专利名称：一种通用外系统综合测试系统的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种通用外系统综合测试系统，该系统作为控制系统综合试验的 辅助外系统模拟装置，属于测试领域。
背景技术：
在火箭研制过程中，控制系统综合试验是非常重要的环节。但是在没有外系统参 加的综合试验中，有一定的局限性，主要体现在以下几个方面(1)不能验证控制系统箭上 设备与其它系统的接口是否正确；(2)不能验证到与其它系统相关的箭上软件是否正确；地面测量数据相对比较少，不利于对整个控制系统进行分析。目前从国内运载火箭领域看，各型号的控制系统都配置了地面外系统等效设备， 主要是在控制系统综合试验时接收控制系统地面给出的转电、脱落等指令并给出回答信 号。但控制系统箭上设备与其它系统的连接和软件正确性不能得到确认，而其正确性只能 在全系统的匹配试验中得以验证。如果各系统在接口约定上出现错误或在设计和生产过程 中出现的问题只能在匹配试验中发现并改进，这就大大增加了匹配试验中的工作量，对火 箭系统的试验进度造成影响。此外，控制系统综合试验的地面测量数据较少，一方面在发生 问题时没有充分的测量数据进行分析，另一方面在测试过程中不能对整个控制系统进行全 面的分析和验证。
实用新型内容本实用新型的技术解决问题是克服现有技术的不足，提供一种通用外系统综合 测试系统，该测试系统测试覆盖全面，系统组成简单、操作方便。本实用新型的技术解决方案是一种通用外系统综合测试系统，包括信号隔离模 块、数据采集系统和测试计算机，控制系统与数据采集系统之间采用信号隔离模块进行数 字信号和模拟信号的隔离，测试计算机用于模拟遥测系统、故障检测系统、安全控制系统和 推进剂监测系统，并通过数据采集系统与控制系统进行信息交换，信号隔离模块由数字信 号隔离电路和模拟信号隔离电路组成，数字信号隔离电路由限流电阻R1、熔断器、二极管、 电容C、限压电阻R2、光电隔离器以及输出电阻R3组成，限流电阻Rl接在光偶合器的正端， 熔断器接在光偶合器的负端，信号输入的两端，二极管、电容C、限压电阻R2并联后接在光 偶合器的正端和负端之间，二极管的极性与光耦合器的极性相反，输出电阻R3接在数字隔 离电路的输出端，数据采集系统由PXI机箱和PXI板卡组成。本实用新型与现有技术相比的有益效果是本测试系统能够模拟遥测系统、故障 检测系统、安全控制系统和推进剂监测系统的工作，并通过PXI数据采集系统与控制系统 进行信息交换，本综合测试系统对控制系统现有设备没有任何影响，加强了控制系统综合 试验的测试覆盖性，本测试系统组成简单，操作方便能够使控制系统得到更加准确客观的 评价。
图1为本实用新型的组成结构图；图2为数字信号隔离电路图；图3为模拟信号隔离电路图；图4为控制系统遥测请求、移位和计算机字的时序；图5为利用系统遥测请求、移位和计算机字的时序。
具体实施方式
下面以结合附图和具体实施例对本发明做进一步详细的说明。通用外系统综合测试系统主要完成遥测、故障检测、安全控制、推进剂监测的功 能，因此本实用新型的综合测试系统的测试软件中包含遥测模块、故障检测、安全控制模块 和推进剂监测模块，综合测试系统除了各模块与控制系统发送指令和接收指令外，还要接 收控制系统和利用系统发送的遥测数据，将其处理成相应的格式并存储显示。如图1所述，一种通用外系统综合测试系统，包括信号隔离模块、数据采集系统和 测试计算机，控制系统与数据采集系统之间采用信号隔离模块进行数字信号和模拟信号的 隔离，测试计算机用于模拟遥测系统、故障检测系统、安全控制系统和推进剂监测系统，并 通过数据采集系统与控制系统进行信息交换，信号隔离模块由数字信号隔离电路和模拟信 号隔离电路组成。