基于无线网的导弹地面综合测试装置及测试方法与流程

本发明涉及导弹地面测试领域，具体涉及一种基于无线网的导弹地面综合测试装置及测试方法，能够在导弹发射前对其各个分系统及总体进行全面功能检测。

背景技术：

导弹地面测试装置是在导弹发射前，对弹上各分系统及其总体进行全面的功能检查与监视，装定飞行参数，使导弹处于待命状态。导弹在发射前，虽已经过全面、细致的单元测试和综合测试，但为了保证导弹可靠且安全发射，在进入发射场之后，仍需进行一次测试，但测试项目要少而精。主要关键的检查项目包括弹上电源供电系统检查、火工品点火通路检查、通路阻值检查、点火时序测试和小回路动态测试等，如果在测试过程中发现参数超差或故障，应仔细分析，进行故障定位，并采取有效措施排除故障。

早期的导弹地面综合测试系统采用手动测试或半自动测试，缺点是测试系统的体积大、便携性较差、测试过程复杂、所需设备较多、需要人为参与、效率低、测试与发射控制间隔时间长，并且人与被测导弹距离较近，存在安全性隐患。随着导弹自动测试技术的进步，由传统的手动或半自动测试转变为简洁的自动化测试势在必行。

本发明所论述的导弹地面综合测试装置采用无线网通讯方式，通讯距离可达几公里，在导弹不可逆发射阶段可以确保操作手在安全区域进行导弹的发射前测试。该装置采用自动化测试手段，具有体积小、重量轻、携带方便、测试过程简单、效率高、导弹测试与发射时间间隔短以及使用安全等特点，可以有效提高导弹武器的生存能力和快速反应能力。

技术实现要素：

本发明为解决现有导弹测试系统无法实现全自动测试，且测试系统存在体积大，便携性较差、测试过程复杂以及效率低等问题，提供一种基于无线网的导弹地面综合测试装置。

基于无线网的导弹地面综合测试装置，包括地面自动测试设备和远程地面监控设备；所述地面自动测试设备根据远程地面监控设备发送的测试指令，自动完成对导弹的发射前检测；导弹与所述地面自动测试设备之间通过导弹测试模拟线缆连接，远程地面监控设备与地面自动测试设备通过无线网进行数据交换；所述地面自动测试设备包括DSP控制器、测试信号转接模块、火工品测试切换开关、火工品内阻测试模块、火工品点火电路短路保护模块、隔离RS422总线收发模块、隔离RS232总线收发模块、第一隔离CAN总线收发模块、第二隔离CAN总线收发模块、信号调理及滤波模块、A/D采集模块、27V直流电源、外电源供电开关、内部配电模块和无线电台远程端机；所述测试信号转接模块将弹上CAN总线通讯信号与第一隔离CAN总线收发模块的输入端连接；将外电源供电信号与弹上母线电压信号连接并接入信号调理及滤波模块的输入端连接；将弹上热电池点火信号和发动机点火信号与火工品测试切换开关的输入端连接；

所述火工品测试切换开关完成对弹上热电池点火信号和发动机点火信号的回路控制；默认状态下，火工品测试切换开关将弹上热电池点火回路和发动机点火回路与火工品点火电路短路保护模块闭合；实现对弹上火工品点火电路的短路保护；当进行弹上火工品点火回路测试时，DSP控制器控制火工品测试切换开关将弹上火工品点火电路与火工品内阻测试模块导通；所述火工品内阻测试模块测量被测回路的电阻值，并将测量结果通过隔离RS422总线收发模块反馈给DSP控制器，DSP控制器将测试结果通过隔离RS232总线收发模块发送给无线电台远程端机，所述无线电台远程端机通过无线电发送至远程地面监控设备；

