基于LabVIEW的遥测数据分路软件设计与实现∗

2018-09-27朱学锋

舰船电子工程 2018年9期

杨军朱学锋

（92941部队葫芦岛 125000）

1 引言

在导弹、火箭的飞行试验中，通过传感器、变换器对弹（箭）各系统状态及环境的数百个遥测参数进行实时监测，并由遥测系统采集、编码、调制后通过地面站接收获得遥测数据。遥测数据处理的任务是通过加工、变换、计算和分析将遥测参数从原始测量数据中提取出来，还原成物理量［1～2］。随着新武器装备发展，试验装备的型号和数量愈来愈多，而遥测数据的帧结构和参数属性等会因型号不同而变化，且必须在试验前完成数据处理软件的更新和校验工作［3］。因此，遥测数据处理软件要具有软件主体稳定、接口灵活、维护高效的特点［4］。

LabVIEW是一个工业标准的图形化开发环境，使用图形化编程G语言编写程序，产生的程序是框图形式。拥有丰富的控件和函数库，采用并行处理的设计模式，能够快速实现数据处理、数据分析、数据显示、图形控制等功能强大的应用程序。图形化编程方式可以使技术人员将设计的重心从繁冗的代码编写转移到系统设计和功能实现上，从而使开发和维护的效率大幅提高［5］。根据测算，通过G语言编写程序在保证运行速度的基础上，能够节省85%以上的程序开发时间，具有较高的效率［6～7］。本文基于LabVIEW集成开发环境设计遥测数据分路系统实现遥测参数的分路和工程物理量变换，可明显提高软件维护更新的效率。

2 遥测数据的结构

帧是遥测数据的基本数据结构。帧有主帧、副帧（也称主交换子、次交换子）等，由若干个主帧构成一个帧格式。主帧的基本单位是波道，是传输遥测参数的基本单元。副帧结构类似于主帧的数据结构，它的基本单位也是波道，副帧通过主帧的一个或某几个波道传送的，主帧传送一帧数据，副帧只能传送一路数据。主帧、副帧都有一个表示循环开始或结束的帧同步码。子帧是两个帧同步码之间的分割路循环一周的数据。一个标准的帧格式如图1，每行为一个子帧［8～9］。

图1 遥测帧结构

3 软件设计

遥测数据因导弹型号和批次的不同，遥测数据的结构及其分路过程也经常发生变化，因此，设计一个平台性质的分路软件来适应不同型号的导弹遥测数据分路是非常适宜的。从这一点来考虑，将遥测数据处理中因结构改变而经常变化的参数分路部分提取出来，设计成模块化软件平台，作为型号导弹遥测数据分路系统的基础［10］。下面按参数表装订、输出参数文件配置、帧结构检测、遥测数据分路等四个VI子程序说明分路软件的设计。

3.1 遥测参数表装订VI

遥测参数表描述了每个遥测参数的代号、名称、数据类型、计算系数、参数类型和所占波道等属性。规范的遥测参数表字段格式见表1。

表1 遥测参数表的格式

遥测参数表的属性可以通过纯文本文件、电子表格文件按照指定字段顺序编排，每行作为一个参数属性记录，通过装订VI模块将需要分路或提取的参数装订到数据表中。图2是文本格式的参数表文件装订VI，通过调用参数表装订VI将参数表的属性导入到二维数组中，供输出文件配置VI和遥测参数分路VI调用。

3.2 输出文件配置VI

利用参数表中的参数代码、参数名称等字段的属性值按照某种规则合成遥测参数文件名，并创建输出文件。将参数的输出文件句柄及其属性放入数组缓冲区，供遥测数据分路VI调用。其具体实现方法如图3。

图3 输出参数文件配置VI

3.3 帧结构检测VI

帧结构检测完成帧码、帧长度、帧时间的检查，对结构完整、时间码和帧同步码都正确的帧，将帧时间通过时间码转换VI转换为浮点数，供分路软件使用。

图4 遥测数据帧结构检测VI

3.4 遥测数据分路VI

遥测数据分路模块首先利用遥测参数表装订VI和输出参数文件配置VI完成程序的初始化工作［11］，打开遥测原始数据文件并进入While循环；再读取1帧遥测数据，利用帧结构检测VI检测帧结构是否完好，若帧数据正常，则利用参数表提供的数据类型、处理类型以及波道号从该帧数据中提取指定波道的数据并进行相应的工程物理量变换，然后将计算结果写入由文件句柄提供的输出参数文件。如此循环，直至读取数据文件失败，结束程序。遥测数据分路VI程序设计如图5。

图5 遥测数据分路VI

图6 软件交互界面

图7 参数曲线

4 软件验证

遥测数据分路软件既可以单独执行，也可以由其他VI模块调用执行，具有独立的软件操控界面［12］。界面由遥测参数表、参数初始化和帧结构检测统计结果三部分组成。为了验证软件的程序，对某次试验任务记录的遥测数据进行分路，装订遥测参数表、遥测数据，输入试验时间零点和处理开始时间并执行程序，帧结构检测结果如图6所示，并按图7所示逐一检查每个参数的图形曲线，验证参数数据是否正确。经测试表明：该程序各项功能正确、执行效率高且易于维护。