通用型实时仿测系统论文和设计-刘松尧

全文摘要

本实用新型涉及一种通用型实时仿测系统，包括上位机和下位机，所述上位机与下位机之间通信连接进行数据交互；所述下位机包括：机箱，所述机箱内设有：电源模块、示波器、信号检测模块、主控制板、AD采集模块、DA模块、DIO模块、串口模块以及反射内存卡模块，所述示波器、信号检测模块、AD采集模块、DA模块、DIO模块、光纤通信模块、串口模块以及反射内存卡模块分别与主控制板连接；所述电源模块用于向所述机箱提供电能。本实用新型提供的通用型实时仿测系统通过设置多种可分离的模块，能够实时监测记录数据，产品结构更加紧凑且牢固，适合实验室和外场应用，运输方便，可靠性好。

主设计要求

1.一种通用型实时仿测系统，其特征在于，包括：上位机和下位机，所述上位机与下位机之间通信连接进行数据交互；所述下位机包括：机箱，所述机箱内设有：电源模块、示波器、信号检测模块、主控制板、AD采集模块、DA模块、DIO模块、串口模块以及反射内存卡模块，所述示波器、信号检测模块、AD采集模块、DA模块、DIO模块、光纤通信模块、串口模块以及反射内存卡模块分别与主控制板连接；所述电源模块用于向所述机箱提供电能。

设计方案

1.一种通用型实时仿测系统，其特征在于，包括：上位机和下位机，所述上位机与下位机之间通信连接进行数据交互；

所述下位机包括：机箱，所述机箱内设有：电源模块、示波器、信号检测模块、主控制板、AD采集模块、DA模块、DIO模块、串口模块以及反射内存卡模块，所述示波器、信号检测模块、AD采集模块、DA模块、DIO模块、光纤通信模块、串口模块以及反射内存卡模块分别与主控制板连接；

所述电源模块用于向所述机箱提供电能。

2.根据权利要求1所述的通用型实时仿测系统，其特征在于，所述主控制板包括：

控制器、时钟晶振、存储器以及CPI总线，所述时钟晶振、存储器以及CPI总线分别与所述控制器连接；

所述时钟晶振用于提供工作基准，输出工作基准时钟至控制器；

所述存储器用于存储仿真测试数据。

3.根据权利要求2所述的通用型实时仿测系统，其特征在于，还包括：

GPS\/北斗授时模块，用于向所述控制器发送指令和数据以校正所述时钟晶振的偏差，所述GPS\/北斗授时模块与所述主控制板连接。

4.根据权利要求1所述的通用型实时仿测系统，其特征在于，所述机箱上设有：

电压检测端口，用于检测所述机箱工作电压；

信号测试端口，用于测试信号；

直流稳压电压输出端口，用于输出直流稳压电源。

5.根据权利要求1所述的通用型实时仿测系统，其特征在于，所述串口模块包括：

RS232接口、RS485接口、RS422接口。

6.根据权利要求1所述的通用型实时仿测系统，其特征在于，所述DIO模块包括：

航空插头接口，所述航空插头接口设置在所述机箱上。

7.根据权利要求1所述的通用型实时仿测系统，其特征在于，所述机箱上还设有：

总开关，所述总开关一端与所述电源模块连接，其另一端与所述主控制板连接。

8.根据权利要求1所述的通用型实时仿测系统，其特征在于，所述机箱上还设有：

显示屏，所述显示屏为VGA显示屏。

9.根据权利要求1所述的通用型实时仿测系统，其特征在于，所述AD模块、DA模块、DI模块、DO模块、反射内存模块均采用CPCI板卡形式。

10.根据权利要求1至9任一项所述的通用型实时仿测系统，其特征在于，所述上位机采用：

笔记本电脑。

设计说明书

技术领域

本实用新型属于仿测系统技术领域，具体涉及一种通用型实时仿测系统。

背景技术

我国的仿真技术应用水平近几年有了长足进步，例如，国防科技大学研制的银河仿真I型机及其类似机已广泛应用于战略导弹、地对空导弹、空对地导弹、舰对舰导弹、鱼雷等武器的设计与测试上。但是，我国的仿真技术与世界发达国家相比，仍差距明显，一个重要原因就是支撑仿真应用的平台——仿真机还未具备驱动大规模和深入应用的能力，仿真机的使用非常受限制。除此之外，仿真系统所面临的问题将越来越复杂，仿真系统所要解决的问题也是越来越庞大，主要包括以下几个问题：

