下一代国防军工自动测试技术

2016-08-22 15:02:44来源: eefocus
  航天、航空、船舶、兵器等国防军工领域中很多项目都离不开测试技术,与商用测试相比,国防电子装备的测试技术复杂性提高,其特殊性导致利用通用测量仪器很难达到测试指标。如何来满足国防军工自动化高精度、高速度和高密度的需求?下一代国防军工领域的测试技术应该是什么? 


  首先,让我们回顾一下电子测量仪器发展历史。到目前为止,我们可将其总结为四代:第一代是模拟式;第二代为数字式;第三代是智能式,这基于微处理器芯片,GPIB总线标准,PC-DAQ等;第四代是虚拟仪器,很重要的标志是VXI/PXI/ LXI 仪器总线标准的确立。 

  再来看看仪器总线发展的历史,从 70 年代提出,后成为IEEE488 标准的 GPIB;到1992批准为IEEE-1155-1992 标准的VXI;到1997年由NI公司发布,1998 年成立系统联盟的PXI;直到2005 年推出,众多主流厂商加入联盟,至今被称为下一代国防自动化测试最为关注的LXI,另外,2002 年提出了合成仪器(SI)的概念,它是一个可重复配置的系统,能够通过标准化接口连接一系列硬件单元和软件组件,使用各种处理技术进行信号生成或测量工作。不难 
看出,未来测试技术的发展正向数字化、宽带化、高精度、软件化、智能化、集成化、多功能化、电路专用化、误差分析模型化、测试系统模块化、高稳定性方向发展。正如西安电子科技大学测控工程与仪器系任获荣教授所称:先进电子测量仪器是各种高科技的综合。 

  国防电子装备的测试技术需求相对较高,这主要与其六个阶段的不同要求相辅相成:在设计论证阶段,需要在实物实现之前进行预先验证,降低项目风险;研制阶段中,要进行调试测试和联调测试,对系统进行优化;生产阶段中,要考虑部件测试、工位测试和出厂测试,以保证参与组装设备达标;在使用维护阶段,需要进行装备内建测试装置、现场维护测试、使用效能评估等等重要测试;在退役处理阶段也要必须进行作战使用性能评估。面对数据采集在国防应用中更精准、更快速、更小巧和高密度、更便宜的新要求,由此可见,国防电子装备的测试需要一种能够提供开放的数据接口、能快递适应变化、更灵活软件构架、更高通用性的专用测试系统来接受挑战。常用的数据采集有PCI、USB、GPIB、PXI、LXI,而LXI合成仪器最有助于建立更小粒度的测试系统,具有一定成本优势,更符合国防测试的新要求。 

  短短三年LXI技术已经成为了主流技术之一。在美国市场,GPIB、PXI、LXI 以是三足鼎立了。测试和测量行业的领导者共同发起的LXI联盟是因为认识到以太网所提供的能力是其它接口无法达到的。当初LXI的建立就是利用以太网简化系统集成和增强其测试能力,专家和厂商都意识到了,未来的LXI 市场的良性竞争将会极大地增大成本优势。LXI 是一种联通性体系结构,其中每一类产品都有其特定需要。由于LXI提供没有限制的节点数、距离和带有时间戳的数据,从而可实现分布式的同步测量,LXI的应用日益广泛。例如对于航天领域中,联网仪器能简化繁琐的资产管理任务,并实现自动化,自动查询和识别使其很容易在网络上跟踪仪器型号、序列号、固定版本、上次校准时间和下次校准时间。 

  目前,中国已建成了许多使用LXI仪器的系统,尤其在国防军工领域。例如中国航天系统的一个用户,在复杂的热真空测试系统应用中LXI同步和控制数百台电源。此系统中,电源周期性接通和断开,模拟因卫星对太阳方向的改变,以及太空中随时间变化的热负载。只有采用LXI标准以太网来构建系统才得到了对优化的效果,简化了接线,使查错、同步和控制变得容易。LXI 接口分A、B、C 类,多台LXI B级仪器间微妙量级的时间同步对国防系统中精确的时钟同步具有特殊意义,例如火箭发射的瞬间。另外,除测试系统外,很多厂商都在这个市场积极致力于开发LXI 仪器。 

