1 引言
導彈測試是導彈研制的重要環節，能夠全面檢測彈上部件和導彈整體的電氣性能及參數性能，判定導彈性能質量是否合格。因此提供真實可靠的導彈測試及試驗參數已成為研制新型導彈的迫切需求。
導彈發射前的模擬飛行試驗是導彈測試的必要環節。試驗過程中的暫態數據具有大量有用信息，可為故障診斷、失效分析等提供理論依據；連續的大容量數據對系統預測、參數估計辨別具有重要意義。與傳統彈載記錄器相比，實時監測模式記錄器能夠在地面全方位采集彈上暫態和連續數據，并進行存儲，從而大大提高設備測試效率，縮短研制周期。
2 導彈測量參數采集存儲系統
圖1給出導彈測量參數采集存儲系統原理框圖，它主要由測試平臺、記錄器和用戶終端軟件3部分構成。其中測試平臺完成彈上信號源模擬、發送測試命令、接收記錄器實時監測數據和讀取固態存儲器數據等，該測試平臺通過USB接口實現用戶終端通信；記錄器將采集調理電路處理的彈上數據傳輸至FPGA中心邏輯控制單元進行解碼、編碼和緩沖處理，并按照不同格式和采樣率分別存入RAM和固態Flash存儲器中，最后將RAM中的監測數據實時串行傳輸到測試平臺。用戶終端通過USB接口遠程實時讀取監測數據，并存儲到指定磁盤，通過軟件實時解包，顯示相關參數。采集結束后，深入分析Flash存儲器數據。為了更直觀監測彈上記錄器工作狀態，地面測試平臺設有等待記錄、實時監測、正在記錄等工作狀態指示燈。
從圖l看出，記錄器實時監測模塊將整個系統構成一個完整的閉環實時監測系統。它能夠實現閉環考核，雙重檢測彈上數據，這樣有助于整個測量系統的故障實時定位、診斷和排除。
3 實時監測系統設計
記錄器中心控制器采用Spanan—II系列的FPGA，該系列FPGA具有大量接口和較強的負載能力，并且編程方式靈活，集成度高，能夠提高信號的完整性和抗干擾能力。利用FPGA內部的UART IP核和外圍硬件接口電路能夠實現集成度較高的實時監測模塊。
3．1 硬件電路設計
該系統采用標準的RS一422接口差分傳輸地面測試平臺與彈載記錄器之間的監測命令和數據，從而增大傳輸距離和增強抗干擾能力。實時監測外圍接口電路如圖2所示，JCRXD、JCTXD分別為記錄器經RS一422接口接收的測試啟動監測命令和發送的監測數據；測試平臺接收數據后，通過緩沖，將接口轉換為串行數據通過USB接口傳輸至測試終端；CON為測試平臺和記錄器間的握手信號，為同定頻率脈沖信號，實現這兩者的同步，記錄器只有接收到CON信號后才開始等待測試平臺的啟動監測命令：Sl、S2、S3為記錄器發送的狀態指示信號，測試平臺接收到信號后直接與面板指示燈相連，以避免傳輸指示信號時受到干擾，導致出現誤指示。
監控命令和握手信號接口使用HCPL一2631光耦隔離，能夠準確接收和發送差分信號，抑制干擾噪聲通過光耦前后級互相影響，避免產生共阻抗耦合干擾信號；而且光耦具有良好的安全保障作用。信號進入光電耦合器前，對其整形濾波和阻抗匹配，以消除線路終端反射和高頻干擾信號。此外，在光耦輸入端加5 V穩壓二極管實現過壓保護，光耦的輸出端接帶有施密特觸發器的非門74HCl4可濾除毛刺。
3．2 系統軟件設計
系統軟件設計時，測試平臺和記錄器遵循相關協議進行實時監測。為保證實時監測操作的可靠性，重復發送監測發送命令。實時監測要求數據緩存容量，采用SOC和IP核技術，將UART、FIFO等分立元件集成到FPGA內部即可實現。FPGA內部FIFO的實時監測模塊如圖3所示，整個UART設計由時鐘控制和采集數據輸入模塊gclock，異步串行數據發送模塊txm、內部存儲模塊ram及邏輯控制模塊fifocon構成。
圖3中gclk為全局主時鐘，rst為全局復位信號。empty和half為RAM存空間狀態標志。為了抑制外部干擾引起的誤觸發，關鍵信號采用消抖技術。程序設計流程如圖4所示。實時讀信號txrd和寫信號fifo_wr，通過判別RAM存儲空間狀態標志empty和half，采用可調頻率實現采集數據的讀寫。txm模塊將數據并串轉換，按照設計要求發送波特率，并以固定幀格式編碼發送至RS一422接口。
4 仿真及測試結果
圖5給出實時監測數據軟件仿真結果。將Ox00~0xFF的十六進制遞增數字量數據sh_datain[7：0]和數據標志0xAA，按照360 kHz的fifo_wr寫信號寫入內部RAM，512 kHz的txrd讀信號從RAM中抽樣讀入txm模塊，再按照異步串行格式發送。實時監測采集精度在一定范圍內則是通過改變程序代碼來實現的。
圖6給出模擬量實時監測實測數據，通過終端軟件讀取并顯示實時監測模擬量和數字量數據。模擬量根據不同參數分類顯示，可直觀監測采集信號工作狀態。圖7給出數字量實時監測界面顯示，經記錄器實時完全采樣，加標志0xAA實時顯示結果，圖7中左側為軟件對數字量的統計。
5 結語
詳細給出導彈測量參數采集存儲系統設計，從實時監測模式出發，闡述了實時監測軟硬件設計方案。通過軟件仿真和實際測試全面驗證了實時監測模塊的功能，并證實該實時監測模式可為系統測量提供有效的實時實驗數據。目前該設計方案已成功應用于某型號導彈研制和測試。