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1、硕士论文基于高速以太网的弹道综合测试系统研制 摘要。删燃 高新武器研究的深入对弹道测试的数字化和综合集成化提出了更高的要求,现有弹 道测试系统功能分散、参测设备相互独立、数据处理仍需人工参与,已经不能满足当前 科研工作的需要。针对这一现状,展开了基于高速以太网的弹道综合测试系统研制工作, 旨在建立分布式、网络化的弹道综合测试平台,将内弹道、中间弹道、外弹道以及终点 弹道不同阶段的测试任务结合起来,通过数字化的处理方法对试验数据进行汇总和分 析,得出试验结果的综合性评价。 以系统的可靠性、可扩展性和数据传输的实时性为原则,采用了分层分布式结构, 通过以太网组建测试网络,为层间的数据交换提供了传输
2、信道。根据不同的功能定位, 将弹道综合测试系统进行了细分,结合系统的拓扑结构,对系统的硬件平台实现进行了 说明。对基于摄影测试技术的弹体弹道姿态测量方法作了详细的阐述并对弹体姿态测量 原理进行了优化,在现有摄影测试系统的基础上,提出了全新的数字化图像数据判读方 法。通过建立统一的时间和空间基准,并结合坐标转换等相关算法,实现了各阴影照相 站测试结果的整合。在软件设计方面,采用了模块化的设计思路,从功能需求、程序结 构和流程以及模块间的数据传输方案等方面对主要软件模块进行了详细的规划,并设计 了系统界面。 系统建成后,将极大的提高弹道试验的效率和自动化水平,对科研能力的拓展具有 十分重要的意义。
3、 关键词:弹道综合测试,以太网总线,分布式系统,网络化测试,摄影测试,姿态识 别,图像数据判读,空间基准 A b s t r a c t T h ei n t e n s i v es t u d yo fh i g h - t e c hw e a p o mp u tf o r w a r dh i g h e rr e q u i r e m e n ti nd i g i t a l i z i n ga n d c o m p r e h e n s i v ei n t e g r a t i o no fb a l l i s t i ct e s t ,t h ee x i s
4、 t i n gs y s t e m f u n c t i o ns c a t t e r e d ,e q u i p m e n t s i n d e p e n d e n tf r o m e a c ho t h e r , d a t ap r o c e s s i n gs t i l ln e e d sa r t i f i c i a lp a r t i c i p a t i o n ,c o u l dn o t m e e t m en e e d so fc u r r e n tr e s e a r c h A c c o r d i n gt ot
5、 h i ss i t u a t i o n , t h ed e v e l o p m e n to fb a l l i s t i c i n t e g r a t e dm e a s u r e m e n ts y s t e mb a s e do nh i g h - s p e e dE t h e m e tW a sl a u n c h e d ,i no r d e rt h a t c r e a t i n gad i s t r i b u t e da n dn e t w o r k e d b a l l i s t i ct e s t i n g
6、p l a t f o r mt Oi n t e g r a t et a s k so fd i f f e r e n t s t a g e c o n t a i n si n t e r n a lb a l l i s t i c ,m i d d l eb a l l i s t i c ,e x t e r i o r b a l l i s t i ca n dt e r m i n a lb a l l i s t i c U s i n gd i g i t a lp r o c e s s i n gm e t h o d t Oc o l l e c ta n da
