本实用新型提供一种惯组通用测试平台系统，用于对多种惯组设备(包括陀螺和加速度计)进行测试，属于惯组(或陀螺)设备测试技术领域。
背景技术：
在惯组设备的研制、生产过程中，通常要对惯组设备进行各类测试，以对其进行检验和标定。对惯组设备的测试一般包括速率试验、位置试验等。
目前存在的惯组测试系统中，测控箱通常体积较大，无法安装到转台上随转台一起运动，只能放在地面上，测控箱与转台以及被测惯组之间通过滑环走线进行数据通信，走线复杂。同时，软硬件不具备通用性，每研发一种惯组设备，通常需要为其单独开发测试系统，费时费力，开发、维护成本高昂。
针对上述问题，本实用新型设计了一种惯组通用测试平台系统，集成了常用的各类惯组测试的硬件模块和软件模块，结构紧凑，可根据不同的惯组类型方便地进行配置，实现兼容性的同时，也具有灵活性，可以极大地降低惯组测试成本。
技术实现要素：
(一)发明的目的
本实用新型的目的在于克服现有技术的不足，提供一种惯组通用测试平台系统，该平台系统是一个通用的测试平台，用于对多种类型惯组设备进行测试，结构紧凑，通用性强，可以极大地降低惯组测试成本。
(二)技术方案
如图1所示，本实用新型是一种惯组通用测试平台系统，由惯组通用测试盒和惯组通用测试软件组成；如图2所示，该惯组通用测试平台系统在应用中的外围设备包括转台系统、被测惯组、电源系统、地面计算机和打印机；所述惯组通用测试盒与被测惯组进行连接，惯组通用测试盒随被测惯组一起安装在转台系统上，通过电源系统给惯组通用测试盒供电。所述惯组通用测试软件安装在地面计算机上，和打印机相连接；通用测试软件与通用测试盒间通过无线通信的方式进行数据传输；所述的无线通信方式，包括但不限于紫蜂协议(即Zigbee，一种基于IEEE802.15.4标准的短距离、低功耗局域网无线通信协议)、无线局域网(即WLAN)等。
[一]惯组通用测试盒
所述的惯组通用测试盒由(1)嵌入式核心板1、(2)PMC总线扩展板2(PMC即PCI夹层卡，PCI Mezzanine Cards，是IEEE P1386.1规定的接口标准)、(3)A/D采集模块3、(4)D/A输出模块4、(5)数字量输入输出模块5、(6)RS-422通信模块6、(7)RS-232通信模块7、(8)1553B通信模块8和(9)无线通信模块9组成；所述嵌入式核心板1、A/D采集模块3、D/A输出模块4、数字量输入输出模块5、RS-422通信模块6、RS-232通信模块7、1553B通信模块8和无线通信模块9均安装在PMC总线扩展板2上；惯组通用测试盒的结构框图如图7所示。惯组通用测试盒的外形结构如图8所示。
(1)所述嵌入式核心板1选用现有产品，包含嵌入式CPU、内存、固态硬盘、显卡等，具有PCI-E(即PCI Express，PCI扩展)接口、以太网接口、USB接口、GPIO接口(即General Purpose Input Output，通用输入/输出接口)和COM接口(即串行通讯端口)。该嵌入式核心板安装了嵌入式操作系统；
(2)所述PMC总线扩展板2通过嵌入式核心板1的PCI-E接口进行扩展，按照标准IEEE Std 1386-2001和IEEE Std 1386.1-2001开发，参照Single or double CMC标准，该PMC总线扩展板具有8个PMC总线扩展槽位；
(3)所述A/D采集模块3由AD转换芯片、FPGA(即现场可编程门阵列，Field－Programmable Gate Array)、隔离模块、PCI桥接芯片和PMC接口模块组成，该A/D采集模块具有32路模拟量输入通道，其数据接口为PMC标准接口(即IEEE P1386.1规定的接口标准)；
该AD转换芯片是16位模数转换芯片，选用现有产品；
该FPGA是串行配置器件，用于对AD转换芯片进行采样控制、存储和处理数据，选用现有产品；
