檀　虎，王　林，王保华，李　鹏，康　狄

(西北机电工程研究所，陕西 咸阳　712099)



【装备理论与装备技术】

某牵引高炮武器系统检测装置的设计与实现

檀虎，王林，王保华，李鹏，康狄

(西北机电工程研究所，陕西 咸阳712099)

设计并实现了一种使用简单、维护方便、扩展性强的高炮武器系统检测装置。通过对现有检测装置的优缺点分析，该装置硬件采用模块化设计方法，利用一种嵌入式PC标准结构作为硬件基础，外扩时序控制和接口控制等功能模块；软件设计采用分层框架模式，底层软件和应用层软件独立设计，能够内通交互。与武器系统对接试验表明，该检测装置能够很好地完成对武器系统的检测，易携带、易操作、易扩展，为该牵引高炮武器系统维修保障和其他检测装置的设计提供了依据。

检测装置；武器系统；模块化设计；维修保障

在现代化的装备保障体系中，维修保障与故障检测处于一个相当重要的地位[1]。随着科技的发展和应用的扩展，某牵引高炮武器系统已不能满足新形势下信息化战争的需求，对其信息化、智能化的提升显得尤为关键，同时也要求其配套和维修保障设备跟上时代的步伐，对检测装置也提出了新的需求。

目前的武器装备领域，检测装置已有了一定的研发成果。郭军伟等人利用虚拟仪器技术和数据库技术设计了一种新型高炮跟踪系统综合性能检测装置[2]，赵栋等人设计一种用于现场检测通信设备的远端检测模块[3]，朱欣颖基于PC104开发了一套用于检测随动和供输弹机的火炮性能检测系统[4]，但是检测装置只能检测某一项或多项单体状态，难以实现一套检查装置完成对全武器系统的检测；且多数装置过于庞大、复杂，在检测和故障诊断时需要具备一定经验积累的维护人员。

针对如上问题，以某牵引高炮武器系统为例设计并实现了一种系统级的检测装置。采用模块化设计思路，利用分层结构进行软件实现，具有可测试项多、易携带、易操作、易扩展等优点。

1　系统概述

检测装置以实用性、便携性和扩展性为设计原则。利用一种嵌入式PC标准结构作为硬件的设计基础，外扩不同模块，完成时序控制、接口控制，使其能够对外提供无极性RS485串口、CAN总线接口、USB接口、网口等一系列接口。采用底层软件和应用层软件独立设计、内通交互的模式，保证了其实用性和扩展性。

检测装置作为系统级的保障设备，能够分别完成对武器系统内火力系统和火控系统的检测。当检测火力系统时，模拟“火控系统”生成相应的交互数据发送给火力系统，并接收、显示火力系统的回报状态，以完成对火力系统和火控系统的功能、性能和接口的检测，如表1所示。

表1　检测装置检测项统计表

2　系统设计

2.1硬件组成与工作原理

检测装置采用模块化设计，由液晶显示器、操控按键、信息处理模块、接口控制模块、电源管理模块组成，其组成框图如图1。

图1　检测装置系统组成框图

机箱设计为加固型手持式结构，在便携和方便操作的基础上综合考虑内外模块的布置；液晶显示器主要用于人机界面和数据的显示，采用10.4″彩屏，分辨率为1 024×768；由8个按键按照左右平均分布的方式布置在显示器两侧，完成检测装置所有操作。

信息处理模块是检测装置的主控核心模块，采用高性能、低功耗的Intel处理器，完成对多通道数据的处理、存储、显示等功能。接口控制模块利用PCI-E总线控制器为收发控制核心，通过具有极性纠正功能的RS485串口收发器件和成熟的CAN总线收发器件完成RS485串口收发和CAN总线收发功能。电源管理模块采用多级变换级联设计，将外部直流电源降压、滤波后进行系统供电使用[5]。

检测装置通过输入电源DC28V为系统检测装置各部件需要的直流电源，信息处理模块协同接口控制模块与火控系统或火力系统进行信息交互，液晶显示器显示交互信息并提供人机交互界面。系统检测装置的系统原理框图如图2所示。

图2　检测装置工作原理框图

2.2软件框架与软件流程

2.2.1软件框架

系统软件采用底层软件和应用层软件独立设计、内通交互的软件框架模式[6]，使两层软件可以单独调试与测试，加快了软件开发的速度；同时，在外部接口模式和通信方式不变的情况下，仅修改应用层软件就可以进行功能扩展，增加了系统的可扩展性。其软件框架示意图如图3所示。

图3　检测装置软件框架示意图

按照软件框架结构，检测装置软件流程包含底层软件流程和应用层软件流程。其两个流程可以单独运行调试，通过内部通信交互接口进行数据传输交互，具体如图4所示。

图4　检测装置软件流程

2.2.2底层软件流程

在完成系统上电初始化后，底层软件侦听是否有接收数据。当有数据至检测装置接口控制模块时，进行数据格式判断，若接收的数据格式为协定的格式时，将从内通接口发送来的数据放入缓存区，并调用定时发送子程序将缓存区数据定时发送；若接收的数据格式非协定的格式时，将接收到的数据放入至缓存区内，并通过内通接口发送至应用层软件。

2.2.3应用层软件流程

应用层软件完成接口、界面和缓存区初始化后，根据界面虚拟按键的选择进行被检测系统判断。当选择检测火力系统时，进入“模拟‘火控系统’”子界面；当选择检测火控系统时，进入“模拟‘火力系统’”子界面。

