計(jì)算機(jī)測(cè)控技術(shù)

計(jì)算機(jī)測(cè)控技術(shù)

引言

?試驗(yàn)、測(cè)控與仿真技弟的會(huì)紹性課程

《仿真技本》、《計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)》、

《實(shí)時(shí)軟作設(shè)計(jì)》等課程的綜合

基本概念、重要理論、流行技術(shù)、思想方

法、研究成果、工程實(shí)例

測(cè)控系統(tǒng)概念、分布交互仿真理論、嵌入

懶軟件強(qiáng)整分布測(cè)

柢擬與仿真系統(tǒng)

必事統(tǒng)分析、設(shè)計(jì)和綜合為主，以軟件構(gòu)

架為王

VirtualInstrumentation-

ComputerBasedInstruments

第一章測(cè)控系統(tǒng)與分布式測(cè)控系統(tǒng)

?測(cè)控系統(tǒng)是計(jì)算機(jī)自動(dòng)測(cè)量和控制(Computer

AutomatedMeasurementandControl,CAMAC)

系統(tǒng)的簡(jiǎn)稱。它是自動(dòng)控制技術(shù)、計(jì)算機(jī)科學(xué)、

微電子學(xué)和通訊技術(shù)有機(jī)結(jié)合、綜合發(fā)展的產(chǎn)

物，是一門新興的技術(shù)。它包括各種數(shù)據(jù)采集

和處理系統(tǒng)，自動(dòng)測(cè)量系統(tǒng)，生產(chǎn)過(guò)程控制系

統(tǒng)，導(dǎo)彈、衛(wèi)星的檢測(cè)及發(fā)射控制系統(tǒng)等等,

廣泛地應(yīng)用于國(guó)防、科學(xué)研究和工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的

各個(gè)領(lǐng)域。

?測(cè)控系統(tǒng)的種類繁多，功能和規(guī)模各異,

但其基本系統(tǒng)是由各種面向過(guò)程的功能

模塊（稱為過(guò)程接口，例如A/D、D/A、

DLDO、開(kāi)關(guān)量輸入、開(kāi)關(guān)量輸出等）

通過(guò)總線相互連接，并與計(jì)算機(jī)連接而

組成的。這種基本系統(tǒng)可以單獨(dú)完成某

種自動(dòng)測(cè)量和控制任務(wù)，也可以通過(guò)計(jì)

算機(jī)網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成更大的系統(tǒng)，即分布式測(cè)

控系統(tǒng)。

分布式測(cè)控系統(tǒng)特征

?積木式結(jié)構(gòu)，各功能模塊心板隹化，使系統(tǒng)擴(kuò)展

能力增強(qiáng)。各模塊高度自治又相互配合，功能可根

據(jù)用戶需要配置，設(shè)備可增可減。

多個(gè)子系統(tǒng)、分系統(tǒng)通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)總線或通信網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成

分布式系統(tǒng)，并實(shí)現(xiàn)測(cè)控?cái)?shù)據(jù)的實(shí)時(shí)處理

處理機(jī)內(nèi)部以及各子系統(tǒng)的互連采用多總線結(jié)構(gòu)，

以提高處理速率和效率。

?采用硬件預(yù)處理機(jī)，使大部分?jǐn)?shù)據(jù)運(yùn)算處理，如數(shù)

據(jù)壓縮、工程單位轉(zhuǎn)換等均由預(yù)處理機(jī)來(lái)完成，從

而減輕主機(jī)負(fù)擔(dān)。1

?多數(shù)據(jù)流輸入，可以滿足不同類型數(shù)據(jù)接口，使分

布式測(cè)控系統(tǒng)可為多種測(cè)控任務(wù)服務(wù)。

發(fā)展趨勢(shì)

測(cè)控系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)應(yīng)從系統(tǒng)的角度著眼，

其總趨勢(shì)是向綜合、集成和開(kāi)放發(fā)展。

?測(cè)控系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)應(yīng)該是開(kāi)放的，功能應(yīng)

該是綜合的，并集成在一個(gè)系統(tǒng)之中。

對(duì)測(cè)控系統(tǒng)進(jìn)行集成技術(shù)研究，構(gòu)造基

于分布環(huán)境的標(biāo)準(zhǔn)化、模塊化、系列化、

通用化的分布式測(cè)控系統(tǒng)已成為測(cè)控系

統(tǒng)的發(fā)展趨勢(shì)。

測(cè)控系統(tǒng)誕生于本世紀(jì)的60年代，它的出現(xiàn)使人們

從事生產(chǎn)、科學(xué)實(shí)驗(yàn)、工作和生活的環(huán)境和狀況發(fā)生

了深刻的變化，其基本要素包含以下三個(gè)方面：

?L測(cè)量和采集

就是對(duì)客觀事物某一現(xiàn)象或過(guò)程的物理、化學(xué)和生

物參數(shù)進(jìn)行測(cè)量、采集、顯示和記錄。這些任務(wù)需要

各種各樣的傳感器、測(cè)量裝置和數(shù)據(jù)采集硬件系統(tǒng)來(lái)

