基于LabVIEW的某型航箭发射检测仪设计

王玉刚+王恒新+陈晔+董绪华+王莉

摘 要： 采用LabVIEW仿真技术，通过数据采集卡采集某型航箭发射器的脉冲信号，信号经过巴特沃斯滤波处理后，来实现模拟真实脉冲电流信号。通过采用不同的脉冲分配方案，实现了3种不同发射方案。该虚拟检测仪具有参数调节方便， 精确度较高， 容易升级等特点，通过进一步改进可以推广应用于各种设备的检测。

关键词： LabVIEW； 脉冲信号； 航箭发射器； 检测仪

中图分类号： TN707?34 文献标识码： A 文章编号： 1004?373X（2015）20?0081?03

Design of LabVIEW?based detector for aerial rocket launcher

WANG Yugang， WANG Hengxin， CHEN Ye， DONG Xuhua， WANG Li

（Department of Aviation Armament Fire Control， Qingdao Branch of Naval Aeronautical Engineering Institute， Qingdao 266041， China）

Abstract： The pulse signal of a certain type aerial rocket launcher is collected by means of data acquisition card and LabVIEW simulation technology， which is processed by Butterworth filtering to simulate the real pulse current signal. Different pulse allocation schemes are adopted to realize three different launch projects. This virtual detector has the characteristics of convenient parameters adjustment， high precision and easy update. This detector can be widely applied to detecting various devices after further improvement.

Keywords： LabVIEW； pulse signal； aerial rocket launcher； detector

0 引 言

LabVIEW是一种业界领先的工业标准图形化编程工具，主要用于开发测试、测量与控制系统。它是专门为工程师和科学家而设计的直观图形化编程语言，将软件和各种不同的测量仪器硬件及计算机集成在一起，建立虚拟仪器系统，以形成用户自定义的解决方案。

LabVIEW是一种用图标代替文本行创建应用程序的图形化编程语言。它与Visual C++，Visual Basic，Lab?Windows/CVI 等编程语言不同， LabVIEW用图标、连线和框图代替传统的程序代码， 是一种面向科学家、工程师的编程语言。G语言是LabVIEW的核心，它最佳地实现了模块化编程思想。用户可以将一个复杂的应用程序分解为一系列简单的子任务， 为每一个子任务建立一个VI（Virtual Instruments），然后把这些VI组合在一起完成最终的应用程序。每个子VI都可以单独执行、调试， 提高程序开发的效率， 便于以后升级和维护。而且，它具备很强的信号处理能力，内嵌丰富的实用函数库，设计人员可以根据信号处理的不同需要，方便灵活地选用各种函数库来组建测试系统。本文拟通过运用虚拟仪器编程语言实现某型航箭发射检测仪的设计。

1 某型航箭发射器简介

航箭发射器是目前我国各型战斗机所装备的主要作战武器之一，它的性能直接影响到战斗机的战斗能力。火箭发射器是用来发射航空火箭弹的专业军械装置，在发射前需装填好火箭弹，在发射时给予航空火箭弹一定的初始方向，使火箭弹完成击发目标的任务。航箭一般由战斗部、引信、发动机和稳定装置等部分组成，其中发动机是火箭弹飞行的动力装置。航箭发射器是用来装填和发射航箭的，并在发射时给予航箭一定的初始方向。航箭发射器电路是用来向航箭输送脉冲电流的，对此航箭发射器有严格而具体的电流输入要求，航箭发射器内设有电缆，其一端用插头与悬挂梁连接，用来引入机上电流；另一端与后结合原盘的各插销座相连，从而提供符合要求的输入电流。航箭发射控制系统用来控制航箭按不同方案进行发射。它主要由电磁继电器控制装置、零位信号灯、航箭发射控制电路组成。电磁继电器控制装置用来产生脉冲电流，并且按一定时间间隔将脉冲电流分配给航箭点火器，使航箭按脉冲的程序依次发射。发射航箭时，必须使相邻航箭出关口的时间有一定间隔，否则，由于尾翼同时张开，必将造成航箭尾翼相互碰撞，影响航箭的命中率。因此必须将飞机上的直流电变成脉冲电流，控制航箭的发射。