在子界面中完成表1中相应检测项的选择，并根据弹出界面进行相应设置。应用层软件根据选择和设置情况进行数据模拟，并按照通信协议进行发送数据格式整理，随后将生成数据发送给内通接口，同时更新界面的相应显示。

同时，当内通接口中有数据接收的时候，按照通信协议进行解析，更新界面中相应的显示内容。

3　系统实现

3.1内通数据格式

接口控制模块在接收到数据时首先完成数据格式的判断，以确定是外部接收到的数据还是应用层软件通过内通接口外发的数据。具体格式结构如表2所示。

若接收到的数据为0xaa、0x55开头的4字节数据格式时，接口控制模块按照后两位字节定义的数据长度将数据存入缓存区，等待后续的定时发送。

表2　内通数据格式定义

3.2应用程序

应用程序以VisualC++为软件开发基础，结合多窗口界面优化第三方类库BCGControlBar进行界面设计与开发。BCGControlBar是一款较为专业的MFC扩展库，其拥有300多个扩展类，可以很轻松的丰富和美化界面；同时，以MFC的扩展库的形式存在，可以快速的融入到C++的开发和代码编写中，极大地简化了人机交互界面的设计，缩短了开发周期[7]。

应用程序使用模块化方式实现，包含人机界面模块、接口模块、数据处理模块等3个模块。人机界面模块包含状态选择界面、“模拟‘火控系统’”子界面、“模拟‘火力系统’”子界面和5个参数选择界面，完成界面显示和人机交互功能；接口模块完成接口初始化和数据收发线程的调用和处理；数据处理模块完成相应数据的生成、整理和解析功能。其结构框图如图5所示。

图5　应用程序结构框图

3.3试验测试

经装调现场验证，该检测装置体积小、质量轻，可手持操作；接口灵活方便，可实现无极性的RS485接口进行数据传输，传输正确率超过99%，另外，人机交互界面清晰、分区明确，数据显示方式多样，便于观察。图6为检测装置向火力系统发送目标航路数据界面。

图6　检测装置向火力系统发送航路数据

利用总体测试装置采集分系统状态位和数据位状态，并与检测装置发送数据进行对比验证，结果显示其功能、性能满足表1中所有检测项的需要，其部分性能测试结果如表3所示。

表3　部分性能测试结果对比

当系统进行外场试验时，火控系统和检测装置分别向火力系统发送航路数据，使用逆解法完成火控系统解算精度检测，结果显示其具有该项检测功能。且当分系统分处两地试验时，检测装置可以完成对系统内分系统的模拟，完成相关的功能、性能检测。解算精度检测结果如表4所示。

表4　解算精度检测结果对比

4　结束语

本文设计的检测装置能够有效地解决因测试项目繁多而引起的测试装备种类繁琐、操作复杂等问题。基于模块化设计的检测装置具有接口无极性、易携带、易操作、易扩展等特点，为装备维修保障和其他检测装置的设计提供了依据。

[1]梁庆林.装备维修管理与故障处理系统EMFS设计与实现[D].长沙：国防科学技术大学,2009.

[2]郭军伟，司凯威，王忠勇,等.基于LabVIEW的高炮跟踪系统检测装置[J].火炮发射与控制学报,2010,31(3):95-98.

[3]赵栋，程远增，高庆.某自行高炮无线通信系统模拟与检测系统[J].四川兵工学报,2010,31(6):34-36,51.

[4]朱欣颖.某火炮性能检测系统的研究[D].西安：西安工业大学,2012.

[5]胡海风.多总线检测装置的研究与设计[D].太原：中北大学,2010.

[6]刘颖.便携电台测试仪软件设计与实现[D].成都：电子科技大学,2011.

[7]刘琨，史晓锋.机载多源飞行数据采集系统[J].空中交通管理,2010(9):11-14.

(责任编辑周江川)

DesignandImplementationofTestEquipmentonaTractionAntiaircraftWeaponsSystem

TANHu,WANGLin,WANGBao-hua,LIPeng,KANGDi

(NorthwestInstituteofMechanicalandElectricalEngineering,Xianyang712099,China)

Portableandscalabletestequipmentofatractionantiaircraftweaponssystemwasdesignedandimplemented.Byanalyzingtheadvantagesanddisadvantagesofexistingtestequipment,themodularizationapproachwasutilizedinthedesignofthisdevice.Thefunctionmodules,suchastimingcontrolandinterfacecontrol,wereattachedtoastandardembeddedPCconstitutedframework.Thesoftwarewasdesignedtobehierarchicalframeworkstructure,wherethesubstratesoftwareandapplicationsoftwarewereindependentlydesignedbutinternallycommunicated.Thefieldexperimentshowsthatthetesterperformswellfortestingontractionantiaircraftweaponssystem,anditscharacteristicslikeportable,scalableandeasily-operated,whichlaysagoodfoundationformaintenancesupportandothertesters’design.

testequipment；weaponssystem；modularization；maintenancesupport

2016-04-20；

2016-05-10

檀虎(1986—)，男，工学硕士，工程师，主要从事电气总体技术研究。

10.11809/scbgxb2016.09.017

format:TANHu,WANGLin,WANGBao-hua,etal.DesignandImplementationofTestEquipmentonaTractionAntiaircraftWeaponsSystem[J].JournalofOrdnanceEquipmentEngineering,2016(9):71-74.

TJ06

A

2096-2304(2016)09-0071-04

本文引用格式：檀虎，王林，王保华，等.某牵引高炮武器系统检测装置的设计与实现[J].兵器装备工程学报，2016(9):71-74.