所述导弹采用CAN总线通讯网络，弹上各分系统间通过CAN总线进行数据交换；DSP控制器通过第一隔离CAN总线收发模块向导弹各分系统分别发送通讯测试指令、自检测试指令和功能测试指令，各分系统根据预置程序完成各种测试，并将测试结果通过CAN总线反馈至地面自动测试设备，地面自动测试设备再将测试结果通过无线电方式发送给远程地面监控设备；

27V直流电源用于将外部输入的交流电转换为27V直流电，并用于给地面自动测试设备内部配电模块供电以及作为导弹地面测试阶段外电源；当DSP控制器控制外电源供电开关闭合时，27V直流电源作为导弹外电源为其地面测试供电；

DSP控制器通过A/D采集模块实时监控经过信号调理及滤波模块处理后的弹上供电网络电压，并将所述供电网络电压通过无线电台远程端机发送至远程地面监控设备。

基于无线网的导弹地面综合测试方法，通过远程地面监控设备监控地面自动测试设备与导弹间的通讯状态，实现导弹发射前的测试，该测试方法具体由以下步骤实现：

步骤一、将地面综合测试装置上电，并打开远程地面监控设备中加固笔记本中的上位机软件，进入人机交互界面并判断无线电台主机的通讯测试是否正常，如果是，则执行步骤二，如果否，则对地面综合测试装置断电后检查线路，排除故障后重新上电；

步骤二、测试人员操作人机交互界面通过无线电台主机向地面自动测试设备发送外电源上电指令，所述地面自动测试设备接收到指令后，通过DSP控制器控制外电源供电开关完成导弹外电源的启动并实时采集外电源输出电压；判断所述外电源输出电压是否正常，如果是，执行步骤三；如果否，向地面自动测试设备发送外电源断电指令，待外电源断电后检查线路，排除故障后重新进行导弹外电源上电并采集外电源电压；

步骤三、测试人员操作人机交互界面向地面自动测试设备发送导弹通讯测试指令，地面自动测试设备接收到指令后，通过CAN总线向弹上各分系统发送通讯测试指令，弹上各分系统完成通讯测试后向地面自动测试设备反馈测试结果，地面自动测试设备将通讯测试结果反馈给远程地面监控设备；判断测试结果是否正常，如果是，执行步骤四；如果否，则终止测试，遥控外电源下电并进行排故，排除故障后返回步骤二；

步骤四、测试人员操作人机交互界面向地面自动测试设备发送导弹自检测试指令，地面自动测试设备接收到指令后，向弹上各分系统发送自检测试指令，弹上各分系统完成自检测试后向地面自动测试设备反馈测试结果，地面自动测试设备将自检测试结果反馈给远程地面监控设备；判断自检测试结果是否正常，如果是，执行步骤五，如果否，则终止测试，遥控外电源下电并进行排除故障，返回执行步骤二；

步骤五、测试人员操作人机交互界面向地面自动测试设备发送导弹综合功能测试指令，地面自动测试设备接收到指令后，向弹载计算机发送功能测试指令，弹载计算机接收到功能测试指令后按照预置程序进入模拟导弹飞行工作模式并控制舵机进行偏转，弹上各分系统周期地将功能测试过程中的状态信息发送给地面自动测试设备，地面自动测试设备将接收的状态信息发送给远程地面监控设备；判断所述状态信息是否正常，如果是，则执行步骤六；如果否，遥控外电源下电并进行排除故障，返回执行步骤二；

步骤六、测试人员操作人机交互界面配置导弹初始参数并发送给地面自动测试设备，地面自动测试设备将接收到的初始参数发送给弹载计算机，弹载计算机接收完全部初始注入参数后进行参数有效性判断，参数全部有效则向地面自动测试设备反馈参数注入成功应答，参数无效则反馈参数注入失败应答，地面自动测试设备将参数注入结果反馈给远程地面监控设备；判断初始参数注入是否完成，如果是，则执行步骤七，如果否，则查找原因且排除故障后重新配置导弹初始参数，如果初始参数注入连续三次均失败则终止测试，遥控外电源下电并进行排除故障，返回执行步骤二；