完成。

?2,控制

就是對(duì)某一過(guò)程或試驗(yàn)對(duì)象的某些參數(shù)按預(yù)定的

要求或規(guī)律實(shí)行控制。這就需要有相應(yīng)的控制硬件系

統(tǒng)實(shí)現(xiàn)和執(zhí)行各種控制功能。

?3.計(jì)算機(jī)管理和操作'

現(xiàn)代的測(cè)量、數(shù)據(jù)采集和控制系統(tǒng)都是在計(jì)算機(jī)的

管理和操作下進(jìn)行工作的。因此，現(xiàn)代的測(cè)控系統(tǒng)通

常都配制有相應(yīng)的計(jì)算機(jī)及外設(shè)。

測(cè)控系統(tǒng)基本功能

測(cè)量和采集模擬輸入信號(hào)的功能

接受數(shù)字信息和中斷型數(shù)字信息的功能

測(cè)量脈沖量和頻率量的功能、

模擬信號(hào)輸出功能、

數(shù)字量輸出功能

脈沖量輸出功能

信號(hào)調(diào)理功能

校準(zhǔn)功能

測(cè)控系統(tǒng)基本功能（續(xù)）

?采集數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)、顯示和記錄功能

?開(kāi)環(huán)、閉環(huán)和復(fù)合控制功能

?系統(tǒng)仿真功能\

?數(shù)據(jù)回放、處理、提供圖表和報(bào)告的功能

?系統(tǒng)升級(jí)、擴(kuò)展及聯(lián)網(wǎng)功能W

系統(tǒng)工作環(huán)境的抗干擾功能

航空試驗(yàn)技術(shù)

?總體上可分為航電系展測(cè)試和非航電系

統(tǒng)測(cè)試X

?按試驗(yàn)對(duì)象可分為飛機(jī)總體試驗(yàn)、發(fā)動(dòng)

機(jī)試驗(yàn)、火控與武器系統(tǒng)試驗(yàn)、飛行控

制系統(tǒng)試驗(yàn)、液壓系統(tǒng)試驗(yàn)、燃油系統(tǒng)

試驗(yàn)、環(huán)控系統(tǒng)試驗(yàn)、機(jī)載設(shè)備試驗(yàn)等

?按專業(yè)又可分為風(fēng)洞試驗(yàn)、強(qiáng)度試驗(yàn)、

工藝材料試驗(yàn)、飛行試驗(yàn)、仿真試驗(yàn)等

?按功能又可分為科研探索性試驗(yàn)、產(chǎn)品

性能試驗(yàn)、環(huán)境與可靠性試驗(yàn)等

基于COTS的實(shí)時(shí)分布式測(cè)控系

統(tǒng)應(yīng)滿足以下竄求

?L功能需求

(1)具有實(shí)時(shí)采集和測(cè)量各種信息的能力；

(2)具有實(shí)時(shí)仿真運(yùn)算的能力；

(3)具有對(duì)被測(cè)系統(tǒng)的各種控制能力；

?(4)具有產(chǎn)生所需各種激勵(lì)信號(hào)的能力，并能根據(jù)

需要對(duì)信號(hào)實(shí)時(shí)控制；

(5)具有模擬與被測(cè)系統(tǒng)相接的其它系統(tǒng)的功能及

接口關(guān)系的能力；

(6)具有對(duì)測(cè)控?cái)?shù)據(jù)、過(guò)程的記錄分析、處理和存

檔功能，并具有自動(dòng)故障診斷的能力。

?2.結(jié)構(gòu)需求

(1)采用開(kāi)放式結(jié)構(gòu)，標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)，具

有標(biāo)準(zhǔn)網(wǎng)絡(luò)協(xié)議，標(biāo)準(zhǔn)計(jì)算機(jī)平臺(tái)、標(biāo)準(zhǔn)

總線和標(biāo)準(zhǔn)接口；

(2)能適應(yīng)多種總線標(biāo)準(zhǔn)，以便于系統(tǒng)