该隔离模块是磁耦隔离芯片，选用现有产品；
该PCI桥接芯片用于将FPGA本地接口转换为PCI总线数据，选用现有产品；
该PMC接口模块实现PCI总线到PMC标准接口的转换，选用现有产品。
(4)所述D/A输出模块4由DA转换芯片、FPGA、隔离模块、PCI桥接芯片和PMC接口模块组成，具有8路模拟量输出通道，数据接口为PMC标准接口；
该DA转换芯片是16位数模转换芯片，选用现有产品；
该FPGA是串行配置器件，用于对DA转换芯片进行数据存储和处理、产生控制信号，选用现有产品；
该隔离模块是磁耦隔离芯片，选用现有产品；
该PCI桥接芯片用于将FPGA本地接口转换为PCI总线数据，选用现有产品；
该PMC接口模块实现PCI总线到PMC标准接口的转换，选用现有产品。
(5)所述数字量输入输出模块5由隔离模块、FPGA、PCI桥接芯片和PMC接口模块组成，具有32路数字量输入通道和32路数字量输出通道，数据接口为PMC标准接口；
该隔离模块是磁耦隔离芯片，选用现有产品；
该FPGA是串行配置器件，用于进行数据存储和处理、产生控制信号以及采集数字信号，选用现有产品；
该PCI桥接芯片用于将FPGA本地接口转换为PCI总线数据，选用现有产品；
该PMC接口模块实现PCI总线到PMC标准接口的转换，选用现有产品。
(6)所述RS-422通信模块6由26C31芯片、26C32芯片、隔离模块、FPGA、PCI桥接芯片和PMC接口模块组成，数据接口为PMC标准接口；
该26C31芯片是差动线路驱动器，选用现有产品；
该26C32芯片是差动线路接收器，选用现有产品；
该隔离模块是磁耦隔离芯片，选用现有产品；
该FPGA是串行配置器件，用于对DA转换芯片进行数据存储和处理、产生控制信号以及采集数字信号，选用现有产品；
该PCI桥接芯片用于将FPGA本地接口转换为PCI总线数据，选用现有产品；
该PMC接口模块实现PCI总线到PMC标准接口的转换，选用现有产品。
(7)所述RS-232通信模块7由MAX232芯片、隔离模块、FPGA、PCI桥接芯片和PMC接口模块组成，数据接口为PMC标准接口；
该MAX232芯片是用于RS-232标准串口的单电源电平转换芯片，选用现有产品；
该隔离模块是磁耦隔离芯片，选用现有产品；
该FPGA是串行配置器件，用于对DA转换芯片进行数据存储和处理、产生控制信号以及采集数字信号，选用现有产品；
该PCI桥接芯片用于将FPGA本地接口转换为PCI总线数据，选用现有产品；
该PMC接口模块实现PCI总线到PMC标准接口的转换，选用现有产品。
(8)所述1553B通信模块8选用现有产品，其接口符合PMC标准；
(9)所述无线通信模块9选用现有产品，其接口符合PMC标准。
以上所述可以看出，该“惯组通用测试盒”组成中所涉及到的各元器件，皆可以在市场中选用合适的产品；
[二]惯组通用测试软件
所述的惯组通用测试软件由<1>惯组测试管理子系统、<2>测试数据管理子系统、<3>惯组测试过程子系统和<4>用户管理子系统四部分组成；
<1>所述惯组测试管理子系统包括设备参数管理模块、接口映射管理模块、通信协议管理模块和测试流程管理模块，用于对各类惯组设备测试所涉及的设备、接口、总线和测试设置进行管理配置，实现测试平台系统的通用化；
所述设备参数管理模块，通过对被测惯组、转台设备、电源系统相关参数的选择、录入、设置，实现上述设备参数的配置管理，并支持设备参数配置文件的导入导出；
如图3所示，所述接口映射管理模块，通过将惯组通用测试盒的A/D采集模块、D/A输出模块、数字量输入输出模块等各模块的输入/输出通道同物理变量进行关联，实现对接口映射的管理配置，并且支持接口映射配置文件的导入导出；实现接口映射配置管理的步骤如下：
第一步：系统扫描硬件端口后列出系统中的硬件端口；
第二步：选择硬件端口；
第三步：选择导入接口映射配置文件或新建接口映射配置文件；
