某型飛機武器通道總線檢測儀的設計

韓兆福，楊建新，楊明緒，李偉康

（海軍航空工程學院青島校區(qū)，山東青島266041）

某型飛機武器通道總線檢測儀的設計

韓兆福，楊建新，楊明緒，李偉康

（海軍航空工程學院青島校區(qū)，山東青島266041）

為解決某型飛機武器通道總線傳輸線路的性能檢測，提高傳輸?shù)目煽啃裕兄屏宋淦魍ǖ揽偩€檢測儀；檢測儀通過兩塊1553B總線接口板分別模擬總線控制器和終端，采用Lab Windows/CVI軟件開發(fā)平臺，基于總線消息結(jié)構(gòu)定義、消息包的設置以及雙定時器中斷控制技術，實現(xiàn)了便于模擬數(shù)據(jù)包發(fā)送接收和比較的雙余度總線線路自動檢測功能；結(jié)果表明，該檢測儀能夠?qū)ξ淦魍ǖ揽偩€傳輸線路的故障進行有效診斷和定位，且技術先進，性能優(yōu)越，極大地提高了維修保障效率。

火控總線；檢測儀；設計

0 引言

某型飛機武器通道通過機載導彈指揮儀來控制每個掛架上導彈武器的投放，采用軍用1553B總線進行控制，為了增加導彈指揮儀對導彈武器投放控制的可靠性，導彈指揮儀主機到每個掛點之間采用雙通道總線控制，其物理連接主要包括耦合器、端接器、總線電纜和掛架上的電連接器等，從故障產(chǎn)生的機理來看，上述總線傳輸線路中的所有部件都是可能的故障點，只要其中的任意一個部件失效，就有可能引起總線傳輸?shù)氖?。目前，部隊列裝的某型飛機還未配備武器通道總線一線檢測設備。在外場，對武器通道總線的檢查通常是加掛導彈模擬器，模擬導彈發(fā)射指揮儀與導彈之間的通訊來判斷總線傳輸?shù)募夹g狀態(tài)，如果出現(xiàn)故障，專業(yè)人員無法判斷雙通道中哪一路出現(xiàn)故障，更無法對故障進行定位，給部隊的技術保障帶來困難，制約了部隊戰(zhàn)斗力的生成。為此，研制了武器通道總線檢測儀，有效解決了上述問題的困擾。

1 功能設計

某型飛機武器通道總線檢查儀主要用于對某型殲擊轟炸機機載武器通道、吊艙通道和雷達通道1553B數(shù)據(jù)總線傳輸情況的檢查，并實現(xiàn)各通道故障余度的故障定位。

2 總體設計

某型飛機武器通道總線檢查儀主要包括硬件和軟件兩部分，其總體結(jié)構(gòu)圖如圖1所示。

圖1 總線檢查儀總體結(jié)構(gòu)圖

2.1 硬件集成

某型飛機武器通道總線檢查儀的硬件部分主要包括便攜式加固計算機、兩塊1553B總線接口卡（每塊提供2個1553B總線通道）和一塊數(shù)字I/O采集模塊，以及全套電纜。全套電纜共7根，分別是2根BC端電纜、4根各檢測點對應的RT端電纜和自檢電纜等，其中每根RT端電纜包含有航空插頭、線式耦合器、終端負載和編碼插頭。自檢電纜和RT端電纜在靠近總線檢查儀的一端連接有編碼插頭，用以區(qū)分各個電纜和檢測的連接狀態(tài)。

（1）便攜式加固計算機?？偩€檢查儀采用機箱結(jié)構(gòu)為上翻蓋方式的便攜式加固計算機，便于外場使用，其參考圖片如圖2所示。該計算機的機殼采用高強度鑄鋁合金鑄造而成，從元器件到結(jié)構(gòu)部件都采取了嚴格的減震抗振措施，具有很強的減震抗振能力，具有好的電磁兼容性能。

（2）1553B總線接口卡。由于各檢測段不能同時檢測，且各檢測段都存在A和B 2個通道，如果總線檢查儀一次只能檢查一個通道的工作情況，則存在A和B通道檢測切換的問題，而且操作起來也比較麻煩。因此，為了滿足同時檢測兩個通道的設計要求，總線檢查儀包含了兩塊1553B總線接口卡，其中一塊作為A和B 2個通道的BC，另一塊作為A和B 2個通道的RT。2塊1553B總線接口卡之間的連接關系如圖14所示。因此，實際檢測時，存在2個檢測回路，分別檢測A和B 2個1553B總線傳輸通道。由于2塊1553B總線接口卡的總線接口插座是完全一樣的，為區(qū)分2個通道，兩塊1553B總線接口卡總線接口應做明顯的標記，其中插座1A，2A為藍色標記，插座1B，2B為紅色標記，相應的電纜也要做同樣的標記。

