1随着计算机技术及各种总线技术的飞速发展,虚拟仪器技术取得了长足的进步,在测试领域取得了广泛的应用。在虚拟仪器中,用户可以设计或定义新的理论和新的算法适应不同的测量需求,使得仪器功能更加灵活、强大,且方便地与网络、外设及其它应用部分连接。可见,软件是虚拟仪器的关键。虚拟仪器能够在硬件配置最少且最优的情况下,充分发挥软件的强大功能,组建性能优异、功能强大的测试系统。那么提出新的软件算法,将成熟的软件算法应用到测试领域中就具有非常重要的意义。目前,虚拟仪器技术已广泛运用于导弹性能参数的测试,而频率是导弹武器系统的主要性能参数之一,因此研究基于虚拟仪器的频率测量显得非常重要。
2系统硬件设计
基于虚拟仪器技术的频率测量系统,硬件只是基础,只要能将被测正弦信号采集进计算机即可,当然要根据软件算法的要求对被测信号做相应的预处理。本设计系统所采用的软件算法要求信号采集之前要进行低通或带通滤波处理,以去除或噪声的干扰。系统硬件设计所示。
硬件电路需要选用具有同步采集功能的数据采集卡,这样的采集板卡既可以通过设置定时进行采集,也可以在外部控制信号的作用下启动采集操作。在选择数据采集卡的时候充分考虑对采样频率、分辨率、通道数的要求:采样频率要大于被测信号最高频率的十倍;通道数则不能少于被测信号的路数(同步测量);分辨率则在考虑性价比的前提下尽可能的高。
3系统软件设计
3.1虚拟仪器开发平台LabWindows/CVI特点
(1)LabWindows/CVI以功能强大、最为流行的C语言为基础,一般程序员无需再花时间去学习其它计算机语言,从而节省了开发时间;(2)友好的界面编辑方式,在程序设计中灵活地应用各种工具可以方便程序设计,减轻程序员负担;(3)提供大量与外部代码或软件进行连接的机制,诸如DLL(动态连接库)、DDE(共享库)、Active等;(4)各种功能强大的软件包大大增强了LabWindows/CVI的功能,这些软件包包括接口函数库、信号处理函数库、WindowsSDK等;(5)强大的Internet功能,支持常用网络协议,方便网络、远程测控仪器(齿轮测量仪器在中国面临发展机遇)的开发;(6)包含DAQ、GPIB、PXI、VXI、RS232/485在内的各种仪器通讯总线标准的所有功能函数,使得不懂总线标准的开发者也能够驱动不同总线标准的接口设备与仪器。
3.2软件算法
为了便于算法的阐述,设被测信号是角频率为的正弦电压。(2)自相关体现了信号经过时移后与原信号的相似程度,保留了频率信息,丢失了信号的相位信息。同时具有抑制噪声的作用。
自相关保留了频率信息,则求出自相关函数的频率即为被测信号的频率,且自相关后,去掉了相位信息,给信号的处理带来了方便。
式两边分别对求导可以得到:R值的变化率最小,这就保证可以很精自然也能得到精确的频率测量值。此外,通过自相关对噪声具有很强的抑制作用,且在被测信号进入AD卡被采样之前,通过性能良好的带通滤波器滤除信号中含有的高频噪声和谐波,进一步提高了测量精度。
3.3测试流程
测试流程的设计其实就是软件算法思想的具体实现,首先要对通道进行设置,包括采样频率、采样点数等参数,这样就可以通过软件设置更改采样频率、采样点数等可能影响测量精度的参数,被测信号采集后进行波形显示,观察采集信号的波形,再根据频率测量算法,对采样数据进行处理得到被测频率值,并在软件界面上显示。
4结论
本设计方案已成功应用于某型导弹的自动测试系统,实践证明这项技术能提高频率测量精度、能降低费用,同时也顺应了测试技术发展的趋势,体现了虚拟仪器软件就是仪器的思想。
5地空导弹营射击指挥认知模型应用
认知模型构建完成以后,根据编辑的想定计划,在FLAMES引擎自动运算执行下,由预先开发的评估软件和仿真结果数据,对射击指挥过程进行定量的检验,得出评估数据和图表。执行过程中,通过对仿真过程回放、暂停、快进、快退、跳转至某点,以及多次运行等,观察作战过程,总结营射击指挥的利弊。同时,在仿真过程中可以对营射击指挥认知模型的数据进行调偏,通过反复多次运行,观察调偏对于射击效率的影响,总结出地空导弹营射击指挥的要点及定量的分析数据。
6结束语
总之,基于FLAMES开发的地空导弹营射击指挥认知模型能够充分模拟出部队指战员行为的真实特性,对地空导弹射击指挥理论的深入研究及创新具有重要的意义。同时,由于其二次开发的特性,开发出的认知模型在以后更大规模的仿真开发中还可以重复使用,可以大大节省仿真开放的投入和工作量。
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