  例如美国安捷伦科技有限公司开发了一系列L X I 时代数字万用表, 最新技术遍及 Agilent 34410A 的方方面面,不但有极大地速度改进,还增强了测试性能,完全符合LXI 标准;美国吉时利公司的 Keithley 3700 是基于 TSP和LXI技术的七位半高密度数据采集系统,有13 中测试功能,充分解决了传输带来的速度瓶颈;最值得一提的是,我国自主研发企业的代表普源精电公司在 LXI 技术发展中也起到了关键作用。Rigol 推出的几种LXI 产品如DS1000B 系列数字示波器是国内第一台符合LXI C类标准的数字示波器等,为中国国防军工行业提出了应对解决方案,例如通过雷达信号与环境信号仿真,配合任意波和无缝互联功能,另外还可以模拟环境噪声信号,实现方式是仿真雷达信号间的工作环境,可以用其独特的无缝互联功能。另外还有多路激光驱动信号的仿真等,证明了中国企业完全可以自主设计、制造并产业化世界先进水平的测试测量仪器,是行业内可以学习的榜样之一。 

  未来的LXI测试测量将如何发展?有三大趋势引领着测量测试的未来:首先,建立系统时间至关重要。没人能有充分的时间建立繁琐的系统,工程师们往往供不应求,通过LXI,就无需把宝贵的资源用于在PC 中安装专门的I/O 卡及适配器、接上昂贵的特种电缆或配置仪器上。LAN工具更能自动发现和配置任务,而且成本低廉,随时可用。有时间识别功能的LXI A 类和B 类仪器用时间戳和时间记录,可获得对系统定时前所未有的可视能力,能更好地优化系统。有时间识别功能的仪器允许测试工程师同步通道,重建时间序列,以能通过鉴别空闲时间、稳定时间和延迟来优化系统吞吐量。同时也能简化系统的支持和维护。第二,执行速度是关键参数。对建立生产、设计验证和多通道数据采集测试系统集成商来说,执行速度是测试系统的一项关键参数。以太网的速度消除了集中式单处理器系统中仪器至控制器的数据流量和处理器瓶颈。对大多数测试系统来说,测试系统速度大多是由仪器测量速度决定,而不是I/O速度。LXI仪器是智能仪器,有能力执行其它体系结构所不能完成的很多任务。分布式并行体系结构可以提高系统性能。 
智能仪器的能力加上LXI 定义的通信协议就构成了更有效的体系结构。 

  可识别时间的LXI B 类和A 类仪器及系统备用事件记录,可以帮助工程师清晰得到指定仪器的操作时间、查错和优化。第三,仪器下载代码日益普及。LXI 的可下载脚本、状态调用和对等通信等特征完全适合应用。不需要仪器和控制器间的运行时间和I/O 流量,代码就可以直接下载到仪器。除加载仪器控制任务外,还能提高系统速度和简化系统软件设计。对系统集成者来说,可极大提高其实用性和价值。LXI 对等通信或群播通信及触发可在无控制器干预下进行初始化,直接的脚本执行使众多功能更加强大。 

  可见,下一代的国防军工测试测量技术LXI正助力系统集成工程师们迎接着新的挑战。测试系统设计师必须改进系统设置时间、速度和吞吐量以及特定分析要求。目前,测试测量领域正朝着集成化、虚拟化、自动化、国产化的趋势发展,我们期待着越来越多的国产化厂商适应最新的挑战,各大厂商不断推出类似设计的产品,加速LXI 市场的市场优势。 

关键字:下一代  国防军工  自动测试技术

编辑:什么鱼 引用地址:http://www.eeworld.com.cn/Test_and_measurement/article_2016082216871.html
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