一种遥测设备自动化标定系统的制作方法
【专利摘要】本发明公开了一种遥测设备自动化标定系统，属于遥测设备测试技术，包括人机交互接口、标定信号模拟系统、矩阵开关、信号遥测设备、数据采集/接收单元、仪器控制单元、数据处理平台、软件控制平台，本发明通过数据分析处理的方法估计出输出信号。将输出信号与标定信号模拟系统输入的基准信号作比较，拟合传输曲线，并计算出系统传递函数和传输精度，生成数据表格来记录各通道传输数据和特性函数。本发明是能根据用户需求，自动测试直流，交流信号通道传输系数的系统。该系统基于虚拟仪器平台，能快速准确地用于不同型号遥测设备通道传输系数的测试，可以直观清晰地获得待测试设备的传输通道模型，为不同外部环境下，遥测设备传输通道的校正提供依据。
【专利说明】一种遥测设备自动化标定系统
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种基于LabWindows/CVI软件平台的遥测设备自动化标定系统,属于遥测设备测试技术。
【背景技术】
[0002]目前国内遥测设备研制生产单位均采用人工或半自动的方式进行测试，该测试方式已经无法满足越来越复杂的遥测系统的测试需求，具体体现为以下几个问题:
[0003]I)仅适用于遥测信号路数少、类型少和传输精度要求低的简单型号遥测设备的测试。测试过程非常复杂,2?3个测试人员要花费数个小时才能完成完整的测试。
[0004]2)往往需要多个人员分工测试，每个测试人员必须掌握各种信号参数的直接或间接测量方法，并对各种测量结果进行判读和手工记录，测试准确性受人为因素影响大，难以形成标准化测试；
[0005]3)无法进行遥测通道传输系数标定，只能根据硬件电路设计使用理论估计值。由于没有考虑不同批次遥测舱以及不同遥测通道之间的差异性，各遥测通道传输精度的测试结果不够真实、准确。
【发明内容】
[0006]发明目的:为了克服现有技术中存在的不足，本发明提供一种遥测设备自动化标定系统，本系统能根据用户需求，自动测试直流，交流信号通道传输系数的系统，能快速准确地用于不同型号遥测设备通道传输系数的测试，可以直观清晰地获得待测试设备的传输通道模型，为不同外部环境下，遥测设备传输通道的校正提供依据。
[0007]为实现上述目的，本发明采用的技术方案为:一种遥测设备自动化标定系统，包括:
[0008]人机交互接口，所述人机交互接口用于用户参数的输入，并将该用户参数传送给软件控制平台，所述用户参数包括待测通道设定，待测方式设定，标定模式以及对待测通道所需要的信号源进行设定；
[0009]标定信号模拟系统，所述标定信号模拟系统用于根据从仪器控制单元接收的待测通道所需要的信号源参数和标定模式产生对应的基准信号，并将该基准信号通过矩阵开关接入信号遥测设备的人机交互接口 ；所述标定信号模拟系统包括提供直流电平的可编程精密电源和提供交流信号的函数信号发生器；
[0010]矩阵开关，所述矩阵开关用于根据仪器控制单元发出的待测通道选择控制信息控制标定信号模拟系统和信号遥测设备之间的信号通道连接的切换，形成待测通道，该待测通道用于标定信号模拟系统和信号遥测设备之间信号的传输；
[0011]信号遥测设备，所述信号遥测设备用于接收矩阵开关待测通道发出的信号，并将信号加至载波上，同时将该载波信号发送至数据采集/接收单元；
[0012]数据采集/接收单元，所述数据采集/接收单元用于接收信号遥测设备发出的载波信号，并将其解调后传输至数据处理平台；
[0013]仪器控制单元，所述仪器控制单元用于软件控制平台传送的用户参数信息的接收，并将其中的待测通道所需要的信号源信息传送给标定信号模拟系统；用于接收软件控制平台传送的待测通道选择控制信息，并将该待测通道选择控制信息发送给矩阵开关；用于接收软件控制平台传送的自检信息、初始化仪器、检测仪器的工作状态；用于接收软件控制平台传送的模式信息，根据模式信息选择仪器直流标定模式或者交流标定模式，并将选定的标定模式传送给标定信号模拟系统；