步骤七、测试人员操作人机交互界面向地面自动测试设备发送火工品点火回路内阻测试指令，地面自动测试设备接收到指令后，通过DSP控制器控制火工品测试切换开关接通火工品内阻测试模块，地面自动测试设备将火工品点火回路内阻测试结果反馈给远程地面监控设备，地面测试人员判断阻值是否处于有效范围内，如果阻值不满足要求则终止测试，遥控外电源下电并进行排除故障，如果阻值正常，则完成导弹发射前测试，导弹进入待发射状态。

本发明的有益效果：

一、本发明所述的导弹地面测试装置适用于导弹进入发射场准备发射前，用于对导弹各分系统及其总体进行全面的功能检查以及飞行参数装定的装置。该装置采用无线通讯方式，可以完成对导弹发射前的自动化测试，具有携带方便、操作简单、工作效率高、测试时间短和使用安全等特点。

二、本发明所述的导弹地面测试装置采用总线式自动测试方案，具有体积小、重量轻、集成度高等特点，实现了测试设备的标准化和模块化，提高了设备的互换性和可维修性，同时导弹测试与发射控制的时间较短，加快了导弹的生存能力和快速反应能力。

三、本发明所述的导弹地面测试装置解决了测试人员安全性问题，传统导弹火工品点火回路的检测及导弹其他方面的测试需要测试人员在导弹附近，通过操作专用测试设备进行检测，安全性较差，而基于无线网的导弹地面综合测试装置将火工品点火回路的测试及其他测试均通过自动测试设备完成，且测试人员远离导弹，保证了测试人员的安全。

四、本发明所述的导弹地面测试装置预留CAN总线通讯接口，支持有线及无线通讯方式，便于适应不同导弹测试场所需求。

本发明所述的导弹测试装置可采用有线和无线两种通讯模式，无线模式中地面自动测试设备和远程地面监控设备通过无线电台进行数据交换，而在有线模式中2个设备通过CAN总线组网形式进行数据通讯。两种模式的作用距离均可达到几百米甚至几公里，保证了测试操作人员的安全性，同时两种通讯模式的组合也更能够适应在各种复杂环境下对导弹的地面测试。

附图说明

图1为本发明所述的基于无线网的导弹地面综合测试装置的原理框图；

图2为本发明所述的基于无线网的导弹地面综合测试方法中导弹发射前地面测试流程图。

具体实施方式

具体实施方式一、结合图1和图2说明本实施方式，基于无线网的导弹地面综合测试装置，由地面自动测试设备、远程地面监控设备和导弹测试模拟线缆组成。该装置采用地测体制，即所有测试设备放在地面，与导弹通过导弹测试模拟线缆实现信号的连接。地面自动测试设备放于被测导弹附近，导弹与地面自动测试设备之间通过导弹测试模拟线缆连接，远程地面监控设备放于离地面自动测试设备较远的安全区域，其与地面自动测试设备通过无线网进行数据交换。

所述地面自动测试设备包括DSP控制器、测试信号转接模块、火工品测试切换开关、火工品内阻测试模块、火工品点火电路短路保护模块、隔离RS422总线收发模块、隔离RS232总线收发模块、第一隔离CAN总线收发模块、第二隔离CAN总线收发模块、信号调理及滤波模块、A/D采集模块、27V直流电源、外电源供电开关、内部配电模块和无线电台远程端机；

所述测试信号转接模块将弹上CAN总线通讯信号与第一隔离CAN总线收发模块的输入端连接；将外电源供电信号与弹上母线电压信号连接并接入信号调理及滤波模块的输入端连接；将弹上热电池点火信号和发动机点火信号与火工品测试切换开关的输入端连接；