7、 n a l y z et e s td a t a , t h ec o m p r e h e n s i v e e v a l u a t i o no fr e s u l tC a nb eo b t a i n e d T ot a k es y s t e m Sr e l i a b i l i t y , e x p a n d a b i l i t ya n di n s t a n t a n e i t yd a t a t r a n s m i s s i o n Si n s t a n t a n e i t y a sp r i n c i p i e ,
8、t h eh i e r a r c h i c a la n dd i s t r i b u t e ds t r u c t u r ei sM o V e d M a k i n gu s eo fE t h e m e tt O e s t a b l i s ht e s t i n gn e t w o r k ,t h ec o m m u n i c a t i o nc h a n n e lo fd a t ai n t e r a c t i o ni sp r o v i d e d I nl i n e 、 ,i t hd i f f e r e n tf u n
9、c t i o n a lo r i e n t a t i o n , t h eb a l l i s t i ci n t e g r a t e dm e a s u r e m e n ts y s t e m 1 S s u b d i v i d e d C o m b i n ew i t hs y s t e m St O p o l o g i c a ls t r u c t u r e ,t h er e a l i z a t i o no fs y s t e m Sh a r d w a r e p l a t f o r mi se x p o u n d e
10、d M e t h o do fp r o j e c t i l e Sa t t i t u d em e a s u r e m e n tb a s e do np h o t o g r a p h y t e s tt e c h n o l o g yi se l a b o r a t e d ,i nt h em e a nt i m e ,t h ep r o j e c t i l e Sa t t i t u d em e a s u r e m e n tp r i n c i p l e i so p t i m i z e d I nt h eb a s i so
11、 fc u r r e n tp h o t o g r a p h yt e s te q u i p m e n t s ,an e wd i g i t a li m a g ed a t a i n t e r p r e t a t i o nm e t h o di sp r o v i d e d B yc r e a t i n g u n i f o r mt i m ea n ds p a c er e f e r e n c ea n dc o m b i n e w i t hr e l e v a n ta l g o r i t h m ,t h ei n t e
12、g r a t i o no fd i f f e r e n tp h o t o g r a p h i cw o r k s t a t i o n sa l er e a l i z e d I n s o f t w a r ed e s i g n ,m o d u l a r i z e dd e s i g ni d e ai su s e d ,t h em a i nm o d u l e sa r ep r o g r a m m e di n a s p e c t so ff u n c t i o nr e q u i r e m e n t s ,p r o g
