一种基于GLink总线的惯性平台测试系统

技术领域

本发明涉及一种惯性平台测试设备，尤其涉及GLink总线的高精度惯性平台测试设备及其实现方法。

背景技术

现有惯性平台系统测试设备，通常采用基于1553B总线的设计方案。通过指令响应型通信方式与惯性平台系统进行通信。

现有惯性平台系统测试设备，采用传统的1553B总线，通信速率只有1Mbps，通信速率低；现有惯性平台系统测试设备，通信介质通常采用同轴电缆，抗干扰能力弱。随着惯性技术的不断发展，惯性平台测试设备通信方式正在由传统的1553B总线，升级为GLink总线通信方式；现有基于1553B总线的惯性平台测试设备无法覆盖GLink总线的惯性平台测试工作，存在测试覆盖性低的问题。现有惯性平台测试设备，只能在弹上电源供电时候，通过1553B总线实现地面升压加温控制，不具备地面电源单独供电时地面升压加温控制功能。现有惯性平台测试设备磁盘容量通常只有1T～2T，容量小，无法满足一套出厂前所有测试项目的测试数据存储需要。因此，现有惯性平台系统测试设备，无法满足新型惯性平台系统测试需求。

发明内容

本发明的技术解决问题：克服现有惯性平台测试设备的不足，提出一种基于GLink总线的惯性平台测试系统，提高了惯性平台系统的测试覆盖性，提高了惯性平台系统地面测试工作效率。

本发明的技术解决方案：一种基于GLink总线的惯性平台测试系统，包括：工业控制计算机、直流稳压电源、数据管理服务器、环境参数监测装置、报警装置、交换机、时间累加器；直流稳压电源给惯性平台系统提供稳定电压直流电源；数据管理服务器用来备份惯性平台系统的测试数据；环境参数监测装置负责采集温度、湿度、运动参数和姿态参数；时间累加器用于记录设备总通电时间、评估设备使用寿命及可靠性信息；

其中，工业控制计算机、直流稳压电源、数据管理服务器、环境参数监测装置、报警装置均连接到交换机，组成局域网；直流稳压电源与被测惯性平台系统的供电电缆连接，工业控制计算机与被测惯性平台系统之间采用GLink总线通信、串口通信；

工业控制计算机通过GLink总线向惯性平台系统发送自检指令、自动配电、自标定、初始对准、飞行导航、自动关机非周期性控制指令，以及惯性数据查询、监测数据查询、平台状态信息查询、导航结果查询周期性查询消息指令；工业控制计算机通过GLink总线接收从惯性平台系统返回的自检信息、标定结果、对准结果、惯性数据、监测数据、平台状态信息；

工业控制计算机通过串口向惯性平台系统发送握手指令、加温控制指令、温度参数查询指令；工业控制计算机通过串口返回惯性平台系统的握手回复数据、温度参数；

工业控制计算机通过交换机接收环境参数监测装置发送的环境温湿度数据，以及测试系统的姿态、速度、位置数据；

工业控制计算机实时判断惯性平台系统的监测数据，当监测数据超出预设阈值时，通过交换机给报警装置发送报警指令，报警装置发出声光报警信号。

进一步的，所述工业控制计算机与被测惯性平台系统之间还通过1553B总线进行通信；

工业控制计算机通过1553B总线向惯性平台系统发送自检指令、自动配电、自标定、初始对准、飞行导航、自动关机非周期性控制指令，以及惯性数据查询、监测数据查询、平台状态信息查询、导航结果查询周期性查询消息指令；工业控制计算机通过1533B总线接收从惯性平台系统返回的自检信息、标定结果、对准结果、惯性数据、监测数据、平台状态信息。

进一步的，所述的工业控制计算机采用PXI、PXIe、CPCI混合插槽的工控机机箱，配置工业控制板卡包括GLink总线数据采集卡、1553B总线数据采集卡、计数器卡、多功能串口卡；

其中，工业控制计算机通过PXIe背板总线与GLink总线数据采集卡连接，GLink总线数据采集卡通过光缆与惯性平台系统连接，建立GLink总线通道，实现GLink通信功能；

工业控制计算机通过CPCI背板总线与1553B总线数据采集卡连接，1553B总线数据采集卡通过同轴电缆与惯性平台系统连接，建立1553B总线通道，实现1553B总线通信功能；

工业控制计算机通过CPCI背板总线与多功能串口卡连接，多功能串口卡通过双绞屏蔽线电缆与惯性平台系统连接，建立串口通信通道，实现串口通信功能；

工业控制计算机采用PXIe总线与计数器卡连接，计数器卡通过双绞屏蔽线电缆与惯性平台系统连接，计数器卡测量惯性平台系统的数字频标，用于判断惯性平台系统的数字频标是否满足精度要求。