所述火工品测试切换开关完成对弹上热电池点火信号和发动机点火信号的回路控制；默认状态下，火工品测试切换开关将弹上热电池点火回路和发动机点火回路与火工品点火电路短路保护模块闭合；实现对弹上火工品点火电路的短路保护；所述火工品点火电路短路模块主要完成将输入的所有信号对地短路。

当进行弹上火工品点火回路测试时，DSP控制器控制火工品测试切换开关将弹上火工品点火电路与火工品内阻测试模块导通；由火工品测试模块完成自动测量，提高测试人员的安全性。

所述火工品内阻测试模块测量被测回路的电阻值，并将测量结果通过隔离RS422总线收发模块反馈给DSP控制器，DSP控制器将测试结果通过隔离RS232总线收发模块发送给无线电台远程端机，所述无线电台远程端机通过无线电发送至远程地面监控设备；所述导弹采用CAN总线通讯网络，弹上各分系统间通过CAN总线进行数据交换；DSP控制器通过第一隔离CAN总线收发模块向导弹各分系统分别发送通讯测试指令、自检测试指令和功能测试指令，各分系统根据预置程序完成各种测试，并将测试结果通过CAN总线反馈至地面自动测试设备，地面自动测试设备再将测试结果通过无线电方式发送给远程地面监控设备；

27V直流电源用于将外部输入的交流电转换为27V直流电，并用于给地面自动测试设备内部配电模块供电以及作为导弹地面测试阶段外电源；当DSP控制器控制外电源供电开关闭合时，27V直流电源作为导弹外电源为其地面测试供电；DSP控制器通过A/D采集模块实时监控经过信号调理及滤波模块处理后的弹上供电网络电压，并将所述供电网络电压通过无线电台远程端机发送至远程地面监控设备。

本实施方式所述的弹上各分系统指弹载计算机、组合导航系统、导引头和电动舵机。

本实施方式中所述的DSP控制器采用TI公司TMS320F28335芯片，主频150MHz。该DSP控制器接口丰富，具备三个可配置成RS232/RS422的UART接口、2个CAN接口和最多64个IO接口，可以满足导弹地面综合测试装置对外部接口的需求。DSP控制器主要通过控制各种接口模块及切换开关完成对导弹的各种测试，并将测试结果通过无线电台主机或CAN总线反馈给远程地面监控设备。采用无线电台主机进行通讯，无线电台主机输出接口为RS232串口，无线通讯方式极大缩减了连接线缆的体积和重量，提高了地面测试系统的便携性。

本实施方式中，火工品内阻测试模块用于测量接入被测回路的电阻值，采用RS422通讯接口输出。为保证火工品测试安全性，该模块的测量电流小于1mA，电阻测量范围0～20Ω，最高分辨率1mΩ。

本实施方式所述的隔离RS422总线收发模块完成DSP控制器与火工品内阻测试模块的串行通讯，采用ADI公司的隔离收发器芯片ADM2587e。第一隔离CAN总线收发模块采用ADI公司的隔离收发器芯片ADM3053，DSP控制器通过该模块实现与弹上各分系统的CAN总线通讯。采用标准帧数据格式，CAN总线应用层通讯协议采用自制协议。

本实施方式为满足CAN总线信号传输完整性要求，在第一隔离CAN总线收发模块内默认端接120Ω的匹配电阻，该电阻可通过开关控制是否接入CAN网络。第二隔离CAN总线收发模块完成DSP控制器与外部CAN设备的数据通讯功能，采用ADI公司的隔离收发器芯片ADM3053。为满足CAN总线信号传输完整性要求，在第二隔离CAN总线收发模块内默认端接120Ω的匹配电阻，该电阻可通过开关控制是否接入CAN网络。