圖2 便攜式加固計算機示意圖

1553B總線接口卡擬選用天津8357所的HT-6301，每塊含有2個獨立1553B總線通道，與計算機的接口為PCI總線。

（3）數(shù)字I/O采集模塊。一般插于計算機插槽中的采集卡與外界連接的接口形式都是扁平式的，如DB9，DB25，DB37，這種接口方式固定不牢靠，連接比較麻煩，不太適合外場使用。如果添加轉(zhuǎn)換電纜連接到航空插頭，連接將變得比較復雜，改造也比較麻煩。最終選用美國國家儀器公司的USB-6501采集模塊，考慮到外場的使用和檢查儀的整體布局，將USB-6501采集模塊固定于加固機內(nèi)部，通過其改造的USB電纜直接連接到主板上，無需經(jīng)過加固機后面的USB接口，同時減少了一個槽位。其信號的輸入通過航空插頭連接到模塊的連接器上即可。

（4）BC端電纜。對于武器通道來說，由于機上10A電纜和10B電纜的長度固定，同時考慮到與總線檢查儀總線接頭的匹配問題，采用BC端電纜來完成10A和10B電纜到總線檢查儀的轉(zhuǎn)接和加長。BC端電纜連接在總線接口卡1（作為BC）的插座1A和1B與被測線路之間，同時解決連接接口的匹配問題。

吊艙通道的情況和武器通道基本相同，BC端電纜直接與原來吊艙顯控器對接的總線接頭對接即可；對于雷達通道來說，由于該總線上的所有終端的總線接口形式相同，需要兩個相同的BC端電纜；導彈指揮儀的10A插座型號為DK-621-0440-4P，10B插座型號為DK-621-0440-4S，而總線接口板的接口插座型號為BJ77。BC端電纜的兩端必須選擇與它們相對應型號的插頭，否則無法實現(xiàn)總線信號的傳輸。具體的連接方法為將原先連接到導彈指揮儀主機ZJ1-9C的10A，10B插座的總線電纜與BC端電纜上的10A，10B插座；BC端電纜上的1A，1B插頭分別連接到總線檢查儀上的1A，1B插座。

（5）RT端電纜。RT端電纜連接在被測線路和總線檢查儀的總線接口卡2（作為RT）的插座2A和2B之間，實現(xiàn)總線的延長，檢測段和電纜的識別。

由于機翼下懸掛梁上的總線接口與最遠的耦合器的距離超過了6 m，且懸掛梁到總線檢查儀的距離有7 m，如果中間沒有耦合器，會影響到檢測效果。因此，在靠近懸掛梁上的總線接口處需要增加一組總線耦合器，以延長總線，保證總線的正常傳輸?？偩€耦合器有盒式和線式兩種，其中盒式耦合器體積稍大，便于實驗室使用；線式耦合器，體積較小，可以很方便地串聯(lián)在電纜中，且不影響電纜的外觀。在該電纜中，將采用線式耦合器，由于耦合器是三通形式的，其中兩個端口用于總線的延長，另一個端口必須連接終端負載，否則將會影響總線的傳輸。

（6）自檢電纜。在使用總線檢查儀對機上1553B總線傳輸線路檢查前，必須確?？偩€檢查儀自身能正常工作，通過連接自檢電纜，并運行總線檢查儀檢查軟件，觀察自檢情況。自檢電纜連接在兩塊1553B總線接口卡之間，其中插頭1A與插座1A對接，插頭1B與插座1B，插頭2A與插座2A對接，插頭2B與插座2B對接，完成自檢狀態(tài)時的總線傳輸。

2.2 軟件設計

總線檢查儀應用軟件將多個功能相似的模塊合并到一個面板進行設計，形成一系列分層面板模塊，其面板組織圖如圖3所示，主要Splash面板和主界面，主界面采用標簽面板，包括消息包設置面板（包括BC消息包面板和RT消息包面板）、線路檢測面板（包括自動檢測面板和手動檢測面板）、檢測數(shù)據(jù)面板、輔助排故面板和關于系統(tǒng)面板。采用模塊化設計，方便應用軟件的設計和多人合作開發(fā)。

圖3 總線檢查儀面板組織圖

（1）軟件界面設計。主要有標題欄、累計使用時間顯示區(qū)、標簽面板顯示區(qū)、檢查儀硬件工作狀態(tài)指示區(qū)和退出按鈕等組成。

標題欄：武器通道總線檢查儀。

累計使用時間顯示區(qū)：顯示總線檢查儀累計使用的時間。

標簽面板區(qū)：總線檢查儀應用軟件的主顯示區(qū)，采用的標簽面板形式，從左到右依次是線路檢測面板（包括自動檢測面板和手動檢測面板）、消息包設置面板（包括BC消息包設置面板和RT子地址數(shù)據(jù)設置面板）、檢測數(shù)據(jù)面板、輔助排故面板和關于系統(tǒng)面板。