进一步的，在惯性平台测试过程中，工业控制计算的GLink总线数据采集卡配置为NC控制站点，惯性平台配置为NT远端站点，工业控制计算机与惯性平台系统建立了点对点的GLink总线通信方式；

其中，工业控制计算机将GLink总线数据采集卡初始化为NC模式；工业控制计算机为GLink总线数据采集卡配置由站点NT发送到站点NC的周期性查询消息指令，包括惯性数据、监测数据、状态信息、导航结果指令；工业控制计算机根据被测试惯性平台系统的测试需要，为GLink总线数据采集卡配置由站点NC发送到站点NT的非周期性控制指令，包括自检指令、自动配电、自标定、初始对准、飞行导航、自动关机指令。

进一步的，所述的直流稳压电源，负责将市电输入转换成惯性平台系统所需的DS0V～40V、地面0V～40V、地面0V～65V三路直流稳压电源输出；直流稳压电源具备TCP/IP网络通信功能，能够配置IP地址，并通过交换机与工业控制计算连接；

工业控制计算机通过交换机给直流稳压电源发送电源参数设置指令、电源输出控制指令、电源参数查询指令，分别实现设置直流稳压电源的输出电压、保护电压上下限和保护电流上下限功能，电源输出程序控制功能以及电源输出实时监测功能。

进一步的，所述的数据管理服务器具备TCP/IP网络通信功能，通过交换机与工业控制计算机连接；通过用户名密码方式对数据管理服务器中的数据进行访问控制，实现数据安全管理；其中，工业控制计算机将惯性平台系统的测试数据存储在数据管理服务器中。

进一步的，所述的环境参数监测装置包括温湿度计、MEMS惯性导航系统，温湿度计用于监测环境温湿度数据，MEMS惯性导航系统用于监测基于GLink总线的惯性平台测试系统的运动数据，包括姿态、速度、位置数据，为平台数据分析提供辅助监测数据。

进一步的，所述的报警装置工业控制计算机在惯性平台系统测试过程中，当出现平台转动超速、仪表温度超温、任一被控仪表电气参数超出阈值范围时，工业控制计算机通过TCP/IP网络给报警装置发送报警信号；报警装置发出声光报警信号，指示惯性平台系统测试出现异常。

进一步的，基于本发明所述的惯性平台测试系统，提供一种基于GLink总线的惯性平台测试方法，包括以下步骤：

S1、惯性平台测试系统通市电，工业控制计算机开机，数据管理服务器、环境参数监测装置上电，直流稳压电源上电自检无输出，报警装置上电，交换机上电，时间累加器开始累加通电时间；

S2、惯性平台测试系统工作，GLink数据板卡完成初始化、参数配置，控制直流稳压电源输出，惯性平台系统开始工作，报警装置指示灯指示正常状态；

S3、GLink总线数据采集卡、1553B总线数据采集卡、计数器卡开始工作，采集惯性平台的惯性数据、监测量数据、频标数据，给惯性平台系统发送加温控制指令、自动配电控制指令；

S4、工业控制计算机根据通信协议解析惯性数据、监测数据、状态信息、导航结果，保存到本地磁盘和数据管理服务器中；工业控制计算机实时判读监测量数据、状态信息，如果惯性平台转动超速、监测量异常，就通过交换机给报警装置发送报警信号，报警装置发出声光报警；

S5、测试结束后，工业控制计算机给惯性平台系统发送自动关机指令，给直流稳压电源发送断开输出指令。

本发明与现有技术相比的优点在于：

(1)本发明在PXIe总线架构计算机基础上，通过模块化设计，搭建了一种基于GLink总线的惯性平台测试设备，能同时满足了惯性平台系统GLink总线和1553B总线地面测试需求，现有惯性平台测试设备只能通过1553B总线与平台系统通信，本发明提高了惯性平台系统测试覆盖性。

(2)本发明采用的惯性平台测试设备通信速率高达2.5Gbps，而现有惯性平台测试设备通信速率只有1Mbps，比较而言，本发明惯性平台测试设备通信速率更高。

(3)本发明惯性平台测试设备采用GLink总线，物理介质选用光纤，与现有设备相比具有更强的抗干扰能力。

(4)本发明惯性平台系统测试设备，具备地面加温控制功能，解决惯性平台系统地面热待机测试过程中，弹上不供电时通过RS484串口进行地面加温控制、温度监测、温控参数装订等功能，相比现有惯性平台测试设备缩短了发射准备时间。