本实施方式所述的信号调理及滤波模块具有对输入模拟信号的衰减或放大以及信号调理滤波的功能，令输出信号满足模数转换器ADC的输入要求。

A/D采集模块在DSP控制器的控制下，完成对模拟信号的采样，并将采样值反馈给DSP控制器。外电源供电开关主要用于控制导弹地面测试阶段的外电源通断。27V直流电源采用台湾明纬开关电源RSP-500-27，功率500W，输出电压27V，输出最大电流18.6A，输入100～240V交流。地面自动测试设备内部配电模块主要由二次电源模块组成，其输入电压为27V，经过二次电源变换后为地面自动测试设备中各个模块供电。无线电台远程端机采用900MHz主频，与DSP控制器之间通过RS232总线接口进行通讯，串口通讯波特率设置为115200bps。

本实施方式所述的隔离RS232总线收发模块完成DSP控制器与无线电台远程端机的串行通讯，采用ADI公司的隔离收发器芯片ADM3251e。

本实施方式中将所述放置于导弹发射架附近，具体地面自动测试设备距离被测导弹1至5m，远程地面监控设备距离地面自动测试设备100至1000m的安全区域。通过远程控制导弹的自动化测试。

本实施方式中所述远程地面监控设备体积小、质量轻，便于携带。包括加固笔记本电脑及无线电台主机，在所述加固笔记本电脑上配置的USB转RS232接口卡和USB转CAN接口卡；所述加固笔记本电脑通过USB转RS232接口卡与无线电台主机通信，通过无线电台主机通过无线电方式实现与地面自动测试设备的远程通信。

所述加固笔记本电脑中运行导弹地面测试上位机软件，上位机软件可以完成对导弹各种测试指令的发送、测试过程数据的图形化显示、故障指示和数据存储等功能。加固笔记本通过外接的USB转RS232接口卡完成与无线电台主机的通讯，无线电台主机通过无线电方式实现与地面自动测试设备的远程通信功能。

所述上位机人机交互界面采用MFC设计，通过VS2010编译完成，可以运行在Windows XP及以上版本的操作系统上，该软件界面主要分为板卡初始化、测试指令发送、测试结果显示、初始参数注入、导弹母线电压显示、测试过程图形化显示共6大功能板块。

板卡初始化区用于完成对USB转CAN接口卡的参数配置，包括设备索引号、CAN通道号、总线波特率等。

测试指令发送区主要完成对弹上各分系统进行通讯测试和自检测试，以及对全弹小回路的功能测试。

测试结果显示区主要由测试结果指示灯和测试结果CAN信息窗口构成，能够直观的显示测试时序信息和测试结果信息。

初始参数注入区用于完成对导弹发射前的参数初始化，主要初始化参数包括发射前导弹的俯仰角、偏航角、滚转角、压力初值、温度初值以及自驾仪工作模式配置。

导弹母线电压显示区主要是将通过导弹地面综合测试装置监控的弹上母线电压进行显示，便于操作人员在测试过程中监测弹上供电网络的工作情况。

图形化显示区主要根据弹上各分系统反馈的中间测试状态信息进行显示，便于操作人员在发现测试故障后的故障定位。

具体实施方式二、结合图2说明本实施方式，本实施方式为采用具体实施方式一所述的基于无线网的导弹地面综合测试装置进行导弹发射前的测试过程实例：导弹发射前所有测试均可一键自动完成，测试人员仅需通过远程监控设备观察测试过程及测试结果即可，如果出现故障，加固笔记本上的上位机软件界面会由故障指示灯显示，测试人员可根据故障类别进行排故处理。通过操作加固笔记本中的上位机软件可以完成对导弹各种测试指令的发送、初始参数注入、测试过程数据的图形化显示、故障指示和数据存储等功能。