檢查儀硬件工作狀態(tài)指示區(qū)：主要顯示總線檢查儀所用的兩塊1553B總線接口板和數(shù)字I/O接口模塊的工作狀態(tài)。

（2）控制流程設計。首先顯示Splash面板，并完成1553B接口卡和數(shù)字I/O卡自檢和初始化，然后在主界面完成相應的選擇控制，依據(jù)操作標簽面板，選擇相應的操作內(nèi)容。其中消息包數(shù)據(jù)的設置有模擬產(chǎn)生或讀取此前保存過的消息包數(shù)據(jù)文件兩種方法，這兩種方法產(chǎn)生的消息包數(shù)據(jù)可隨時進行修改；線路檢測可分為自動和手動兩種方式。在多點檢測的基礎上，通過輔助排故可獲得下一步的排故措施。

（3）Splash面板設計。Splash畫面主要顯示總線檢查儀上蓋面（設備名稱、研制單位和分院科研標志）和上蓋打開時的正面圖片，同時在左下角顯示機內(nèi)2塊1553B接口板和USB-6501的自檢和初始化過程。如果每塊板卡自檢不成功，則彈出相應的提示對話框。

（4）自檢及初始化。通過采集獲取數(shù)字采集模塊的產(chǎn)品類型，如果產(chǎn)品類型不正確，則給出警告提示“數(shù)字采集模塊的設置被修改或刪除”；通過獲取數(shù)字采集模塊的序列號，如果序列號不正確，則給出警告提示“數(shù)字采集模塊USB6501沒有連接”；通過設置數(shù)字采集模塊端口1，如果數(shù)字采集模塊端口1設置不成功，則給出警告提示“數(shù)字采集模塊USB6501端口1設置不成功”；通過執(zhí)行開始采集任務命令，如果開始采集任務命令執(zhí)行不成功，則給出警告提示“開始采集任務命令出錯”。一旦給出警告提示，就說明USB-6501自檢及初始化不成功，USB-6501將無法完成后面的實時采集任務。為了便于用戶了解該軟件的其他內(nèi)容，在給出警告提示的同時，還給出是否“繼續(xù)”的提示，供用戶選擇。

（5）自動檢測設計。線路自動檢測主要通過BC端定時器循環(huán)依次發(fā)送A通道BC→RT，A通道RT→BC，B通道BC→RT，B通道RT→BC消息包數(shù)據(jù)，其面板如圖4所示，以藍色背景顏色表示當前的通道和發(fā)送方向，同時實時比較RT端接收到的數(shù)據(jù)，一旦消息包中的數(shù)據(jù)出現(xiàn)任何不一致時，在右邊的檢測結(jié)果中以紅色前景顏色顯示當前通道的發(fā)送方向故障。

（6）手動檢測設計。線路手動檢測主要通過手動設置所要檢測的通道和發(fā)送方向，以及時間間隔。通過設置時間間隔，“手動-自動”選擇開關，“發(fā)送-停止”按鈕，消息包的傳送方向的操作，可完成相應的設置，自動檢查被檢測段A和B 2通道的傳輸情況。同時實時比較RT端接收到的數(shù)據(jù)，并將檢測結(jié)果顯示在右下角區(qū)域的檢測結(jié)果區(qū)中。一旦消息包中的數(shù)據(jù)出現(xiàn)任何不一致時，在右下角區(qū)域的檢測結(jié)果中以紅色前景顏色顯示當前通道的發(fā)送方向故障。

3 結(jié)束語

某型飛機武器總線檢測儀的研制，極大提高了該型飛機導彈火控系統(tǒng)總線傳輸線路性能檢測的效率和速度，對于提高飛機的戰(zhàn)斗力具有非常重要意義。經(jīng)部隊試用證明，該檢測儀工作穩(wěn)定可靠，操作簡便，易于維護，不僅滿足了航空兵部隊息化精確保障要求，而且稍作改動可擴展?jié)M足部隊其他主戰(zhàn)飛機，滿足了現(xiàn)代戰(zhàn)爭對航空裝備技術保障能力的需要。

［1］熊華剛，王中華.先進航空電子綜合技術［M］.北京：國防工業(yè)出版社，2009.

［2］支超有.機載數(shù)據(jù)總線技術及其應用［M］.北京：國防工業(yè)出版社，2009.

［3］陳保社，劉恒，蔡昱.某型自行火炮水平角速度傳感器智能檢測儀設計［J］.電子設計工程，2012，20（8）:40－42.

〔編輯利文〕

TP273

B

10.16621/j.cnki.issn1001-0599.2016.12.53