LabVIEW開發(fā)航空電子設(shè)備嵌入式診斷半物理仿真系統(tǒng)

航電集成系統(tǒng)是現(xiàn)代戰(zhàn)爭(zhēng)飛機(jī)的重要組成部分，包括慣性導(dǎo)航系統(tǒng)、飛行控制系統(tǒng)、機(jī)電管理系統(tǒng)和任務(wù)計(jì)算機(jī)等子系統(tǒng)。戰(zhàn)機(jī)的作戰(zhàn)性能與航電系統(tǒng)息息相關(guān)，可以說，沒有高性能的空電系統(tǒng)，戰(zhàn)斗機(jī)就沒有機(jī)會(huì)實(shí)現(xiàn)高性能。半物理仿真技術(shù)是一種將物理對(duì)象與在計(jì)算機(jī)上實(shí)現(xiàn)的仿真模型聯(lián)系起來以共同測(cè)試的技術(shù)。與整個(gè)數(shù)學(xué)仿真技術(shù)相比，它是一種更實(shí)用的仿真測(cè)試技術(shù)。與整個(gè)物理演示技術(shù)相比，它更容易實(shí)現(xiàn)。開發(fā)了半物理演示系統(tǒng)具有通用性，為航電系統(tǒng)提供了一個(gè)通用的仿真平臺(tái)，這對(duì)航空電子系統(tǒng)的未來發(fā)展，特別是在系統(tǒng)開發(fā)的早期階段具有非常重要的意義。

考慮到航空電子系統(tǒng)的復(fù)雜性和重要性，提出了一種基于LabVIEW和MATLAB的典型航空電子設(shè)備嵌入式診斷半物理系統(tǒng)。

光纖傳輸系統(tǒng)設(shè)計(jì)

光纖傳輸設(shè)計(jì)采用光纖反射內(nèi)存板GE5565PIROC。反射內(nèi)存網(wǎng)絡(luò)是實(shí)時(shí)局域網(wǎng)（LAN），其中每臺(tái)計(jì)算機(jī)都具有共享內(nèi)存集合的最新本地副本。這些專用網(wǎng)絡(luò)專門設(shè)計(jì)用于提供高確定性數(shù)據(jù)通信。可以為各種分布式仿真和工業(yè)控制應(yīng)用提供所需的高級(jí)定時(shí)性能。反射存儲(chǔ)器網(wǎng)絡(luò)得益于通用數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)，這是由不同需求產(chǎn)生的完全獨(dú)立的技術(shù)，適用于需要確定性、實(shí)現(xiàn)簡單、軟件負(fù)載小的應(yīng)用。

反射存儲(chǔ)器提供了跨多個(gè)目標(biāo)共享數(shù)據(jù)的能力，并滿足整個(gè)系統(tǒng)的性能和確定性要求。使用反射存儲(chǔ)器，可以在不同的目標(biāo)系統(tǒng)上同時(shí)執(zhí)行仿真模型。輸入和輸出值在反射內(nèi)的不同目標(biāo)系統(tǒng)之間共享。

從機(jī)的主要功能是獲取計(jì)算板的BIT信息和狀態(tài)圖模擬的結(jié)果。首先，將狀態(tài)圖模型導(dǎo)入從機(jī)，并設(shè)置參數(shù)（包括注入故障或擾動(dòng)類型、注入故障時(shí)間、計(jì)算板采集數(shù)據(jù)設(shè)置）;然后，啟動(dòng)模型，計(jì)算板收集數(shù)據(jù)并處理相應(yīng)的BIT數(shù)據(jù)，同時(shí)運(yùn)行狀態(tài)圖模型從狀態(tài)圖模型仿真結(jié)果中獲取必要的信息。然后顯示診斷結(jié)果（包括BIT報(bào)警顯示和測(cè)試指示器顯示）。最后，將數(shù)據(jù)傳輸?shù)街鳈C(jī)進(jìn)行綜合診斷。

