基于VXI 總線虛擬儀器技術的破片測速系統研制與應用

劉宏偉

（江蘇自動化研究所，江蘇 連云港 222006）

和工業等領域相比，兵器測試領域對測試系統綜合性能有著更高層次要求，如何研制高性能的破片測速系統已成為研究重點之一，可以巧用VXI 總線虛擬儀器技術，優化創新破片測速系統研制，使其在實際應用精準測破片飛行速度，包括分布規律，優化完善武器裝備，降低破片測速強度的同時提升破片測速工作效率與質量。

1 基于VXI 總線虛擬儀器技術的破片測速系統硬件研制與應用

1.1 選擇VXI 總線虛擬儀器技術平臺

在信息化時代作用下，VXI 總線虛擬儀器技術高速發展，各類虛擬儀器總線平臺應運而生，其合理化選擇直接關系到破片測速系統硬件研制以及應用成效，需要根據破片測速系統性能指標，圍繞具體化硬件研制原則，進行規范化選擇。在數據高效傳輸等要求作用下，虛擬儀器總線平臺選擇集中到PXI、VXI 兩個方面，在對比、分析下，發現VXI 作用下的模塊功能更加多樣化，VXI 總線虛擬儀器技術應用到破片測速系統硬軟件研制中具有較高的可行性。

1.2 計算機與VXI 機箱、自檢子系統

設計人員要在明確破片測速系統硬件研制要求的基礎上以VXI 總線虛擬儀器技術為基點科學制定硬件研制方案，即嵌入式與外掛式計算機設計方案。前者將VXI 機箱、VXI 模塊有機銜接，合理設計應用到VXI主機箱零槽內部的嵌入式控制器，位于VXI 背板總線上面，順利實現主機箱、計算機二者間數據高速傳輸。后者是借助GPIB 總線連接VXI 零槽、外部計算機，包括MXI 總線、IEEE1394 總線，在破片測速系統實際運行中各具優勢，在綜合分析基礎上采用IEEE1394 總線控制模式，優化升級應用其中的主控計算機，最大化提升VXI 總線虛擬儀器技術作用下的破片測速系統綜合性能。在此基礎上，VXI 機箱、自檢子系統二者合理設計也至關重要，圍繞研制的破片測速系統通道數、擴充性，科學設計有著較高性價比的VXI 機箱，要具有較高的兼容性，具備過流保護、過熱保護等功能，合理設計應用其中的自檢子系統，能夠動態化精準檢查VXI采集模塊運行狀態等。

1.3 VXI 高速同步采集卡

在研制過程中，設計人員要客觀剖析戰斗部靶場破片測速多方面要求，采集卡通道采樣頻率等，采用適宜的方法科學研制VXI 高速同步采集卡，能夠在同一時間內以最快的速度采集來自不同靶柵的各類型高速模擬信號，實時傳輸到對應的計算機中，進行一系列操作，比如處理信號、分析頻譜、計算破片總個數。在此過程中，設計人員要以VXI 總線虛擬儀器技術為基點，深化VXI 高速同步采集卡研制，對靶柵模擬信號劃分多個單元，每個單元包含4 路模擬信號，在相互作用下形成單板，隔離各單板中各數據采集通道的同時實現隨機配置，確保各通道同步采集數據的同時也能單獨進行數據采樣。在此基礎上，設計人員要根據具體化設計技術要求，科學設計VXI 高速同步采集卡整體結構、功能作用等，設計的模塊要具有即插即用、單獨屏蔽、電磁兼容等功能，模塊屏蔽外殼能夠順利接地。單板中的幾個數據采集通道同時享用一個接口資源，實現單板、功能模塊二者一一對應。在研制高速同步數據采集卡中，要合理設計基于采集模塊的各電路，比如，A/D 轉換器電路、校準電路、總線接口電路，優化設計單板結構中的時鐘發生器單元、觸發信號單元等，借助接口EPLD準確讀取破片測速中的采樣數據，包括單板VXI 總線地址譯碼等。在設計EPLD 接口中，設計人員要規范化設計模擬信號處理單元，對輸入的模擬信號進行必要的隔離等操作，降低噪聲等對其干擾性的同時促使高速模擬信號高質量傳輸到研制的單板結構中，劃分FPGA 功能結構，設計A/D 轉換數據接口，有效控制通道運行狀態，提升高速同步采集卡單板以及破片測速系統整體性能。此外，設計人員針對性研制單板A/D 數據采集通道、VXIbus 二者間的接口EPLD，促使高度同步數據采集卡單板采集通道運行工作得到合理協調，在發揮多層次功能中提升VXI 總線虛擬儀器技術下破片測速系統硬件質量。下面圖1 便是高速同步數據采集卡單板結構示意圖。

圖1 高速同步數據采集卡單板結構示意圖

2 基于VXI 總線虛擬儀器技術的破片測速系統軟件研制與應用

2.1 系統軟件整體結構

在VXI 總線虛擬儀器技術作用下，破片測速系統軟件研制是體現在上層控制等方面，和研制的硬件相互作用，同步高速采集破片測速中的數據，進行合理化處理以及分析的同時準確計算破片測試參數，再對各方面結果進行綜合處理與統計分析。在此基礎上，設計人員先要以硬件設計為出發點，科學設計破片測速系統軟件整體結構，再劃分并設計軟件模塊，在實現模塊功能作用中呈現軟件研制價值。在設計軟件整體結構中，設計人員要對軟件整體結構進行科學化劃分，結合不同模塊之間海量信息數據輸入以及輸出關系，明確軟件各模塊之間的數據傳輸方式，實現破片測速中試驗數據采集、處理等一體化，科學選擇應用到破片測速系統研制中的操作系統、開發平臺，促使系統軟件整體結構研制更加有效。

2.2 系統軟件模塊

設計人員要圍繞基于VXI 總線虛擬儀器技術的破片測速系統軟件整體結構研制，科學研制對應的模塊，比如，數據采集模塊、專用數據處理模塊、系統自檢模塊。設計人員要在系統設置模塊作用下測試數據采集具體參數，以高速同步數據采集卡為基點，合理研制數據采集模塊，使其在實際應用中能動態化采集、處理、濾波數據，避免測試數據受到干擾，及時將其存入對應的磁盤，為系統軟件其他模塊對其進行有效處理做好鋪墊，在研制系統控制模塊中，設計人員要在破片測速系統初始化的基礎上進行系統設置等，使其在實際應用中能夠高效控制破片測速試驗工作，開展系統軟件運行。在此基礎上，設計人員要堅持具體化研制原則，科學設計通用信號處理模塊、測試統計結果分析模塊等，使其在測速破片系統軟件實際應用中高效發揮作用，確保破片測速數據更加精準。圖2 是破片測速系統軟件模塊間測試數據傳輸結構圖。

圖2 模塊間測試數據傳輸結構圖

3 結語

總而言之，在研制過程中，設計人員要多層面把握VXI 總線虛擬儀器技術特征，結合破片測速系統運行情況以及破片測速精準度，通過多樣化可行的路徑科學應用VXI 總線虛擬儀器技術，規范化設計破片測速系統，促使測試工作開展，使破片測速系統處于高效運轉中，在發揮具體化作用中保障破片測速質量的同時縮短測速時間，提升戰斗部破片測速綜合能力以及戰斗力。