航天器動力學(xué)環(huán)境試驗綜合測試系統(tǒng)的設(shè)計

1.4 綜合測試系統(tǒng)設(shè)計的關(guān)鍵技術(shù)

航天器動力學(xué)環(huán)境試驗綜合測試系統(tǒng)的研制，以下的幾項技術(shù)中需要得到滿足：

（1） 動力學(xué)綜合測試系統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計、結(jié)構(gòu)組成、靈活配置技術(shù)：

（2） 綜合測試系統(tǒng)高速數(shù)據(jù)同步采集技術(shù)；

（3） 大容量的數(shù)據(jù)實時傳輸技術(shù)；

（4） 高速的數(shù)據(jù)存儲技術(shù)；

（5） 滿足使用要求的各種數(shù)據(jù)處理技術(shù)：

2 航天器動力學(xué)環(huán)境試驗綜合測試系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)

航天器動力學(xué)環(huán)境試驗綜合測試系統(tǒng)研制的宗旨是在較低成本上的工程化設(shè)計、縮短綜合測試系統(tǒng)的開發(fā)時間，把風(fēng)險降低到最低限度，因此在硬件體系的設(shè)計中必須采用國際上最先進的、成熟的工業(yè)標準，以保持功能模塊的兼容性，直接吸收現(xiàn)代科技的發(fā)展帶來的成果；軟件設(shè)計應(yīng)大量采用應(yīng)用軟件框架，最大限度地適應(yīng)系統(tǒng)規(guī)模、參數(shù)等的變化。

航天器動力學(xué)環(huán)境試驗綜合測試系統(tǒng)由硬件平臺和軟件系統(tǒng)這兩大部分構(gòu)成。硬件平臺的選擇，是由所采用的測試系統(tǒng)結(jié)構(gòu)來決定的。具體的說，動力學(xué)綜合測試系統(tǒng)結(jié)構(gòu)包括控制方式、總線系統(tǒng)配置、分布式機箱結(jié)構(gòu)、多總線復(fù)合體系結(jié)構(gòu)等。軟件系統(tǒng)是測試系統(tǒng)的核心，包括軟件（即驅(qū)動程序、軟面板）運行環(huán)境和面向測試的應(yīng)用軟件。

集成化測試系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)是組建測試系統(tǒng)的核心技術(shù)，包括測試系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、硬件平臺、軟件系統(tǒng)框架選擇等。選擇通用硬件平臺和通用軟件框架，是建立通用動力學(xué)測試系統(tǒng)的一個良好途徑，本文的論述主要集中在硬件層面。

3 航天器動力學(xué)環(huán)境試驗綜合測試系統(tǒng)硬件系統(tǒng)結(jié)構(gòu)選擇

目前在技術(shù)上比較成熟、市場上得到廣泛應(yīng)用的儀器總線平臺分為VXI總線和PXI總線[4]。

VXI技術(shù)作為開放式的總線技術(shù)，體現(xiàn)了標準化、模塊化、系列化、通用化的系統(tǒng)要求。開放式結(jié)構(gòu)能實現(xiàn)系統(tǒng)資源、軟件資源、硬件資源共享。系統(tǒng)通道易于升級、擴充，適應(yīng)各種場合的需要，方便地重組系統(tǒng)，并且能夠適應(yīng)計算機技術(shù)和集成技術(shù)的發(fā)展，采用計算機技術(shù)、集成技術(shù)的最新成果，保持系統(tǒng)的先進性和兼容性，提高系統(tǒng)測試的準確度和可靠性。
PXI總線技術(shù)除了具有類似于VXI總線技術(shù)的許多特點以外，同時具有數(shù)據(jù)傳輸率更高、小型化、價格更便宜

（低檔系統(tǒng)通常比VXI系統(tǒng)便宜一萬美元以上，中高檔系統(tǒng)價格相差小一些）的優(yōu)點，同時PXI總線較VXI總線更具有可以和計算機直接相連的優(yōu)勢。但是PXI總線技術(shù)出現(xiàn)的時間比較短，在技術(shù)層面上還有待完善，同時缺乏儀器領(lǐng)域內(nèi)部最有影響廠家的充分支持，產(chǎn)品的品種還不夠豐富，缺乏強有力的技術(shù)支持，因此，目前使用PXI總線技術(shù)組建滿足航天器動力學(xué)環(huán)境試驗要求的高精度大中規(guī)模的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)在技術(shù)上還存在一定的困難和風(fēng)險。

綜合VXI總線技術(shù)和PXI總線技術(shù)的上述特點，通過對目前國內(nèi)外組建航天器動力學(xué)環(huán)境試驗測試系統(tǒng)所采用的總線技術(shù)進行的分析與研究，在本系統(tǒng)中使用VXI總線技術(shù)作為組建動力學(xué)集成化綜合測試系統(tǒng)硬件平臺的基礎(chǔ)，以減少組建系統(tǒng)的困難與風(fēng)險，同時在應(yīng)用軟件系統(tǒng)設(shè)計時間盡量采用軟件獨立于硬件平臺的設(shè)計原則，保持對PXI總線技術(shù)發(fā)展的跟蹤，待PXI技術(shù)發(fā)展更加成熟并且具備條件以后，動力學(xué)綜合測試系統(tǒng)能夠方便地進行硬件平臺移植。

4 航天器動力學(xué)環(huán)境試驗綜合測試系統(tǒng)硬件平臺設(shè)計

硬件平臺是測試系統(tǒng)結(jié)構(gòu)最基本的組成部分，組建測試系統(tǒng)必須實現(xiàn)標準化、模塊化、系列化設(shè)計體制，使硬件平臺建立在高度標準化和模塊化的結(jié)構(gòu)上才能降低開發(fā)成本，縮短系統(tǒng)開發(fā)時間，確保系統(tǒng)的長期可用性。航天器動力學(xué)環(huán)境試驗綜合測試系統(tǒng)硬件平臺采用具有雙處理器的主控計算機和VXI機箱組成測試單元的結(jié)構(gòu)。其中VXI測試總線機箱中內(nèi)置一個零槽控制器用于管理VXI測試模塊之間的協(xié)調(diào)以及同步；主控計算機通過內(nèi)置于計算機中的PCI-1394轉(zhuǎn)換卡、IEEE1394通訊電纜、零槽控制器與VXI測試機箱各種模塊相連，實現(xiàn)與VXI測試機箱的快速數(shù)據(jù)傳輸以及通訊管理工作。在測試過程中，VXI總線機箱通過A/D轉(zhuǎn)換器完成動力學(xué)響應(yīng)數(shù)據(jù)的采集，所有的采集數(shù)據(jù)通過VXI總線以及IEEE1394聯(lián)接線實時傳送到主控計算機，由主控計算機完成數(shù)據(jù)處理分析、數(shù)據(jù)存儲和實時顯示等任務(wù)。