從機(jī)的功能設(shè)計(jì)主要有以下幾個(gè)方面：

1）導(dǎo)入狀態(tài)圖模型

由Simulink創(chuàng)建的狀態(tài)圖模型被導(dǎo)入到從屬計(jì)算機(jī)中。通過LabVIEW文件函數(shù)將文件路徑導(dǎo)入到MATLAB腳本節(jié)點(diǎn)作為輸入，然后通過MATLAB程序?qū)崿F(xiàn)狀態(tài)圖模型導(dǎo)入。

2）參數(shù)設(shè)置

參數(shù)設(shè)置主要包括：計(jì)算板的注入故障或擾動(dòng)類型、注入時(shí)間設(shè)置、數(shù)據(jù)采集參數(shù)設(shè)置。

a）計(jì)算板

計(jì)算板采集的數(shù)據(jù)的端口、波特率、間隔長度通過從機(jī)接口設(shè)置，然后傳遞給計(jì)算板數(shù)據(jù)采集處理的子VI，控制子VI的操作，從而實(shí)現(xiàn)計(jì)算板位數(shù)據(jù)的采集。

b）狀態(tài)圖模擬

設(shè)置故障或干擾注入模式和故障注入的開始時(shí)間。這些設(shè)置主要通過MATLAB中的SetParam函數(shù)實(shí)現(xiàn)。

3）計(jì)算板收集數(shù)據(jù)并整理位數(shù)據(jù)

4）獲取狀態(tài)圖仿真結(jié)果

運(yùn)行狀態(tài)圖模型，并獲取模型生成的名為“BIT_Result.mat”的文件。獲取BIT信息、故障或干擾模式代碼、故障總數(shù)、可檢測(cè)故障、BIT報(bào)警數(shù)、誤報(bào)數(shù)、故障檢測(cè)率（FDR）、故障隔離率（FIR）、誤報(bào)率（FAR）等。

5）列出所有注入的故障或干擾

從機(jī)采用LabVIEW?List?Box控制顯示注入的故障或擾動(dòng)，實(shí)現(xiàn)了注入故障或擾動(dòng)的顯示，避免了事后注入相同故障或擾動(dòng)的顯示，不僅減少了程序的運(yùn)行時(shí)間，而且使界面顯示更加友好。

6）繪制波形

從計(jì)算板獲取的BIT數(shù)據(jù)與狀態(tài)圖仿真的BIT數(shù)據(jù)一起輸入LabVIEW波形圖控制，實(shí)時(shí)顯示BIT的變化。

7）位信息報(bào)警顯示

從計(jì)算機(jī)采用LabVIEW圓形指示器控制，如果BIT值為1，則燈為亮紅色，否則燈為綠色。

8）測(cè)試指示器顯示

將以前獲取的每個(gè)測(cè)試指示器轉(zhuǎn)換為顯示的字符串。

9）數(shù)據(jù)傳輸

從屬計(jì)算機(jī)的數(shù)據(jù)通過GE5565PIROC傳輸?shù)街鳈C(jī)。傳輸數(shù)據(jù)包括BIT信息和故障或干擾模式。

上位機(jī)首先導(dǎo)入由計(jì)算板和狀態(tài)圖模擬組成的聯(lián)合D矩陣，然后開始接收GE5565?PIORC傳輸?shù)臄?shù)據(jù)，并對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行選擇和整理。然后診斷傳輸?shù)腂IT數(shù)據(jù)并進(jìn)行報(bào)警。然后啟動(dòng)D矩陣推理，根據(jù)BIT數(shù)據(jù)和計(jì)算板和狀態(tài)圖仿真構(gòu)成的D矩陣診斷計(jì)算板和狀態(tài)圖仿真的工作狀態(tài)。然后指示系統(tǒng)此時(shí)的工作狀態(tài)（正常工作/故障/不可檢測(cè)/誤報(bào)/計(jì)算機(jī)板故障），并指出故障的位置。最后，計(jì)算測(cè)試指標(biāo)（包括：FDR、FIR、FAR等），實(shí)現(xiàn)功率板實(shí)時(shí)診斷推理功能。