控制系统与遥测模块主要传递的信息是控制系统的遥测参数和GPS信息，其中遥 测参数类型包括缓变参数、计算机字、脉冲量、时串指令等。利用系统与遥测模块传递9路 测量参数，其中包括8路缓变量和1路计算机字。控制系统向故障检测模块传递的信息包 括起飞、紧急关机指令信号和串行数字量，故障检测单元向控制系统传递开关量信号。安全 控制模块接收控制系统的起飞和断电信号。推进剂监测模块能够接收控制系统转电信号， 然后接通各级耗尽传感器，并将耗尽传感器回答送给地面、遥测和箭上。在控制系统综合试验阶段，通用外系统综合测试系统主要完成遥测系统、故障检 测系统、外部安全系统和附加系统的功能，从而加强了控制系统综合试验的测试覆盖性。下面以某型号火箭为例，阐述本发明的具体实施方式
本实用新型的数据采集系统采用OT公司的PXI测试系统，测试计算机发出的信号 由PXI板卡输出，信号经过信号隔离模块的隔离后输出给控制系统；需要测量的信号由控 制系统发出，经过信号隔离电路的后输出给PXI处理板卡进行采集和处理。下面分别对通 用外系统综合测试系统的电路连接、时串信号采集的软件实现、模拟电压采集和惯组脉冲 数采集的软件实现、遥测计算机字的软件实现、GPS功能和操作界面软件进行详细说明。1、电路连接控制系统相对与其它系统和其它测量设备应该是独立的。控制系统与通用外系统 综合测试系统无电气公共端，电气接口均要进行隔离，数字量信号、指令信号接口采用光电 耦合器隔离，电路如图2所示，数字信号隔离电路由限流电阻R1、熔断器、二极管、电容C、限 压电阻R2、光电隔离器以及输出电阻R3组成，限流电阻Rl接在光偶合器的正端，熔断器接 在光偶合器的负端，信号输入的两端，二极管、电容C、限压电阻R2并联后接在光偶合器的 正端和负端之间，二极管的极性与光耦合器的极性相反，输出电阻R3接在数字隔离电路的输出端，光电隔离器采用高速光耦HCPL-M600对数字量进行隔离，转为可供PXI板卡读取的 数字信号，HCPL-M600光耦速度高达10M，可以满足系统设计要求。模拟量信号接口采用隔 离放大器隔离，电路如图3所示，模拟信号采用高精度隔离放大器IS0124P进行隔离，在比 例放大或缩小调整至合适大小后，由PXI模拟板卡读取。IS0124P具有0. 01%的非线性度， 满足系统设计的精度要求。2.时串信号采集的软件实现由于采集的时串信号都是由继电器触发，在其接通时会发生抖动现象，所以时串 信号的检测采用软件防抖动的设计策略。时串信号每隔0.05ms采集一次，只有当连续采集 到20个稳定的电平，才认为信号是稳定的。这样进行时串信号的检测，避免了开关接通和 断开时抖动造成的重复记录。经过测试，可以稳定不多不漏的进行时串信号的记录。3.模拟电压采集和惯组脉冲数采集的软件实现模拟电压量的采集由PXI模拟采集板卡直接实现，在进行电压测量的时候，采用 多路循环扫描的方式，一次读取多通道的数值，并记录至各个通道。所有通道电压值每25ms 采集一次，按要求将时间和电压值存储在文件中。综合测试系统的40路惯组脉冲数采集通 过FPGA编程实现，程序设计上升沿触发，每次触发计数一次，每25ms将其时间和脉冲总数 存储在文件中。4.遥测计算机字的软件实现控制和利用遥测计算机字部分需要请求、移位、计算机字3路信号时序匹配。控制 系统计算机字的获取过程是测试平台每隔25ms获取一个计算机字，在这25ms内，测试平 台首先发送请求信号，控制箭机会在Hms内准备好待传数据。