2 航箭发射检测仪的设计

2.1 航箭发射方案

以某型航箭发射器为例，由18个发射管，内装18枚火箭弹。各发射管有惟一的确定编号，以对应相应的火箭弹，图1为航箭发射管编号。航箭发射控制系统用来控制航箭按不同方案进行发射。火箭发射器中的电磁继电器控制装置用来产生脉冲电流，并且按一定时间间隔将脉冲电流分配给航空火箭点火器，使火箭弹按脉冲的程序依次发射。

图1 航箭发射管编号

2.2 检测仪设计方案

为了能实时采集飞机上的航箭发射器的各电信号，本检测仪在设计过程中采用NI公司生产的PCI? 6229 数据采集卡，具有板卡自带的硬件时钟定时， 在运行过程中不受计算机操作系统多任务运行时的影响， 稳定性好。同时该采集卡共有48 路DIO 通道，时序脉冲输出路数扩充方便；可实现多路时序脉冲信号发生器， 其延时和脉宽调节精度可以稳定地达到微秒数量级。

经数据采集卡采集到的航箭发射器信号，经过滤波处理后，通过脉冲分配电路对各脉冲进行分配，对于有18个发射管的某型航箭发射器来说，脉冲的分配方案包括3种，分别是一次送2个脉冲、一次送4个脉冲和按自动分配脉冲的方法来实现。图2 为航箭发射器检测仪检测设计流程图。

3 航箭发射检测仪的软件实现

3.1 虚拟信号滤波处理

火箭发射器中的火箭发动机所产生的初始脉冲冲击波和强噪声往往对脉冲信号产生干扰，使得火箭发射脉冲信号在传输过程中混入噪声，尤其是高频噪声，噪声的能量甚至会超过信号能量，严重影响火箭弹接收到的脉冲信号的质量。因此接收端在收到信号后，通常首先要进行低通滤波，然后才能对信号做进一步处理。

图2 航箭发射器检测仪检测设计流程图

本文将虚拟脉冲信号叠加高斯白噪声，作为真实世界中产生的脉冲信号。该信号经过滤波后作为真实世界的脉冲信号。本程序采用巴特沃斯滤波器，该滤波器拥有最平滑的频率响应，在截断频率以外，频率响应单调下降。在通带中是理想的单位响应，在阻带中响应为零，过渡带的陡峭成度与滤波器的阶数成正比，所以通过提高阶数可以明显地提高滤波效果。并且可以选择低通滤波、高通滤波、带通滤波或者带阻滤波，用户可以根据自己的滤波要求选择合适的滤波模式。图3为巴特沃斯滤波器滤波前后信号对比图。

图3 巴特沃斯滤波器滤波前后信号对比

滤波设置：巴特沃斯低通滤波器的低截止频率大于10 Hz， 这里选择15 Hz。自选信号经过滤波器后的输出信号如图3所示，图3给出了滤波前的虚拟脉冲信号叠加高斯白噪声的信号，以及滤波后的虚拟脉冲信号，得到加噪声之前的正弦信号， 达到了预期的滤波效果。从图中可看到， 噪声信号已经基本被滤除掉，滤波后的信号能满足虚拟脉冲方波信号的要求。

3.2 脉冲分配的软件实现

将滤波处理后脉冲按选择的发射方案之一进行脉冲的判断和分配，从而实现火箭发射方案的选择。

首先定义数组[1 2 14 3 15 4 16 5 17 6 18 7 8 9 10 11 12 13]来代表18枚火箭弹及相应的发射管。定义3种发射方案，第1种为FIR，表示1次送“2”个脉冲；第2种为AUT，表示“自动”；第3种为THR，表示1次送“4”个脉冲。图4为脉冲分配的具体方案流程图。

图4 脉冲分配方案

通过LabVIEW软件进行编程，按定义的3种不同发射方案，将送来的脉冲依次送到相应的火箭发射器，从而完成火箭弹的击发。图5为脉冲分配方案的程序框图。

4 结 语

基于LabVIEW 软件可以方便地实现某型航箭发射检测仪的设计，与传统基于硬件设计的检测仪相比， 检测仪具有界面友好、调节方便等优点。通过调整不同的发射方案、脉冲延时和脉宽，可模拟实现不同类型航箭发射器检测仪的设计，选用不同功能的数据采集卡， 还可以实现更复杂的控制场合。可推广应用于教学和实验，满足实时仿真任务的需求。

图5 脉冲分配方案程序框图

参考文献

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