1、航天器動力學環境試驗綜合測試系統的設計在航天器研制和定型生產的過程中，需要舉行大量的動力學環境模擬實驗。在對實驗有效性*估、航天器產品的質量保證中，實驗的數據采集合數據處理占很重要的地位。目前，航天器動力學環境實驗的測試系統領域中，動力學綜合測試系統的研制水平表征著一個國家在這一領域的技術率先程度，因此，有須要研制用于航天器動力學實驗的綜合測試系統。1 動力學環境實驗綜合測試系統的原理、構成以及關鍵技術1.1 綜合測試系統的原理在航天器動力學環境實驗中，結構的各種動態響應諸如加速度、速度、位移、力、聲等物理量通過相關的轉換成動態電信號，這些弱小電信號通過調理、整形、放大等措施以后，輸入到測試系

2、統，由具有規律處理功能的測試系統動態實時采集動態信號以后舉行處理。動力學環境實驗中綜合測試系統應該具有采集數據頻率高，數據流量大，因此對滿足用法的系統要求比較苛刻。1.2 綜合測試系統的主要性能指標128路a/d同步采樣；4路d/a輸出；通道采樣率最大為51.2ksa/s；通道采樣數據轉換精度為16位。1.3 綜合測試系統的構成根據功能劃分，航天器動力學綜合測試系統可以由數據的采集、數據的傳輸和數據的處理、存儲等構成。根據結構組成來劃分，航天器動力學綜合測試系統可以分為以下的三大部分：（1） 具有各種動態信號測試與分析功能的計算機軟件：隨機信號分析、正旋信號分 析、沖擊信號分析等；（2） 計算

3、機主機平臺以及附件：包括各種高性能的具有強大處理功能的處理器以及內存、高吞吐量的計算機存儲器、高辨別率的及其附件；（3） 實驗信號的測試與采集裝置：包括傳感器、前置和數據采集系統。1.4 綜合測試系統設計的關鍵技術航天器動力學環境實驗綜合測試系統的研制，以下的幾項技術中需要得到滿足：（1） 動力學綜合測試系統的優化設計、結構組成、靈便配置技術：（2） 綜合測試系統高速數據同步采集技術；（3） 大容量的數據實時傳輸技術；（4） 高速的數據存儲技術；（5） 滿足用法要求的各種數據處理技術：2 航天器動力學環境實驗綜合測試系統的體系結構航天器動力學環境實驗綜合測試系統研制的宗旨是在較低成本上的工程化

4、設計、縮短綜合測試系統的開發時光，把風險降低到最低限度，因此在硬件體系的設計中必需采納國際上最先進的、成熟的工業標準，以保持功能模塊的兼容性，挺直汲取現代科技的進展帶來的成績；軟件設計應大量采納應用軟件框架，最大限度地適應系統規模、參數等的變幻。航天器動力學環境實驗綜合測試系統由硬件平臺和軟件系統這兩大部分構成。硬件平臺的挑選，是由所采納的測試系統結構來打算的。詳細的說，動力學綜合測試系統結構包括控制方式、系統配置、分布式機箱結構、多總線復合體系結構等。軟件系統是測試系統的核心，包括軟件（即驅動程序、軟面板）運行環境和面對測試的應用軟件。集成化測試系統體系結構是組建測試系統的核心技術，包括測試

5、系統結構、硬件平臺、軟件系統框架挑選等。挑選通用硬件平臺和通用軟件框架，是建立通用動力學測試系統的一個良好途徑，本文的論述主要集中在硬件層面。3 航天器動力學環境實驗綜合測試系統硬件系統結構挑選目前在技術上比較成熟、市場上得到廣泛應用的儀器總線平臺分為vxi總線和總線。vxi技術作為開放式的總線技術，體現了標準化、模塊化、系列化、通用化的系統要求。開放式結構能實現系統資源、軟件資源、硬件資源分享。系統通道易于升級、擴充，適應各種場合的需要，便利地重組系統，并且能夠適應計算機技術和集成技術的進展，采納計算機技術、集成技術的最新成績，保持系統的先進性和兼容性，提高系統測試的精確度和牢靠性。pxi總