的集成；

?(3)應(yīng)有利于系統(tǒng)重構(gòu)；

?(4)允許擴(kuò)充和升級(jí)，以適應(yīng)可能的

型號(hào)試驗(yàn)和裝備測(cè)控要求。

?3.性能需求X

?⑴滿足實(shí)時(shí)性要求；

?(2)采用標(biāo)準(zhǔn)用戶界面；\

?(3)具有數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)分析、瞬態(tài)

與動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、繪圖、制表、報(bào)警、

產(chǎn)生報(bào)告等軟件功能；1

(4)提供二次開(kāi)發(fā)手段。

分布式測(cè)控系統(tǒng)集成的目標(biāo)

（以航空領(lǐng)域?yàn)槔?/p>

?L滿足航空測(cè)控系統(tǒng)對(duì)高速數(shù)藉采集、存儲(chǔ)、顯示

傳輸和時(shí)域及頻域處理等功能的實(shí)時(shí)性要求；設(shè)計(jì)

具有較強(qiáng)實(shí)時(shí)處理能力的分布式測(cè)控系統(tǒng)。

2.滿足航空測(cè)控系統(tǒng)對(duì)測(cè)控?cái)?shù)據(jù)的要求；建立以

測(cè)控?cái)?shù)據(jù)庫(kù)為核心，實(shí)時(shí)測(cè)控網(wǎng)絡(luò)為環(huán)境的分布式

測(cè)控系統(tǒng)，并最終實(shí)現(xiàn)試驗(yàn)數(shù)據(jù)共享。

3.滿足航空測(cè)控系統(tǒng)對(duì)系統(tǒng)集成技術(shù)的要求；構(gòu)

架通用的、具有較寬適應(yīng)范圍的硬件環(huán)境和軟件平

臺(tái)，并以此為基礎(chǔ)，根據(jù)具體的應(yīng)用背景來(lái)集成分

布式測(cè)控系統(tǒng)。

面向航空試驗(yàn)與測(cè)控的分布式

測(cè)控系統(tǒng)集成技術(shù)內(nèi)涵

?L功能集成

測(cè)控技術(shù)是航空電子綜合系統(tǒng)測(cè)試與非航

空電子綜合系統(tǒng)測(cè)試的關(guān)鍵技術(shù)，它涉及飛機(jī)

設(shè)計(jì)技術(shù)，飛機(jī)整機(jī)總裝測(cè)試技術(shù)、試飛數(shù)據(jù)

分析及飛機(jī)機(jī)上和外場(chǎng)地面綜合測(cè)試等飛機(jī)的

全壽命測(cè)試過(guò)程；將為新型主戰(zhàn)飛機(jī)、特種飛

機(jī)、直升機(jī)以及民用干線飛機(jī)的研制工作提供

可靠的技術(shù)支持與技術(shù)服務(wù)。因此，分布式測(cè)

控系統(tǒng)集成技術(shù)要解決參數(shù)測(cè)量、數(shù)據(jù)處理、

試驗(yàn)過(guò)程控制和試驗(yàn)管理等功能的集成，從而

提高航空領(lǐng)域的測(cè)試水平。

?2.結(jié)構(gòu)集成

在結(jié)構(gòu)上為了能適應(yīng)各種規(guī)模的測(cè)控任務(wù)

的需求，要研究解決各類硬件模板的集成以及

在異構(gòu)和分布環(huán)境下設(shè)備的互連、數(shù)據(jù)通信和

設(shè)備互操作等問(wèn)題。根據(jù)具體的應(yīng)用規(guī)模，分

布式測(cè)控系統(tǒng)的集成在結(jié)構(gòu)上可分為三個(gè)層次,

即工程師站級(jí)集成、子系統(tǒng)級(jí)集成和系統(tǒng)級(jí)集

成。

?3.信息集成

?為了使分布式測(cè)控系統(tǒng)能夠協(xié)調(diào)工作，必

需建立一個(gè)內(nèi)部可以操作的運(yùn)行環(huán)境，使各部

分能及時(shí)地獲得所需的信息。因此要把測(cè)控過(guò)

程中的有關(guān)信息以數(shù)據(jù)庫(kù)為核心集成起來(lái)，構(gòu)

成集成信息系統(tǒng)，其核心就是測(cè)控?cái)?shù)據(jù)庫(kù)。

?4,集成環(huán)境

今后測(cè)控系統(tǒng)的總趨勢(shì)是向數(shù)字化，綜合化和

標(biāo)準(zhǔn)化發(fā)展，在使用中要求具有實(shí)時(shí)性，靈活

性，可擴(kuò)性，可移植性，推廣采用工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)軟

件包。在軟件設(shè)計(jì)中考慮到確保數(shù)據(jù)的完整性,

易于建