第四步：编辑变量表和映射表；
第五步：完成编辑之后可以预览接口映射；
第六步：保存接口映射配置文件，完成接口映射配置管理；
如图4所示，所述通信协议管理模块，通过对惯组通用测试盒的RS-422、RS-232、1553B、无线通信等各类总线端口的通信协议进行编辑、保存，将通信协议内容与物理变量关联对应起来，实现各种通信协议的管理配置，并且支持通信协议配置文件的导入导出；实现通信协议配置管理的步骤如下：
第一步：系统扫描总线端口后列出系统中的总线端口；
第二步：选择总线端口；
第三步：设置通信参数；
第四步：选择导入通信协议配置文件或新建通信协议配置文件；
第五步：编辑变量表和协议表；
第六步：完成编辑之后可以预览通信协议；
第七步：保存通信协议配置文件，完成通信协议配置管理；
如图5所示，所述测试流程管理模块，通过对惯组测试项目的流程、测试点、判据计算公式、报表形式等进行选择、录入、设置，实现测试流程的配置管理，并且支持测试流程配置文件的导入导出；实现测试流程配置管理的步骤如下：
第一步：选择导入或新建测试流程配置文件；
第二步：新建或修改测试流程；
第三步：设置测试点序列；
第四步：设置判据与计算公式；
第五步：设置报表形式；
第六步：保存测试流程配置文件，完成测试流程配置管理；
所述的惯组测试项目，包括但不限于速率试验、位置试验等。
所述速率试验的设置内容包括：(1)选择惯组的安装方式；(2)设置测试速率点，设定每个速率点的采样时间，以及是否动态范围速率点；(3)设置采样周期；(4)选择计算结果项，计算结果项包括标度因数、标度因数相对误差、标度因数绝对误差、标度因数正负不对称度、标度因数线性度、标度因数稳定度、速率遥测斜率、速率遥测零位、速率遥测线性度、模拟量线性度、数字量脉冲当量动态范围、极性。计算结果项先根据惯组参数设置自动设定，用户可手动修改选择；
所述位置试验的设置内容包括：(1)设置当地的纬度和海拔；(2)选择测试方法，包括六位置法、八位置法、十二位置法等；(3)设置位置序列及相应的组合体方位；(4)设置每个方位的采样时间和采样次数；(5)采样周期；(6)选择计算结果项，计算结果项包括常值漂移、随机漂移、与g有关漂移系数、零偏、零偏稳定性、零偏重复性、随机游走系数等。计算结果项先根据惯组参数设置自动设定，用户可手动修改选择；
<2>所述测试数据管理子系统包括历史数据管理模块和历史报表管理模块，用于对惯组测试的历史数据和历史报表进行管理；
该历史数据管理模块通过对保存的历史测试数据进行加载、回放、绘图、导出、生成报表等操作，实现历史数据管理；
该历史报表管理模块通过对保存的历史报表文件进行加载、打印、导出、整合等操作，实现历史报表管理；
<3>如图6所示，所述惯组测试过程子系统通过加载配置文件，对数据采集、转台系统进行控制和调度，对实时数据进行处理，实现被测惯组的测试；惯组测试的工作流程为：
第一步：系统自检；
第二步：自检通过后，用户选择测试项目；
第三步：系统进行设备与产品的初始化；
第四步：系统加载相应的接口映射配置、通信协议配置和测试流程配置；
第五步：系统启动数据采集、转台系统控制和报警模块；
第六步：系统对实时数据进行处理；
第七步：系统将数据送到用户界面进行数据显示，同时在后台进行数据存储；
第八步：完成当前测试项目后，系统生成测试报表；
第九步：用户可以选择下一个测试项目开始测试；
第十步：若完成全部测试，则停止转台系统，释放接口资源，退出测试系统；
<4>所述用户管理子系统通过添加用户、删除用户、修改密码、查询用户、设置用户权限等操作，实现对测试平台系统的用户及其操作权限的管理。
本实用新型所述的“一种惯组通用测试平台系统”，可以对多种类型的惯组设备进行测试，包括但不限于二浮陀螺、三浮陀螺、光纤陀螺、激光陀螺等。
(三)优点及功效