6、線技術除了具有類似于vxi總線技術的許多特點以外，同時具有數據傳輸率更高、小型化、價格更廉價（低檔系統通常比vxi系統廉價一萬美元以上，中高檔系統價格相差小一些）的優點，同時pxi總線較vxi總線更具有可以和計算機挺直相連的優勢。但是pxi總線技術浮現的時光比較短，在技術層面上還有待完美，同時缺乏儀器領域內部最有影響廠家的充分支持，產品的品種還不夠豐盛，缺乏強有力的技術支持，因此，目前用法pxi總線技術組建滿足航天器動力學環境實驗要求的高精度大中規模的數據采集系統在技術上還存在一定的困難和風險。綜合vxi總線技術和pxi總線技術的上述特點，通過對目前國內外組建航天器動力學環境實驗測試系統所采納

7、的總線技術舉行的分析與討論，在本系統中用法vxi總線技術作為組建動力學集成化綜合測試系統硬件平臺的基礎，以削減組建系統的困難與風險，同時在應用軟件系統設計時光盡量采納軟件自立于硬件平臺的設計原則，保持對pxi總線技術進展的跟蹤，待pxi技術進展越發成熟并且具備條件以后，動力學綜合測試系統能夠便利地舉行硬件平臺移植。4 航天器動力學環境實驗綜合測試系統硬件平臺設計硬件平臺是測試系統結構最基本的組成部分，組建測試系統必需實現標準化、模塊化、系列化設計體制，使硬件平臺建立在高度標準化和模塊化的結構上才干降低開發成本，縮短系統開發時光，確保系統的長久可用性。航天器動力學環境實驗綜合測試系統硬件平臺采納

8、具有雙處理器的主控計算機和vxi機箱組成測試單元的結構。其中vxi測試總線機箱中內置一個零槽控制器用于管理vxi測試模塊之間的協調以及同步；主控計算機通過內置于計算機中的pci-1394轉換卡、ieee1394通訊電纜、零槽控制器與vxi測試機箱各種模塊相連，實現與vxi測試機箱的迅速數據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轉換器完成動力學響應數據的采集，全部的采集數據通過vxi總線以及ieee1394聯接線實時傳送到主控計算機，由主控計算機完成數據處理分析、數據存儲和實時顯示等任務。為了完成動力學綜合測試需求，系統中研制了32通道高速同步數據采集模塊amc2322，可

9、以實現4個模塊共128通道同步數據采集，同步采集速度達51.2ksa/s，并且在同步采集速度下降不多的狀況下，通道數可以擴展到300多個。設計的另一個模塊是4路隨意波d/a模塊，它實現隨意波激勵輸出，可與a/d采集同步舉行，并且可以擴展，這兩種模塊滿足航天器動力學環境實驗綜合測試系統的性能要求，并且還為系統的擴充留有余地。系統研制過程中主要解決了以下的幾個關鍵技術問題：一是如何保存延續高速采樣的數據。辦法是在數據采集板卡上集成64kword空間fifo存儲器，用于存儲32通道并行采集數據，模塊有設置上位機讀數觸發條件功能，即預先指定ad采集存儲空間大小，一旦滿足條件立刻產生中斷，上位機快速完成批數據讀取。因為采納fifo技術，上位機讀數不影響數據采集。解決的另外一個問題是數據傳遞的問題，需要保證采集數據以要求的速度傳遞到計算機中。由于1394實測的數據傳輸率為78mb/s，速度不高，我們采納1394火線技術橋接測試系統總線和計算機，解決了數據傳遞的瓶頸，以后可以采納光纖技術橋接系統總線和計算機，從而獲得更大的系統數據傳輸能力。圖1 動力學綜合測試系統硬件平臺暗示圖解決的第三個問題是數據的存儲問題。大量的采集數據涌入到計算機中，需要迅速的存儲，否則同樣會造成系統反映速度不夠，目前普通的計算機硬盤不能滿足數據存儲的要求，因此用法了scsi技術的磁