13、r a m f l o wa n dd a t at r a n s f e rp l a n , m e a n w h i l e ,t h e s y s t e m Sw o r k s p a c e i sd e s i g n e d T h eb a l l i s t i c i n t e g r a t e d m e a s u r e m e n ts y s t e mw i l lg r e a t l yi n c r e a s et h ee f f i c i e n c y o f m e a s u l 陀m e n ta n da u t o m a
14、 t i cl e v e lw h e nc o m p l e t e d ,w h i c hm e a l l Sal o tt ot h ed e v e l o p m e n to f s c i e n t i f i cr e s e a r c ha b i l i t y K e y w o r d s :b a l l i s t i ci n t e g r a t e dm e a s u r e m e n t ,E t h e m e tb u s ,d i s t r i b u t e ds y s t e m ,n e t w o r k e d t e
15、s t ,p h o t o g r a p h i ct e s t ,a t t i t u d er e c o g n i t i o n ,i m a g ed a t ai n t e r p r e t a t i o n ,t i m ea n d s p a c er e f e r e n c e 基于高速以太网的弹道综合测试系统研制 录 I I I I I I 】【 1 1 课题背景及意义1 1 2 国内外研究现状2 1 3 本论文的主要工作6 2 基于高速以太网的弹道综合测试系统总体设计7 2 1 概述7 2 2 系统总体设计j 7 2 2 1 总体设计原则7 2 2
16、2 系统组成7 2 2 3 基于以太网的弹道综合测试系统拓扑关系8 2 2 4 以太网总线性能分析9 2 3 主要子系统的功能要求1 0 2 4 系统软件设计要求1 0 2 4 1 模块功能设计1 2 2 4 2 系统接口设计1 2 2 5 本章小结13 3 基于摄影测试技术的弹体弹道姿态测量1 4 3 1 概述。1 4 3 2 基于以太网的弹体弹道姿态测量系统。1 4 3 3 弹体姿态参数测量原理1 5 3 3 1 空间基准系统构成1 6 3 3 2 坐标转换算法1 6 3 3 3 弹体姿态参数的计算1 9 3 4 高速弹体阴影图像特征点判读原理2 0 3 4 1 阴影图像数字处理方法2 1
17、 3 4 2 特征点识别j 2 7 : 3 4 3 两种处理方法优缺点比较2 9 3 4 4 实例验证3 0 3 5 本章小结。3l 4 基于以太网的弹道综合测试系统硬件平台实现3 2 4 1 概述3 2 I I I 目录 硕士论文 4 2 测试网络的硬件实现3 2 4 2 1 测试网络结构3 2 4 2 2 主要设备选型3 3 4 3 系统层硬件实现3 5 4 3 1 系统层硬件构成3 5 4 3 2 设备选型3 6 4 4 本章小结3 8 5 系统主要软件功能模块设计。3 9 5 1 概述3 9 5 2 主控模块。3 9 5 2 1 功能描述3 9 5 2 2 本模块与其它模块的数据交互3
18、 9 5 2 3 程序结构4 0 5 2 4 逻辑结构4 1 5 3 照相站姿态识别模块4 7 5 3 1 功能描述4 7 5 3 2 本模块与其它模块的数据交互4 7 5 3 3 程序结构4 8 5 3 4 逻辑结构4 9 5 4 数据采集和分析模块5 7 5 4 1 功能描述5 7 5 4 2 本模块与其它模块的数据交互5 8 5 4 3 程序结构6 0 5 4 4 逻辑结构6 0 5 5 用户界面设计。6 5 5 5 1 主控模块界面6 5 5 5 2 照相站工作界面6 6 5 5 3 设备参数设置6 7 5 6 本章小结6 9 6 结论。7 0 6 1 全文总结。7 0 6 2 展望7