[0014]数据处理平台，所述数据处理平台用于对数据采集接收单元采集到的数据进行处理，所述数据处理包括通过接收数据和产生信号的对比、进行通道传输曲线的绘制、传输方程的拟合、产生标定数据表格的处理；根据传输方程的拟合计算出系统的传递函数和传输精度；所述标定数据表格用于记录各通道传输数据和特性函数；并将通道传输曲线的绘制、传输方程的拟合、标定数据表格、传递函数、传输精度信息发送给软件控制平台；
[0015]软件控制平台，所述软件控制平台用于接收人机交互接口输入的用户参数信息，并将该用户参数信息中的待测通道所需要的信号源传递给仪器控制单元；根据待测通道设定信息产生选择矩阵开关的其中的一个或多个通道作为待测通道选择控制信息，并将该待测通道选择控制信息发送给仪器控制单元；用于根据用户参数信息产生自检信号，并将该信号传送给仪器控制单元；用于根据用户参数信息产生模式信息，并将该模式信息传送给仪器控制单元；用于接收数据处理平台传送的通道传输曲线的绘制、传输方程的拟合、以及传输精度并将上述结果存储于标定数据文件中。
[0016]进一步地:还包括通道标定模式模块，所述通道标定模式模块包括多通道标定模式模块和单通道标定模式模块，所述多通道标定模式模块用于用户通过人机交互接口输入两个以上的待测通道以及各待测通道所需要的信号源参数，其测试方法如下；系统根据各待测通道测试结果分别生成其对应的通道传输曲线的绘制、传输方程的拟合、通道传输精度信息，上述信息被遥测设备自动化标定系统自动保存于标定数据文件中；然后用户将保存于标定数据文件的各待测通道生成的上述信息载入遥测设备自动化标定系统，进行单个通道的复播，查看结果是否正确，完成标定流程；
[0017]所述单通道标定模式模块用于用户通过人机交互接口输入一个需要待测通道以及待测通道所需要的信号源，其测试方法如下；系统根据待测通道及其对应的信号源生成其对应的通道传输曲线的绘制、传输方程的拟合、通道传输精度信息，上述信息被遥测设备自动化标定系统自动保存于标定数据文件中；然后用户将保存于标定数据文件的各待测通道生成的上述信息载入遥测设备自动化标定系统，进行单个通道的复播，查看结果是否正确，完成标定流程。
[0018]优选的:所述标定信号模拟系统包括提供直流电平的可编程精密电源和函数信号发生器。
[0019]优选的:所述传递函数的估计方法为:
[0020]第一步，通过发送端和接收端信号曲线逆合获得该通道传递函数的多项表达式f (χ):
[0021]f (χ) = kgx^^x^k^+ko = y (3)
[0022]其中，发送端信号的样值为:X = X1, x2,...，xN(I)
[0023]接收端信号的样值为:Y = yi，y2，...，yN(2)
[0024]第二步，根据发送端信号和传递函数关系式，估计标准偏差Λ和相关系数P:
【权利要求】
1.一种遥测设备自动化标定系统，其特征在于，包括: 人机交互接口，所述人机交互接口用于用户参数的输入，并将该用户参数传送给软件控制平台，所述用户参数包括待测通道设定，待测方式设定，标定模式以及对待测通道所需要的信号源进行设定； 标定信号模拟系统，所述标定信号模拟系统用于根据从仪器控制单元接收的待测通道所需要的信号源参数和标定模式产生对应的基准信号，并将该基准信号通过矩阵开关接入信号遥测设备的人机交互接口 ；所述标定信号模拟系统包括提供直流电平的可编程精密电源和提供交流信号的函数信号发生器； 矩阵开关 ，所述矩阵开关用于根据仪器控制单元发出的待测通道选择控制信息控制标定信号模拟系统和信号遥测设备之间的信号通道连接的切换，形成待测通道，该待测通道用于标定信号模拟系统和信号遥测设备之间信号的传输； 信号遥测设备，所述信号遥测设备用于接收矩阵开关待测通道发出的信号，并将信号加至载波上，同时将该载波信号发送至数据采集/接收单元； 数据采集/接收单元，所述数据采集/接收单元用于接收信号遥测设备发出的载波信号，并将其解调后传输至数据处理平台； 仪器控制单元，所述仪器控制单元用于软件控制平台传送的用户参数信息的接收，并将其中的待测通道所需要的信号源信息传送给标定信号模拟系统；用于接收软件控制平台传送的待测通道选择控制信息，并将该待测通道选择控制信息发送给矩阵开关；用于接收软件控制平台传送的自检信息、初始化仪器、检测仪器的工作状态；用于接收软件控制平台传送的模式信息，根据模式信息选择仪器直流标定模式或者交流标定模式，并将选定的标定模式传送给标定信号模拟系统； 