舰载武器系统外部环境模拟设备研制

发布时间：2020-07-26 15:44

【摘要】：随着计算机技术在测试领域内的应用,发展通用综合测试系统,已成为新型武器测试技术发展的主要方向。武器系统综合化程度不断提高,其功能和性能也越来越强。因此创建一个适合于新型武器系统的外场试验环境是困难的,鉴于客观条件的复杂性和不确定性的影响,困扰外场试验成功的主要因素有:周期性长,效率低,成本大。仿真试验在一定程度上可以规避这些缺点,并且使试验可行。目前世界上军事强国已广泛采用仿真试验方式对新型的武器系统进行测试。本文对舰载武器系统的外部环境进行了介绍,分析了外部环境模拟设备在武器系统研制过程的需求性。于此同时,该设备的软件系统是在Windows XP系统下使用Visual C++6.0进行研究和设计。本模拟系统有三方面的优势:1,使型号的测试变得方便、易行、简单、灵活;2,排除了在进行人工操作过程中的人为误差因素的影响,提高了测试的精度和可靠性;3,缩短了整个测试周期。本论文中所设计的外部环境模拟设备是通过RS-422A数据串口板、航空总线1553B板卡、10/100M双冗余网卡,数字-自整角机(DSC)转化模块,I/O板卡,32通道D/A板卡以及信号放大模块等硬件设备对武器系统的外部环境进行模拟仿真并且与被测设备进行信号传输和通讯。RS-422A数据串口板发送四路串口数据用来模拟导航台信息接口、局部基准导航信息,按照指定的串口数据协议与被测系统进行数据通信。航空总线1553B板卡用来模拟武器系统中1553B总线与武器系统进行通信。双冗余网卡用来模拟导航接口、时统接口、作战系统接口,按照网络数据报文格式与被测系统进行数据通信,并且能够显示被测系统发送的数据。数字-自整角机(DSC)转化模块用来模拟舰上的计程仪中对水航速和平台罗经中艏向角、纵摇角和横摇角。I/O数据有两个用途,第一个用途是用来作为数字-自整角机的输入信号;第二个用途是用来模拟舰上的电磁兼容设备和火力兼容设备。32通道的D/A板卡用来输出32路模拟信号,然后经过信号调理达到被测系统的要求,模拟信号需要按照正弦信号、方波信号、三角波信号和任意值的形式输出。武器系统在工作过程中面对着较恶劣的工作环境,数据通讯的稳定性以及实时性就显得尤为重要,在研发调试过程中,必须能够比较真实的模拟舰船在实战工程中的信号信息,并且对系统的可靠性和抗干扰能力进行有效的评估。同时考虑到被测系统的潜在需要和系统升级需要,外部环境模拟系统的硬件系统的设计流出了一定的冗余量。最后,对本文所设计的外部环境模拟设备进行测试和联调,通过测试结果和数据表明,该模拟系统各项功能正常,性能指标均符合相关的要求且满足较长时间的连续工作。
【学位授予单位】：哈尔滨工程大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：U674.703.5
【图文】：

1553B 板卡：符合 GJB289A-97《数字式分时制指令/响应型多路传输数据总规定；1 个双冗余通道；支持直接耦合、变压器耦合；可以软件设置工作于 BM、RT 模式；支持 windows 等操作系统； D/A 板卡：输出 32 路模拟信号； 数/模转化芯片：实现四路数字-自整角机转换 I/O 开关量板：输入输出 I/O 开关量信号； 配置可刻录 DVD 光驱2.4.2 外部环境模拟设备硬件系统原理图及说明外部环境模拟设备主要有两部分构成，第一部分是 PCI 总线便携式工业控制计机，工业控制计算机内部配有 422 全双工多串口卡，双冗余 10/100M 双冗余网卡、15航空总线板卡、I/O 板卡和 D/A 板卡等 PCI 总线板卡。第二部分是自研的信号适配信号适配箱内部配有 4 路 DSC 数字-自整角机转化芯片、32 路模拟信号放大模块和供电源模块。外部环境模拟设备的硬件原理框图如图 2.1 所示。

业控制计算机的选型、冗余网卡的选型、1553B 总线板卡的/O 板卡的选型，隔离功率驱动变送器的选型、4 路 DSC 模块计部分包括信号适配箱外形的设计、DSC 模块的设计和供电选型拟设备选型时主要考虑三个方面，第一方面是要保证外部环和性能指标均能够满足要求；第二方面是要保证整个系统能个方面是考虑经济能力。为此所选的硬件板卡尽量选用军品控制计算机作为外部环境模拟设备的软件运行平台和控制核和可扩展性。根据整个系统的硬件技术要求，便携式工业控为：支持主频≥1GHz，内存≥512M，硬盘≥40G，配置可刻录工业控制计算机的型号是 Apollo-170L。此型号的便携式工：12 个 PCI，PCI-E，ISA 扩展槽，双核主频 2.8G、2G 内存、示屏。所选工业控制计算机实物图如图 3.1 所示。

图 3.2 信号适配箱实物图左侧面板部件主要包括与被测设备连接的 6 个航空插头接口，包括 1 个火力兼容接口连接器、1 个电磁兼容设备接口连接器、1 个计程仪接口连接器、1 个平台罗经连接器、2 个模拟信号输出接口连接器等转接插座。底板用于固定装在信号适配箱中的 4 块 DSC 板、32 个模拟信号放大模块和 1 个模块。DSC 板和电源模块用螺丝固定在底板上，模拟信号放大模块安装在固定在底的标准 DIN35 导轨上。信号适配箱的机械制图如图 3.3 所示。

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