19、 0 致谢7 2 参考文献7 3 附录L 7 6 附录B 。7 7 附录C 。7 8 I 村录D 。7 9 I V 硕士论文 基于高速以太网的弹道综合测试系统研制 1 绪论 1 1 课题背景及意义 全弹道靶道自九十年代建成以来,经过不断的探索和实践,在弹道实验与测试技术 方面取得了诸多成果,尤其是在常规武器系统的弹道测试方面已经达到了国际同类靶道 的先进水平。至今,全弹道靶道在武器系统的研制、性能的提高、发射的安全、弹丸飞 行品质的优化、射击精度的提高、毁伤威力的增强等方面发挥了很好的作用,为国防科 技和武器装备的发展做出了突出贡献 H 1 2 。但是在进入2 1 世纪以后,随着新概念、新原
20、理武器的蓬勃发展,当前的弹道靶道由于一直未进行更新升级,无论是测试设备的性能 还是测试技术手段都已经不能满足高新武器研究的需求,严重制约了科研能力的进一步 发展,亟需充实和提高。 目前的弹道测试项目对高精度、高速海量数据采集、图像数字化等实验需求十分强 烈,对实验结果综合评价的要求也越来越迫切。现代的靶道测试已不仅仅停留在对单项 试验参数的测试上,而应该是一个综合集成的实验测试平t 3 l 。靶道现有的武器系统测 量装置能够完成的功能往往是单一的,然而在一次弹道测试过程中通常需要综合分析多 个测试装置在不同阶段的实验数据才能得到有价值的测试结果,这一工作在当前的技术 条件下被严重复杂化。由于各
21、测试装置功能分散并且相互独立,使得整个实验的准备、 安装、调试周期较长,参与的人员较多,可靠性差,往往会因某一台仪器的工作不正常 而使整个实验无效。尤其是在试验后期的数据处理阶段,各个测试设备的实验数据需要 人工分别搬运、汇总,并且没有一个统一的基准点对所得到的数据进行较为准确的综合 分析,造成了数据处理周期长,效率低,可信度不高的局面。 摄影测试是外弹道和中间弹道测试中最为重要的手段,能够对高速运动弹体的流场 情况、姿态、空间坐标、速度等运动参数进行高分辨率测量,通过多个阴影照相站联合 测试可以得到运动弹丸的弹道性能和气动力参数【l 】【4 】。目前较为成熟的摄影测试设备为 火花光源胶片式阴
22、影照相系统,采用的是胶片式相机和火花光源。胶片式相机对高速运 动物体成像模糊量大,实验前的调试、标定,试验后的冲洗照片、扫描等过程比较繁琐。 在图像处理过程中仍需要人工进行参与,处理效率低并且精度不高。火花光源脉宽较宽, 约为0 6 微秒,对高速尤其是超高速运动物体会产生较长的运动模糊量。另外,由于火 花光源工作在高压下,点击容易烧蚀,系统维护很不方便。随着高速及超高速发射和瞬 态物体现象研究的深入,弹道测试对象的范畴逐渐趋向高速和超高速运动物体,当前的 摄影测试设备已经不能适应。实验室在这方面也在积极地进行改进。目前已经研制了二 次闪光照相系统,使用脉冲激光光源代替了传统的火花光源,其脉宽能
23、达到1 0 纳秒左 l 绪论硕士论文 右,对于高速或超高速运动物体只产生很小的运动模糊量,成像清晰【5 1 。同时通过二次 闪光技术,可以在张照片上记录被测物体多个时刻的像,使得在一个阴影照相站可以 完成多个照相站的功能。在相机方面,考虑采用高分辨率C C D 相机取代传统的胶片式 相机,以适应对分辨率和拍摄速率的要求【6 】。但是,目前仍没有一套能够提高测试精度 和处理效率的数字化的数据处理方法与新设备相适应,在数据判读及图像处理技术方面 仍需改进。 建立一套全新的弹道综合测试系统,实现弹道测试的信息化和网络化是提高科研水 平的必然要求,新建系统应在以下方面做出提高: 第一,建立统一的总线,
24、将靶道内各测试装置和设备在同一个测试网络下联系起来, 通过软件实现对实验过程的集中控制,实验数据的采集、分析,实验相关信息的存储等; 第二,建立统一的时间和空间基准,将内弹道、中间弹道、外弹道和终点弹道不同 阶段的测试任务有机结合,为实验数据的综合分析提供统一的基准点; 第三,在摄影测试技术方面结合当前设备的更新情况对外弹道和中间弹道弹丸姿态 判读原理做进一步改进,对图像数据采用数字化的处理方法,提高数据处理的效率和精 度。 第四,通过门禁、视频监控、环境监测、电力保障等措施加强对靶道实验环境的监 控,确保实验的安全性和可控性;通过高速以太网通讯、高性能数据库等技术的应用, 确保数据传输的实时