(5)本发明惯性平台系统测试设备，具备数据管理服务器，可以存储多套惯性平台系统研制阶段的所有测试数据，相比现有惯性平台测试设备具有更大的存储空间。

(6)本发明具有环境参数监测功能，可以记录测试环境中温湿度、角运动、线运动等信息，而现有惯性平台测试设备缺少此功能。

(7)本发明具备频标测量功能，可以用于惯性平台频标信息的测量，而现有惯性平台测试设备缺少此功能。

附图说明

图1为本发明的系统结构组成示意图；

图2为本发明的信息流示意图；

图3为本发明的工作流程图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步说明：

本发明提出了一种基于GLink总线的惯性平台测试系统，实现了惯性平台系统通过GLink总线、1553总线进行地面测试功能。如图1所示为本发明的系统组成，主要由以下模块组成：工业控制计算机、直流稳压电源、数据管理服务器、环境参数监测装置、报警装置、交换机、时间累加器。

工业控制计算机采用PXI、PXIe、CPCI混合插槽的工控机机箱，配置工业控制板卡包括GLink总线数据采集卡、1553B总线数据采集卡、计数器卡、多功能串口卡。

其中，工业控制计算机通过PXIe背板总线与GLink总线数据采集卡连接，GLink总线数据采集卡通过光缆与惯性平台系统连接，建立GLink总线通道，实现GLink通信功能。工业控制计算机通过GLink总线向惯性平台系统发送自检指令、自动配电、自标定、初始对准、飞行导航、自动关机等非周期性控制指令，以及惯性数据查询、监测数据查询、平台状态信息查询、导航结果查询等周期性查询消息指令。工业控制计算机通过GLink总线接收从惯性平台系统返回的自检信息、标定结果、对准结果、惯性数据、监测数据、平台状态信息等结果。

其中，工业控制计算机通过CPCI背板总线与1553B总线数据采集卡连接，1553B总线数据采集卡通过同轴电缆与惯性平台系统连接，建立1553B总线通道，实现1553B总线通信功能。工业控制计算机通过1553B总线向惯性平台系统发送自检指令、自动配电、自标定、初始对准、飞行导航、自动关机等非周期性控制指令，以及惯性数据查询、监测数据查询、平台状态信息查询、导航结果查询等周期性查询消息指令。工业控制计算机通过1533B总线接收从惯性平台系统返回的自检信息、标定结果、对准结果、惯性数据、监测数据、平台状态信息等结果。

其中，工业控制计算机通过CPCI背板总线与多功能串口卡连接，多功能串口卡通过双绞屏蔽线电缆与惯性平台系统连接，建立串口通信通道，实现RS-485/RS-422/RS-232总线通信功能。本实施例中，工业控制计算机通过RS-485总线向惯性平台系统发送握手指令、加温控制指令、温度参数查询指令。工业控制计算机通过RS-485总线返回的惯性平台系统握手回复数据、温度参数等。

其中，工业控制计算机采用PXIe总线与计数器卡连接，计数器卡通过双绞屏蔽线电缆与惯性平台系统连接，计数器卡测量惯性平台系统的数字频标，用于判断惯性平台系统的数字频标是否满足精度要求。

工业控制计算机通过交换机接收环境参数监测装置发送的环境温湿度数据，以及设备的姿态、速度、位置等运动数据。

工业控制计算机实时判断惯性平台系统的监测数据，当监测数据超出预设阈值时，通过交换机给报警装置发送报警指令，报警装置发出声光报警信号。

工业控制计算机通过交换机给直流稳压电源发送电源参数设置指令、电源输出控制指令、电源参数查询指令，分别实现设置直流稳压电源的输出电压、保护电压上下限和保护电流上下限功能，电源输出程序控制功能以及电源输出实时监测功能。

本发明实施例中的工业控制计算机，使用NI公司的18槽位PXIe/PXI/CPCI/CPCIe混合插槽工控机机箱、PXIe总线计数器卡、网络通信卡、航天大道公司的GLink总线数据采集板卡、Altadt公司的1553板卡，ADVANTECH(研华)公司的串口卡、并使用加固显示器，联想公司的键盘鼠标实现输入输出操作。

本发明实施例中的直流稳压电源采用Keysight(安捷伦)公司的N5746A、N5747A型号直流稳压电源，数据管理服务器采用Synology(群晖)公司DS1821+企业级NAS网络存储服务器，环境参数监测装置采用康宝莱公司的工业级有线温湿度记录仪和北京三驰惯性技术公司的微型惯组，报警装置采用派特莱公司的报警装置，交换机采用TP-LINK公司工业级交换机，时间累加器采用库伯勒公司械式时间累加器。

本发明实施例中的环境参数监测装置包括温湿度计、MEMS惯性导航系统，温湿度计用于监测环境温湿度数据，MEMS惯性导航系统主要用于监测基于GLink总线的惯性平台测试系统的姿态、速度、位置等运动数据，为平台数据分析提供辅助监测数据。