在综合测试系统发送移位脉 冲的同时，32位计算机字被顺序移出，时序如图4所示。利用系统计算机字的获取过程是 测试平台发送请求脉冲，请求脉冲信号2ms内由控制系统自行发送移位脉冲，同时M位计 算机字会跟随移位脉冲顺序移出，时序如图5所示。综合测试系统在计算机字采集上使用FPGA板卡实现对数字量的采集与简单处 理，并将处理后的信息放入FIFO中。控制系统3路计算机字和利用系统1路计算机字的数 据记录采用一个FIFO，每次采集放入4路计算机字和对应的时间戳。上位机以一定的周期， 通过DMA的方式从FIFO获取FPGA板卡传上来的数据，并进行后期处理。由于采用DMA的 传输方式，只需保证上位机提取数据和FPGA板卡存储数据的配合使缓冲区不溢出，即可确 保数据传输不出现丢失。上位机在获得数据后，按协议要求进行信息的解码，完成对计算机 字内容的数据处理，并存储为要求的格式。5、GPS 部分综合测试系统能够模拟GPS同步脉冲，周期为200ms，并在脉冲发送后与控制系统 连接，实现全双工的发送与接收。在程序启动前，要给发送的GPS信息指定一个文件，文件 是按组合导航要求生成的，每一行都含有要发送的位置和速度信息。文件中包含整个飞行 过程中需要模拟的GPS数据，测试平台每一个周期从文件中获取新一行信息，按顺序提取 相应的位置和速度后，将此信息填入到要发送的帧数据中。测试系统接收控制系统发来的 GPS辅助信息帧，并将接收到的数据进行解码记录。发送和接收的数据帧都需要进行CRC校 验，发送时需要将校验结果添加到帧数据中，接收时需要将数据帧计算的CRC结果与收到 的CRC结果比对。CRC校验程序是通过LabVIEW程序设计实现的。[0030] 本实用新型未详细描述内容为本领域技术人员公知技术。
权利要求1. 一种通用外系统综合测试系统，其特征在于包括信号隔离模块、数据采集系统和 测试计算机，控制系统与数据采集系统之间采用信号隔离模块进行数字信号和模拟信号的 隔离，测试计算机用于模拟遥测系统、故障检测系统、安全控制系统和推进剂监测系统，并 通过数据采集系统与控制系统进行信息交换，信号隔离模块由数字信号隔离电路和模拟信 号隔离电路组成，数字信号隔离电路由限流电阻R1、熔断器、二极管、电容C、限压电阻R2、 光电隔离器以及输出电阻R3组成，限流电阻Rl接在光偶合器的正端，熔断器接在光偶合器 的负端，信号输入的两端，二极管、电容C、限压电阻R2并联后接在光偶合器的正端和负端 之间，二极管的极性与光耦合器的极性相反，输出电阻R3接在数字隔离电路的输出端，数 据采集系统由PXI机箱和PXI板卡组成。
专利摘要一种通用外系统综合测试系统，包括信号隔离模块、数据采集系统和测试计算机，控制系统与数据采集系统之间采用信号隔离模块进行数字信号和模拟信号的隔离，测试计算机用于模拟遥测系统、故障检测系统、安全控制系统和推进剂监测系统，并通过数据采集系统与控制系统进行信息交换，信号隔离模块由数字信号隔离电路和模拟信号隔离电路组成，数据采集系统由PXI机箱和PXI板卡组成。本测试系统能够模拟遥测系统、故障检测系统、安全控制系统和推进剂监测系统的工作，并通过PXI数据采集系统与控制系统进行信息交换，本综合测试系统对控制系统现有设备没有任何影响，加强了控制系统综合试验的测试覆盖性，本测试系统组成简单，操作方便。
文档编号G05B23/02GK201936188SQ20102068712
公开日2011年8月17日 申请日期2010年12月17日 优先权日2010年12月17日
发明者吴庆军, 尚霄鹏, 陈文静, 陈楠 申请人:北京航天自动控制研究所