具体过程为：

a)首先将该地面综合测试装置上电，然后打开加固笔记本中的上位机软件，进入人机交互界面并进行无线电台的通讯测试。如果通讯不正常则将地面综合测试装置断电并检查线路，排除故障后重新从步骤a)开始执行，如果通讯正常则向下执行。

b)测试人员操作人机交互界面通过无线电台向地面自动测试设备发送外电源上电指令，地面自动测试设备接收到指令后，通过DSP控制器控制外电源供电开关完成导弹外电源的启动并实时采集外电源输出电压。如果电压处于27±4.05V范围以外则认为外电源工作不正常，向地面自动测试设备发送外电源断电指令，待外电源断电后检查线路，排除故障后重新从步骤b)开始执行，如果判定外电源工作正常则向下执行。

c)测试人员操作人机交互界面向地面自动测试设备发送导弹通讯测试指令，地面自动测试设备接收到指令后，通过CAN总线向弹上各分系统发送通讯测试指令，弹上各分系统完成通讯测试后向地面自动测试设备反馈测试结果，地面自动测试设备将通讯测试结果反馈给远程地面监控设备。如果测试人员在人机交互界面上发现导弹分系统通讯测试失败则终止测试，遥控外电源下电并进行排故，排故完成后重新从步骤b)开始执行，如果弹上所有分系统均通讯测试成功则继续向下进行。

d)测试人员操作人机交互界面向地面自动测试设备发送导弹自检测试指令，地面自动测试设备接收到指令后，向弹上各分系统发送自检测试指令，弹上各分系统完成自检测试后向地面自动测试设备反馈测试结果，地面自动测试设备将自检测试结果反馈给远程地面监控设备。如果测试人员在人机交互界面上发现导弹分系统自检测试失败则终止测试，遥控外电源下电并进行排故，排故完成后重新从步骤b)开始执行，如果弹上所有分系统均自检测试成功则继续向下进行。

e)测试人员操作人机交互界面向地面自动测试设备发送导弹综合功能测试指令，地面自动测试设备接收到指令后，向弹载计算机发送功能测试指令，弹载计算机接收到功能测试指令后按照预置程序进入模拟导弹飞行工作模式并控制舵机进行偏转，弹上各分系统周期地将功能测试过程中的状态信息发送给地面自动测试设备，地面自动测试设备将这些状态信息发送给远程地面监控设备。功能测试结束后，地面测试人员通过观察人机交互界面上各种图形化显示的分系统工作状态信息判断功能测试结果，如果不正常则终止测试，遥控外电源下电并进行排故，排故完成后重新从步骤b)开始执行，如果正常则继续向下进行。

f)测试人员操作人机交互界面配置导弹初始参数并发送给地面自动测试设备，地面自动测试设备将接收到的初始参数发送给弹载计算机，弹载计算机接收完全部初始注入参数后进行参数有效性判断，参数全部有效则向地面自动测试设备反馈参数注入成功应答，参数无效则反馈参数注入失败应答。地面自动测试设备将参数注入结果反馈给远程地面监控设备，如果地面测试人员观测到初始参数注入失败则查找原因且排除故障后重新执行f)，如果连续3次初始参数注入均失败则终止测试，遥控外电源下电并进行排故，排故完成后重新从步骤b)开始执行，如果观测到初始参数注入成功则向下执行。

g)测试人员操作人机交互界面向地面自动测试设备发送火工品点火回路内阻测试指令，地面自动测试设备接收到指令后，通过DSP控制器控制火工品测试切换开关接通火工品内阻测试模块。地面自动测试设备将火工品点火回路内阻测试结果反馈给远程地面监控设备，地面测试人员判断阻值是否处于有效范围内，如果阻值不满足要求则终止测试，遥控外电源下电并进行排故，如果阻值正常则完成导弹发射前测试，此时导弹进入待命发射状态。

本实施方式所述的弹上各分系统指弹载计算机、组合导航系统、导引头和电动舵机。上述判断阻值有效的范围包括：热电池点火端阻值范围在0.5Ω～0.7Ω之间，发动机点火端阻值范围在0.8Ω～1.2Ω之间。

上述过程中，如果故障无法现场解决则立即终止测试，外电源和导弹地面综合测试装置均断电。