25、性以及实验过程的可靠性。 本课题利用计算机技术、网络技术、摄影测试技术和图像处理技术等一系列手段, 通过对现有资源的广泛利用和开发,展开了基于高速以太网的弹道综合测试系统研制工 作。系统建成后,能够有效地提高弹道测试的自动化和信息化水平,为建设国内一流的 弹道测试系统打下基础。 1 2 国内外研究现状 截至二十世纪九十年代,世界各国已建成弹道靶道3 0 多条,已经可以模拟各种弹 道环境,对弹道理论的发展及新武器的设计起到了十分重要的作用 1 1 1 7 。进入二十一世 纪以来,各国的弹道靶道测试技术不断发展、设备不断更新,研究内容已由外弹道扩展 到全弹道,研究领域也不再局限于常规武器,而更偏重
26、于新概念武器。 日本于1 9 9 0 年在美国艾格林空军基地、英国哈德兰光电子公司、加拿大国防研究 所、德国梅彭9 1 号试验场等国外靶道专家的参与下,建成了具有当时先进水平的弹道 靶道,二十年来,其不断吸取世界各国弹道靶道发展的先进技术和优点,如今已经建成 能够开展超音速惯性飞行等先进实验的专用弹道靶道 8 1 。美国一直是弹道靶道技术比较 先进的国家,弹道靶道技术已广泛应用于武器设计、航空航天、材料烧蚀以及再入物理 现象 9 1 等多个方面,并研制了诸如高级光谱热成像仪等一批先进弹道测试设备【1 0 】。与此 2 硕士论文 基于高速以太网的弹道综合测试系统研制 同时,各国在弹道测试的信息化
27、方面也做出了相应改进,例如英美两国为开展电磁炮的 研究而合资建造的电磁炮发射靶道,总长2 k m ,使用了英国M C C S 公司和美国物理公 司设计并制造的靶道控制系统、数据采集和监控系统。印度是这几年武器系统研制比较 活跃的国家,在俄、美、英等国的帮助下,建成了具有目前世界最先进水平的综合弹道 靶道。在国内,常规武器的弹道实验和测试技术方面已经达到国际同类靶道的先进水平, 但是在高新武器研究方面,由于重视程度不高等原因,在弹道测试的数字化和信息化方 面与世界先进水平的差距已明显拉大。 在弹道综合测试方面,近几年国内也有相关的研究。西北工业大学的江南等人提出 了在计算机网络系统的基础上,以分
28、布共享内存中间件( D S M M ) 为核心构造分布式弹 道综合测试平台的方法I l 。中间件指的是位于操作系统和通信软件之上、应用软件之下 的一系列服务软件的集合。这种设计方法以以太网为基础构建分布式测控系统,并采用 以太网的客户服务器体系结构和低层通信协议,系统中的各测试设备通过分布共享内存 实现数据的实时交换,也就是系统中的数据传输完全通过中间层的软件来实现,从而将 应用层与低层的物理层、数据链路层和网络层分离开来,实现了数据的透明传输。 西安交通大学的欧卫国等人针对靶场测控系统自动化改造技术进行了研究,提出的 自动化测控系统功能包括设备检测的自动化、设备工作的自动化、指挥决策的智能化
29、、 信息传输的网络化、任务进程的可视化等【1 2 1 。在靶场测控系统自动化改造的系统级技术 方案中,提出了信息流程和信息处理方法以及自动控制程序等的设计方法;在具体设备 改造方案中,提出了计划自动接收、方案自动生成、参数自动设置、数据自动上传、目 标自动跟踪以及电源智能管理等方面的设计思路,为本课题弹道综合测试系统的研制提 供了有利参考。 西安工业大学的黄珊等人针对基于D C S 的靶道分布式测试系统进行了研究,通过 在系统中引入C A N 现场总线构建弹道测试网络,实现了对多弹道和多参数的协同测量 【1 3 1 。该系统在D C S 典型结构的基础上进行了适当的调整,以使系统具有良好的开放
30、性 和可扩展性。在逻辑上该分布式测试系统分为中心服务器层、测试服务器层和设备层三 个层次,如图1 1 所示。其中,中心服务层是系统的核心层,向下对测试服务器进行管 1 绪论 硕士论文 层 图1 1 基于D C S 的分布式靶道测试系统体系结构 理和调度,并对用户提供面向测试信息的服务;测试服务层主要管理和控制各参测设备, 负责测试数据的采集,并通过系统网络将其上传至中心服务器;设备层为系统的最低层, 直接面向测试对象,根据测试需求的不同,可同时接入多个测试设备。在系统网络实现 方面,中心服务器层和测试服务器层之间采用了工业以太网,设备层与测试服务层之间 则使用C A N 总线,两者共同构成了完
