2 兩種檢測(cè)方法對(duì)比

5 結(jié)束語(yǔ)

為實(shí)現(xiàn)艦空導(dǎo)彈發(fā)射控制性能的自動(dòng)化檢測(cè)，設(shè)計(jì)開發(fā)了艦空導(dǎo)彈發(fā)射控制性能檢測(cè)設(shè)備。完成了檢測(cè)設(shè)備總體設(shè)計(jì)、硬件設(shè)計(jì)和軟件設(shè)計(jì)，并開發(fā)了相應(yīng)的系統(tǒng)。該設(shè)備可為艦空導(dǎo)彈發(fā)射控制性能檢測(cè)提供高效的自動(dòng)化檢測(cè)技術(shù)手段。試驗(yàn)驗(yàn)證表明，艦空導(dǎo)彈發(fā)射控制性能檢測(cè)設(shè)備操作簡(jiǎn)單、設(shè)計(jì)合理、功能正確、性能滿足艦空導(dǎo)彈發(fā)射控制性能檢要求；利用艦空導(dǎo)彈發(fā)射控制性能檢測(cè)設(shè)備可解決艦空導(dǎo)彈發(fā)射控制性能檢測(cè)自動(dòng)化程度低、可達(dá)性差的難題，提高檢測(cè)效率。

[1] 莊彥海.發(fā)射控制系統(tǒng)用在線測(cè)試臺(tái)的研究與設(shè)計(jì)[D].哈爾濱：哈爾濱工業(yè)大學(xué)，2009.

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DesignofShiptoAirMissileLaunchControlPerformanceDetector

LiHongtao

(No.93Element,No.92941UnitofPLA,Huludao125001，China)

The performance of ship to air missile launch control is an important factor to affect the missile launch. Its testing is the necessary contents of the ship to air missile weapon system maintenance. The testing of ship to air missile control performance is complex for operation, high requirements for personnel, poor accessibility, long detection period. That affect the development of the task. So, the ship to air missile launch control performance detector is proposed to carry out the automatization for test the performance of ship to air missile control. Macro scheme, hardware design, software design are researched in the design of the ship to air missile launch control performance detector. Through the test, the ship to air missile launch control performance detector has the advantages of simple operation, reasonable design, function is correct and the performance meet the inspection requirements of ship to air missile launch control performance. It solve the problem and provide efficient technical means.

ship to air missile；launch control；detector；design

2016-09-23；

2016-11-14。

李洪濤(1977-)，男，山東萊蕪人，碩士，工程師，主要從事艦載導(dǎo)彈武器系統(tǒng)試驗(yàn)鑒定研究。

1671-4598(2017)04-0103-03DOI：10.16526/j.cnki.11-4762/tp

TP

A