本实用新型的有益效果是：惯组通用测试平台系统通过硬件上的模块化组合和软件上的通用化配置管理，可以对多种类型的惯组设备进行测试，具有很强的通用性，可显著降低惯组测试成本；通用测试盒结构紧凑，可直接安装在转台上，与地面计算机间通过无线通信，省去了通过滑环走线的复杂连接。
附图说明
图1是惯组通用测试平台系统的结构框图。
图2是惯组通用测试平台系统的应用框图。
图3是惯组通用测试软件的惯组测试管理子系统接口映射管理模块的软件流程图。
图4是惯组通用测试软件的惯组测试管理子系统通信协议管理模块的软件流程图。
图5是惯组通用测试软件的惯组测试管理子系统测试流程管理模块的软件流程图。
图6是惯组通用测试软件的惯组测试过程子系统的软件流程图。
图7是惯组通用测试盒的结构框图。
图8是惯组通用测试盒的外形结构示意图。
附图标号说明：1.嵌入式核心板，2.PMC总线扩展板，3.A/D采集模块，4.D/A输出模块，5.数字量输入输出模块，6.RS-422通信模块，7.RS-232通信模块，8.1553B通信模块，9.无线通信模块。
具体实施方式
如图1所示，本实用新型是一种惯组通用测试平台系统，由惯组通用测试盒和惯组通用测试软件组成；如图2所示，该惯组通用测试平台系统在应用中的外围设备包括转台系统、被测惯组、电源系统、地面计算机和打印机；所述惯组通用测试盒与被测惯组进行连接，惯组通用测试盒随被测惯组一起安装在转台系统上，通过电源系统给惯组通用测试盒供电。所述惯组通用测试软件安装在地面计算机上，和打印机相连接；通用测试软件与通用测试盒间通过无线通信的方式进行数据传输；所述的无线通信方式，包括但不限于紫蜂协议(即Zigbee，一种基于IEEE802.15.4标准的短距离、低功耗局域网无线通信协议)、无线局域网(即WLAN)等。
[一]惯组通用测试盒
所述的惯组通用测试盒由(1)嵌入式核心板1、(2)PMC总线扩展板2(PMC即PCI夹层卡，PCI Mezzanine Cards，是IEEE P1386.1规定的接口标准)、(3)A/D采集模块3、(4)D/A输出模块4、(5)数字量输入输出模块5、(6)RS-422通信模块6、(7)RS-232通信模块7、(8)1553B通信模块8、和(9)无线通信模块9组成；所述嵌入式核心板1、A/D采集模块3、D/A输出模块4、数字量输入输出模块5、RS-422通信模块6、RS-232通信模块7、1553B通信模块8和无线通信模块9均安装在PMC总线扩展板2上。惯组通用测试盒的结构框图如图7所示。惯组通用测试盒的外形结构如图8所示。
(1)所述嵌入式核心板1选用现有产品，包含嵌入式CPU、内存、固态硬盘、显卡等，具有PCI-E(即PCI Express，PCI扩展)接口、以太网接口、USB接口、GPIO接口(即General Purpose Input Output，通用输入/输出接口)和COM接口(即串行通讯端口)。该嵌入式核心板安装了嵌入式操作系统；
(2)所述PMC总线扩展板2通过嵌入式核心板1的PCI-E接口进行扩展，按照标准IEEE Std 1386-2001和IEEE Std 1386.1-2001开发，参照Single or double CMC标准，该PMC总线扩展板具有8个PMC总线扩展槽位；
(3)所述A/D采集模块3由AD转换芯片、FPGA(即现场可编程门阵列，Field－Programmable Gate Array)、隔离模块、PCI桥接芯片和PMC接口模块组成，该A/D采集模块具有32路模拟量输入通道，其数据接口为PMC标准接口(即IEEE P1386.1规定的接口标准)；
该AD转换芯片是16位模数转换芯片，选用现有产品；
该FPGA是串行配置器件，用于对AD转换芯片进行采样控制、存储和处理数据，选用现有产品；
该隔离模块是磁耦隔离芯片，选用现有产品；
该PCI桥接芯片用于将FPGA本地接口转换为PCI总线数据，选用现有产品；