31、整的测试网络。以计算机网络为基础构建分布式 测控系统是当前弹道测试自动化和信息化发展的趋势【1 4 】,在本课题的研究中也延续了这 一设计思想。 在弹道摄影测试技术方面,国内起步相对较晚且相关领域的研究不多。目前,X X 弹道实验室研制的二次激光闪光照相系统,解决了短距离下弹丸姿态和速度的测试问 题,同类系统中,研究成果具有先进性、实用性,其总体处于国内领先水平,靶道单站 数字式激光多次闪光照相测试技术处于国际领先水平【5 l 。随着C C D 技术的发展,世界 各国的靶道都陆续对阴影照相系统进行了数字化改造,采用高分辨率C C D 相机取代传 统的胶片式相机【1 5 1 。美国空军军械研究所
32、对其靶道摄影系统进行了改造,寻求新的测量 技术代替闪光摄影技术。研究人员在进行大量的研究的基础之上,选用了英国哈德兰光 电公司的S V 5 5 3 B R 系统作为弹道靶道的摄影系统,采用C C D 摄像头和微机系统相连接, 实时对飞行弹丸或其它快速现象进行记录和显示,曝光时间在2 0 0 n s l m s 之间选择,实 现了胶片成像记录向电子成像记录转移。 在国外,数字式阴影照相技术已经比较成熟,并形成了一系列产品。其中比较有代 表性的是英国特殊成像公司的S I S ( T h eS p e c i a l i z e dI m a g i n gS h a d o w g r a p h
33、c a m e r a ) 系列高 速阴影摄像机,如图1 2 所示。其C C D 相机的最大像素为4 0 0 8 ( H ) 2 6 8 8 ( V ) ,在动态 4 硕士论文基于高速以太网的弹道综合测试系统研制 图1 2S I S 系列相机 范围允许的情况下,可记录一张或两张全幅图像。该相机支持火花光源多次闪光,能够 在一张图像上记录多个像。此外,该相机系统还针对野外和工业应用做了特别的设计, 其实能够适应各种恶劣的测试环境,当然其售价也不菲。 X X 弹道实验室也针对数字式阴影照相系统展开了研究,研制了一种基于脉冲激光 光源和高分辨率C C D 摄影技术的数字式阴影照相系统,以解决传统的由
34、高压火花光源 和胶片式相机组成的阴影照相系统在使用和维护方面以及后续图像数据判读方面的弊 端【1 6 】【1 7 】。该系统采用了多次闪光成像技术,可以在单个阴影照相站的视场内记录弹丸在 不同时刻的多个像,从而缩小站点的最小间距,以满足小口径、短章动周期弹丸的测试 需要。此系统由两部正交的高分辨率C C D 相机组件、脉冲激光光源、触发启动靶以及 相机控制器等组成,如图1 3 所示。 图1 3 数字式阴影照相系统组成 当弹丸穿过阴影照相站的触发启动靶时,启动靶会给相机控制器一个触发信号,启 动其延时控制电路。相机控制器可产生多路延时控制输出信号,分别控制C C D 相机的 5 l 绪论硕士论文
35、 启动和激光器的闪光。激光光源发出的脉冲激光通过一进二出光纤束分光,以保证两台 相机拍摄时序上的一致性。此系统实现多次闪光的关键在于脉冲激光光源闪光的时间点 和相机启动时间点之间关系的确定,通过相机控制器对延时参数进行控制,保证C C D 相机的曝光时间大于激光器多次闪光的时间间隔,从而在一张图像上记录多个时刻的 像,其成像原理如图1 4 所示。 F _ = 一 r 厂 C - 图1 4 多次闪光成像原理 1 3 本论文的主要工作 本课题主要针对弹道综合测试系统的研制工作展开,通过建立统一的数据传输网 络,将弹道不同阶段的测试任务有机结合起来,完成对实验过程的集中控制,实验数据 的实时处理、采
36、集、传输,实验结果的综合分析,最终得到准确可靠的实验结论。论文 涉及弹道测试技术、网络通信技术、图像处理技术、工业控制技术等,综合性较强,主 要包括以下几个方面的内容: ( 1 ) 基于高速以太网的弹道综合测试系统总体设计。包括系统整体结构的规划,测 试网络的构建,各测试子系统的功能定位和软件系统的设计。 ( 2 ) 基于摄影测试技术的弹体弹道姿态测量方法研究。对基于高速以太网的弹体弹 道姿态测量系统的构成和测试流程作了详细介绍,深入阐述了弹体姿态参数测量原理, 包括摄影测试系统的组成,空间基准系统结构,提出了图像像素坐标系与空间坐标系之 间的变换关系,姿态参数计算方法,阴影图像处理方法等。以