本发明实施例中，直流稳压电源负责将220V/50Hz的市电输入转换成惯性平台所需的DS28V、地面28V、地面56V三路直流稳压电源输出。DS28V电源电压输出，在0V～40V连续可调节；地面28V电源电压输出，在0V～40V连续可调节；地面56V电源电压输出，在0V～65V连续可调节。直流稳压电源具备TCP/IP网络通信功能，能够配置IP地址，并通过交换机与工业控制计算连接。

进一步的，在惯性平台测试过程中，工业控制计算的GLink总线数据采集卡配置为NC控制站点，惯性平台配置为NT远端站点，工业控制计算机与惯性平台系统建立了点对点的GLink总线通信方式。

其中，工业控制计算机将GLink总线数据采集卡初始化为NC模式；工业控制计算机为GLink总线数据采集卡配置NT->NC(表示由站点NT发送到站点NC)周期性查询消息指令，包括惯性数据、监测数据、状态信息、导航结果指令；工业控制计算机根据被测试惯性平台系统测试需要，为GLink总线数据采集卡配置NC->NT(表示由站点NC发送到站点NT)非周期性控制指令，包括自检指令、自动配电、自标定、初始对准、飞行导航、自动关机指令。

本发明中的基于GLink总线的惯性平台测试设备与惯性平台系统之间的信息流示意图如图2所示。

本发明实施例中的工业控制计算机与惯性平台系统之间通过GLink总线、1553B总线、RS-485总线进行连接。工业控制计算机通过GLink总线和1553B总线给惯性平台系统发送控制指令，惯性平台系统通过GLink总线和1553B总线给工业控制计算机发送惯性数据和监测数据。工业控制计算机通过RS-485总线给惯性平台系统发送地面升压加温控制指令。工控机实时判断惯性平台系统监测数据，当出现超出预设阈值时，通过交换机给报警装置发送报警指令，报警装置发出声光报警信号。工控机通过交换机与数据管理服务器连接，将平台测试数据存放在数据管理服务器上备份。工控机通过交换机连接环境参数监测装置，负责采集温度、湿度、运动参数和姿态参数。

如图3所示，基于本发明所述惯性平台测试系统，提供一种基于GLink总线的惯性平台测试方法，包括步骤：

S1、惯性平台测试系统通市电，工业控制计算机开机，数据管理服务器、环境参数监测装置上电，直流稳压电源上电自检无输出，报警装置上电，交换机上电，时间累加器开始累加通电时间；

S2、惯性平台测试系统工作，GLink数据板卡完成初始化、参数配置，控制直流稳压电源输出，惯性平台系统开始工作，报警装置指示灯指示正常状态；

S3、GLink总线数据采集卡、1553B总线数据采集卡、计数器卡开始工作，采集惯性平台的惯性数据、监测量数据、频标数据，给惯性平台系统发送加温控制指令、自动配电控制指令；

S4、工业控制计算机根据通信协议解析惯性数据、监测数据、状态信息、导航结果，保存到本地磁盘和数据管理服务器中；工业控制计算机实时判读监测量数据、状态信息，如果惯性平台转动超速、、监测量异常，就通过交换机给报警装置发送报警信号，报警装置发出声光报警；

S5、测试结束后，工业控制计算机给惯性平台系统发送自动关机指令，给直流稳压电源发送断开输出指令。

进一步的，本发明实施例中，一种惯性平台一体化实时测试系统包括以下步骤：

步骤1、惯性平台测试系统上电，完成所有硬件初始化(包含计算机初始化和通信板卡初始化)和软件初始化(如全局变量初始化、CRC校验表初始化等)，激活上述所有模块；

步骤2、完成初始化后，界面操控模块中将显示当前惯性平台所处的工作状态，并等待用户进行控制指令操作；

步骤3、用户根据测试需求，分别选择相应的测试任务模板；测试任务的执行状态，测试指令是否成功发出、是否被响应、指令完成状态等都会在界面操控模块中有完整的显示；

步骤4、用户根据界面操控模块的显示，可以加载其它测试模板；如若完成测试任务，则退出测试系统；

步骤5、在上述(1)～(4)的任何过程中，测试任务调度模块负责整个测试任务的流程，实时数据采集模块、实时通信模块会将数据发送给故障检测与文件管理模块，故障检测模块实时监控并判断测试任务如若有严重异常发生，该模块将自动实行紧急措施，并存储当前所有状态数据和操作步骤，文件管理模块存储惯性平台的测试运行状态与测试数据。

本发明虽然已以较佳实施例公开如上，但其并不是用来限定本发明，任何本领域技术人员在不脱离本发明的精神和范围内，都可以利用上述揭示的方法和技术内容对本发明技术方案做出可能的变动和修改，因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化及修饰，均属于本发明技术方案的保护范围。