数据处理平台，所述数据处理平台用于对数据采集接收单元采集到的数据进行处理，所述数据处理包括通过接收数据和产生信号的对比、进行通道传输曲线的绘制、传输方程的拟合、产生标定数据表格的处理；根据传输方程的拟合计算出系统的传递函数和传输精度；所述标定数据表格用于记录各通道传输数据和特性函数；并将通道传输曲线的绘制、传输方程的拟合、标定数据表格、传递函数、传输精度信息发送给软件控制平台； 软件控制平台，所述软件控制平台用于接收人机交互接口输入的用户参数信息，并将该用户参数信息中的待测通道所需要的信号源传递给仪器控制单元；根据待测通道设定信息产生选择矩阵开关的其中的一个或多个通道作为待测通道选择控制信息，并将该待测通道选择控制信息发送给仪器控制单元；用于根据用户参数信息产生自检信号，并将该信号传送给仪器控制单元；用于根据用户参数信息产生模式信息，并将该模式信息传送给仪器控制单元；用于接收数据处理平台传送的通道传输曲线的绘制、传输方程的拟合、以及传输精度并将上述结果存储于标定数据文件中。
2.根据权利要求1所述的遥测设备自动化标定系统，其特征在于:还包括通道标定模式模块，所述通道标定模式模块包括多通道标定模式模块和单通道标定模式模块，所述多通道标定模式模块用于用户通过人机交互接口输入两个以上的待测通道以及各待测通道所需要的信号源参数，其测试方法如下；系统根据各待测通道测试结果分别生成其对应的通道传输曲线的绘制、传输方程的拟合、通道传输精度信息，上述信息被遥测设备自动化标定系统自动保存于标定数据文件中；然后用户将保存于标定数据文件的各待测通道生成的上述信息载入遥测设备自动化标定系统，进行单个通道的复播，查看结果是否正确，完成标定流程； 所述单通道标定模式模块用于用户通过人机交互接口输入一个需要待测通道以及待测通道所需要的信号源，其测试方法如下；系统根据待测通道及其对应的信号源生成其对应的通道传输曲线的绘制、传输方程的拟合、通道传输精度信息，上述信息被遥测设备自动化标定系统自动保存于标定数据文件中；然后用户将保存于标定数据文件的各待测通道生成的上述信息载入遥测设备自动化标定系统，进行单个通道的复播，查看结果是否正确，完成标定流程。
3.根据权利要求2所述的遥测设备自动化标定系统，其特征在于:所述标定信号模拟系统包括提供直流电平的可编程精密电源和函数信号发生器。
4.根据权利要求3所述的遥测设备自动化标定系统，其特征在于:所述传递函数的估计方法为: 第一步，通过发送端和接收端信号曲线逆合获得该通道传递函数的多项表达式f(x): f (X) = k^+k^+kiX+ko = y(3) 其中，发送端信号的样值为:X = X1, X2,..., χΝ(I) 接收端信号的样值为:Y = Y1, y2，...，yN(2) 第二步，根据发送端信号和传递函数关系式，估计标准偏差△和相关系数P:
其中:Cxy = E[ (X-mx) (Y-my)](7) mx, my和σ χ, σ y分别表示发送/接收样值的均值和均方差； 第三步，对通道接收端信号的幅度和频率进行参数估计: 对于直流通道，在通道的人机交互接口，每隔t产生一个固定的电平，在通道的输出端，每隔At采样获得当前的电平值，在每段电平采样序列中选择中间段的电平值进行平均，作为直流通道幅度的估计值，令每段电平采样序列有η个采样值，其中:n=t/Δt (8) 选择第(η*0.4取整)个到第(η*0.6取整)个电平累加后求均值； 对于交流通道，根据输入信号的信噪比(SNR)选择不同的幅度、频率的估计方法:在高信噪比条件下，先用过零检测的方法求取三角波的周期Τ，再对该周期内的三角波幅度的绝对值求平均得到均值Ε，利用幅值A = 2*Ε的关系对幅度做出估计；而在低信噪比条件下，则需通过求取自相关函数的方法对三角波的幅度做出估计。
【文档编号】G01D18/00GK104075744SQ201410287089
【公开日】2014年10月1日 申请日期:2014年6月24日 优先权日:2014年6月24日
【发明者】许梁津, 王成华, 朱秋明 申请人:南京航空航天大学