37、高速弹体阴影图像为例, 提出了两种数字化的图像数据判读方法,并结合具体实例对其适应性进行了分析。 ( 3 ) 弹道综合测试系统硬件平台实现。系统硬件平台主要由控制分析系统、网络系 统等子系统的硬件设备实现,以稳定性、可靠性、可扩展性及数据传输的实时性为原则, 对弹道综合测试系统主要子系统的硬件组成及结构进行了设计,并对涉及的主要设备进 行了选型。 ( 4 ) 主要软件功能模块的设计。对系统典型软件模块的功能、结构、流程,各模块 之间的数据传输方案,各逻辑对象间的交互序列等进行了详细规划。根据系统要实现的 功能,对系统主控界面和照相站工作界面进行了设计,并根据设备到位情况,对系统部 分功能的实现
38、进行了验证。 6 硕士论文基于高速以太网的弹道综合测试系统研制 2 基于高速以太网的弹道综合测试系统总体设计 2 1 概述 弹道综合测试系统是一个分布式、网络化的弹道综合测试平台,其以计算机网络为 基础,将靶道各测试子系统及设备有效地整合起来,通过软件控制试验流程、数据交换、 信息处理和存放,实现试验控制和数据管理功能的集成。通过建立时间和空间基准,将 内弹道、中间弹道、外弹道和终点弹道各阶段的不同测试项目有机结合,从而实现弹道 综合测试任务。在总体设计层面,对系统的设计原则、系统组成、总线结构、硬件设施、 软件实现等方面进行了介绍。 2 2 系统总体设计 2 2 1 总体设计原则 弹道综合测
39、试系统的研制需要充分利用计算机技术、网络技术、信息技术和工业控 制技术等一系列现代化手段,通过对信息资源的广泛利用和深度开发,从而提高实验测 试的自动化水平。系统设计过程中主要考虑以下三个原则: ( 1 ) 可靠性原则【l 引。系统是否稳定可靠是评价系统可用性的基本条件。可靠性通常 从平均故障间隔时间( M T B F ) 和平均修复时间( M T T R ) 两方面来考察。本系统中要 求M T B F 大于等于5 0 0 0 0 小时,M T T R 小于等于3 0 分钟。为了实现这一原则,在硬件 选型方面,需要选择具有较高的稳定性和较强抗干扰能力的设备;在软件开发方面,要 建立缺陷跟踪系统
40、随时对系统缺陷进行修正和跟踪,所有软件模块都要经过严格的测试 才可投入应用。 ( 2 ) 实时性原则【1 9 1 。系统中整合了大量的测试设备,需要处理的数据很多,因此如 何保证数据传输的实时性,防止数据堵塞是一个十分重要的问题。系统实时性主要通过 在网络质量、通信方式以及运算能力等方面的采取措施来实现【2 0 1 。 ( 3 ) 可扩展性原则。弹道综合测试系统应是一个与时俱进的测试平台,因此系统在 设计时应充分考虑日后在升级和扩展方面的便利性。系统采用以太网总线,其具有良好 的开放性,能够为实现系统的扩展性提供保障。 2 2 2 系统组成 根据实验室现有条件以及系统要完成的功能,可将系统划分
41、为以下几个功能单元: ( 1 ) 试验控制分析系统:是整个测试系统的核心,负责整个实验过程的监控,实验 设备的控制,实验数据的采集,实验数据分析和辅助设计,实验过程的模拟,实验数据 7 2 基于高速以太网的弹道综合测试系统总体设计硕士论文 的存储和查询等功能。 ( 2 ) 综合信息显示系统:是整个实验过程的监控和展示系统,通过在监控地点装设 显示屏,实现对整个实验过程和实验环境的监视,便于实验人员对实验过程的总体控制 和实验结果的直观展示。 ( 3 ) 基准系统:包括空间基准系统和时间基准系统。 空间基准系统通过空间校准建立,包括靶道坐标系和照相站坐标系。其主要作用是 将阴影图像与坐标系相关联,以获取被测对象的质心空间坐标和姿态信息。 时间基准系统为各测试子系统提供统一的时序,用于实验数据的同步采集和综合处 理。由发射后的第一个动作给出统一的启动信号给每个测量子系统,各个测量子系统的 测时装置在得到启动信号后开始计时动作,并完成各自的采集任务直到完成整个测试工 作。在2 0 0 m 范围内启动信号有一定的传输延时,根据测量子系统的分布位置进行延时 补偿。 ( 4 ) 弹道测试系统:主要包括弹道各阶段测试子系统及设备,完成实验对象在不同 阶段的测试任务,并将测试结果上传。其中摄影测试
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