该PMC接口模块实现PCI总线到PMC标准接口的转换，选用现有产品。
(4)所述D/A输出模块4由DA转换芯片、FPGA、隔离模块、PCI桥接芯片和PMC接口模块组成，具有8路模拟量输出通道，数据接口为PMC标准接口；
该DA转换芯片是16位数模转换芯片，选用现有产品；
该FPGA是串行配置器件，用于对DA转换芯片进行数据存储和处理、产生控制信号，选用现有产品；
该隔离模块是磁耦隔离芯片，选用现有产品；
该PCI桥接芯片用于将FPGA本地接口转换为PCI总线数据，选用现有产品；
该PMC接口模块实现PCI总线到PMC标准接口的转换，选用现有产品。
(5)所述数字量输入输出模块5由隔离模块、FPGA、PCI桥接芯片和PMC接口模块组成，具有32路数字量输入通道和32路数字量输出通道，数据接口为PMC标准接口；
该隔离模块是磁耦隔离芯片，选用现有产品；
该FPGA是串行配置器件，用于进行数据存储和处理、产生控制信号以及采集数字信号，选用现有产品；
该PCI桥接芯片用于将FPGA本地接口转换为PCI总线数据，选用现有产品；
该PMC接口模块实现PCI总线到PMC标准接口的转换，选用现有产品。
(6)所述RS-422通信模块6由26C31芯片、26C32芯片、隔离模块、FPGA、PCI桥接芯片和PMC接口模块组成，数据接口为PMC标准接口；
该26C31芯片是差动线路驱动器，选用现有产品；
该26C32芯片是差动线路接收器，选用现有产品；
该隔离模块是磁耦隔离芯片，选用现有产品；
该FPGA是串行配置器件，用于对DA转换芯片进行数据存储和处理、产生控制信号以及采集数字信号，选用现有产品；
该PCI桥接芯片用于将FPGA本地接口转换为PCI总线数据，选用现有产品；
该PMC接口模块实现PCI总线到PMC标准接口的转换，选用现有产品。
(7)所述RS-232通信模块7由MAX232芯片、隔离模块、FPGA、PCI桥接芯片和PMC接口模块组成，数据接口为PMC标准接口；
该MAX232芯片是用于RS-232标准串口的单电源电平转换芯片，选用现有产品；
该隔离模块是磁耦隔离芯片，选用现有产品；
该FPGA是串行配置器件，用于对DA转换芯片进行数据存储和处理、产生控制信号以及采集数字信号，选用现有产品；
该PCI桥接芯片用于将FPGA本地接口转换为PCI总线数据，选用现有产品；
该PMC接口模块实现PCI总线到PMC标准接口的转换，选用现有产品。
(8)所述1553B通信模块8选用现有产品，其接口符合PMC标准；
(9)所述无线通信模块9选用现有产品，其接口符合PMC标准。
以上所述可以看出，该“惯组通用测试盒”组成中所涉及到的各元器件，皆可以在市场中选用合适的产品；
[二]惯组通用测试软件
所述的惯组通用测试软件由<1>惯组测试管理子系统、<2>测试数据管理子系统、<3>惯组测试过程子系统和<4>用户管理子系统四部分组成；
<1>所述惯组测试管理子系统包括设备参数管理模块、接口映射管理模块、通信协议管理模块和测试流程管理模块，用于对各类惯组设备测试所涉及的设备、接口、总线和测试设置进行管理配置，实现测试平台系统的通用化；
所述设备参数管理模块，通过对被测惯组、转台设备、电源系统相关参数的选择、录入、设置，实现上述设备参数的配置管理，并支持设备参数配置文件的导入导出；
如图3所示，所述接口映射管理模块，通过将惯组通用测试盒的A/D采集模块、D/A输出模块、数字量输入输出模块等各模块的输入/输出通道同物理变量进行关联，实现对接口映射的管理配置，并且支持接口映射配置文件的导入导出；实现接口映射配置管理的步骤如下：
第一步：系统扫描硬件端口后列出系统中的硬件端口；
第二步：选择硬件端口；
第三步：选择导入接口映射配置文件或新建接口映射配置文件；
第四步：编辑变量表和映射表；
第五步：完成编辑之后可以预览接口映射；
第六步：保存接口映射配置文件，完成接口映射配置管理；
如图4所示，所述通信协议管理模块，通过对惯组通用测试盒的RS-422、RS-232、1553B、无线通信等各类总线端口的通信协议进行编辑、保存，将通信协议内容与物理变量关联对应起来，实现各种通信协议的管理配置，并且支持通信协议配置文件的导入导出；实现通信协议配置管理的步骤如下：
第一步：系统扫描总线端口后列出系统中的总线端口；
第二步：选择总线端口；
第三步：设置通信参数；
第四步：选择导入通信协议配置文件或新建通信协议配置文件；
第五步：编辑变量表和协议表；
第六步：完成编辑之后可以预览通信协议；
第七步：保存通信协议配置文件，完成通信协议配置管理；
如图5所示，所述测试流程管理模块，通过对惯组测试项目的流程、测试点、判据计算公式、报表形式等进行选择、录入、设置，实现测试流程的配置管理，并且支持测试流程配置文件的导入导出；实现测试流程配置管理的步骤如下：
第一步：选择导入或新建测试流程配置文件；
第二步：新建或修改测试流程；
第三步：设置测试点序列；
第四步：设置判据与计算公式；
第五步：设置报表形式；
第六步：保存测试流程配置文件，完成测试流程配置管理；
所述的惯组测试项目，包括但不限于速率试验、位置试验等。
所述速率试验的设置内容包括：(1)选择惯组的安装方式；(2)设置测试速率点，设定每个速率点的采样时间，以及是否动态范围速率点；(3)设置采样周期；(4)选择计算结果项，计算结果项包括标度因数、标度因数相对误差、标度因数绝对误差、标度因数正负不对称度、标度因数线性度、标度因数稳定度、速率遥测斜率、速率遥测零位、速率遥测线性度、模拟量线性度、数字量脉冲当量动态范围、极性。计算结果项先根据惯组参数设置自动设定，用户可手动修改选择；
所述位置试验的设置内容包括：(1)设置当地的纬度和海拔；(2)选择测试方法，包括六位置法、八位置法、十二位置法等；(3)设置位置序列及相应的组合体方位；(4)设置每个方位的采样时间和采样次数；(5)采样周期；(6)选择计算结果项，计算结果项包括常值漂移、随机漂移、与g有关漂移系数、零偏、零偏稳定性、零偏重复性、随机游走系数等。计算结果项先根据惯组参数设置自动设定，用户可手动修改选择；
<2>所述测试数据管理子系统包括历史数据管理模块和历史报表管理模块，用于对惯组测试的历史数据和历史报表进行管理；
该历史数据管理模块通过对保存的历史测试数据进行加载、回放、绘图、导出、生成报表等操作，实现历史数据管理；
该历史报表管理模块通过对保存的历史报表文件进行加载、打印、导出、整合等操作，实现历史报表管理；
<3>如图6所示，所述惯组测试过程子系统通过加载配置文件，对数据采集、转台系统进行控制和调度，对实时数据进行处理，实现被测惯组的测试；惯组测试的工作流程为：
第一步：系统自检；
第二步：自检通过后，用户选择测试项目；
第三步：系统进行设备与产品的初始化；
第四步：系统加载相应的接口映射配置、通信协议配置和测试流程配置；
第五步：系统启动数据采集、转台系统控制和报警模块；
第六步：系统对实时数据进行处理；
第七步：系统将数据送到用户界面进行数据显示，同时在后台进行数据存储；
第八步：完成当前测试项目后，系统生成测试报表；
第九步：用户可以选择下一个测试项目开始测试；
第十步：若完成全部测试，则停止转台系统，释放接口资源，退出测试系统；
<4>所述用户管理子系统通过添加用户、删除用户、修改密码、查询用户、设置用户权限等操作，实现对测试平台系统的用户及其操作权限的管理。
本实用新型所述的“一种惯组通用测试平台系统”，可以对多种类型的惯组设备进行测试，包括但不限于二浮陀螺、三浮陀螺、光纤陀螺、激光陀螺等。
以上仅为本实用新型的一个具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。