1)目前，现有仿真机大多采用工业计算机和上架机柜等定制化的实现形式，仿真机功能单一，基本上以完成某个武器装备的仿真试验为主，可扩展性能较差。且仿真过程出现故障，只能等待仿真结束后查看记录数据，不能实现仿真数据的信号级测量，故障分析工作繁琐、不直观；

2)由于机柜式仿真机体积较大，在应用于各类仿真试验室时，运输困难，在某些硬件参与的情况时，难以便捷的与外场实际环境结合(如：接收机接收飞机等的反馈数据)，因此，得出的试验数据全部为仿真试验室模拟结果，真实数据与仿真数据结合较差。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型的目的在于克服现有技术的不足，提供一种通用型实时仿测系统以解决现有的仿测系统在仿测过程中出现故障事，无法实时监测记录数据导致故障分析工作繁琐不直观以及仿真实验的仿真数据与真实数据结合较差的问题。

为实现以上目的，实用新型采用如下技术方案：一种通用型实时仿测系统，包括：上位机和下位机，所述上位机与下位机之间通信连接进行数据交互；

所述电源模块用于向所述机箱提供电能。

进一步的，所述主控制板包括：

控制器、时钟晶振、存储器以及CPI总线，所述时钟晶振、存储器以及CPI总线分别与所述控制器连接；

所述时钟晶振用于提供工作基准，输出工作基准时钟至控制器；

所述存储器用于存储仿真测试数据。

进一步的，还包括：

GPS\/北斗授时模块，用于向所述控制器发送指令和数据以校正所述时钟晶振的偏差，所述GPS\/北斗授时模块与所述主控制板连接。

进一步的，所述机箱上设有：

电压检测端口，用于检测所述机箱工作电压；

信号测试端口，用于测试信号；

直流稳压电压输出端口，用于输出直流稳压电源。

进一步的，所述串口模块包括：

RS232接口、RS485接口、RS422接口。

进一步的，所述DIO模块包括：

航空插头接口，所述航空插头接口设置在所述机箱上。

进一步的，所述机箱上还设有：

总开关，所述总开关一端与所述电源模块连接，其另一端与所述主控制板连接。

进一步的，所述机箱上还设有：

显示屏，所述显示屏为VGA显示屏。

进一步的，所述AD模块、DA模块、DI模块、DO模块、反射内存模块均采用CPCI板卡形式。

进一步的，所述上位机采用：

笔记本电脑。

本实用新型采用以上技术方案，所能达到的有益效果包括：

本申请采用一体化设计集系统仿真、性能测试、端口检测和数据分析等功能于一体，功能集成化程度高，采用CPCI总线架构，各功能\/接口模块相互独立，便于系统的扩展和升级，可采用远程控制方式对下位机进行自动化模型加载、运行等控制，操作简便，自动化程度高；本申请采用种常用接口，满足各类制导武器的单机，例如：弹上计算机、惯组、GPS\/北斗模块、发动机、舵机等及整机的仿真和测试。本申请中的支持的开发环境支持Matlab、C++等多种开发环境。除此之外，本申请下位机采用的机箱设计小巧、便捷，便于外厂携带和测试，因此，产品结构更加紧凑且牢固，适合实验室和外场应用，运输方便，可靠性好。

本实用新型提供的通用型实时仿测系统通过设置多种可分离的模块，能够实时监测记录数据，产品结构更加紧凑且牢固，适合实验室和外场应用，运输方便，可靠性好。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型一种通用型实时仿测系统的结构示意图；

图2为本实用新型提供的机箱的正面结构示意图；

图3为本实用新型提供的机箱的背面结构示意图。

具体实施方式

为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本实用新型的技术方案进行详细的描述。显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所得到的所有其它实施方式，都属于本实用新型所保护的范围。

下面结合附图介绍本申请实施例中提供的一个具体的通用型实时仿测系统。

如图1所示，本实用新型提供一种通用型实时仿测系统，包括：上位机1和下位机2，所述上位机1与下位机2之间通信连接进行数据交互；

所述下位机2包括：机箱201，所述机箱201内设有：电源模块21、示波器22、信号检测模块23、主控制板24、AD采集模块25、DA模块26、DIO模块27、串口模块28以及反射内存卡模块29，所述示波器22、信号检测模块23、AD采集模块25、DA模块26、DIO模块27、光纤通信模块、串口模块28以及反射内存卡模块29分别与主控制板24连接；

所述电源模块21用于向所述机箱201提供电能。

其中，上位机1采用笔记本电脑，当然还可以采用台式电脑，在此不做限定。

所述下位机2用于数据采集、分析及存储，上位机1与下位机2之间进行信息交互；

具体的，电源模块21用于向所述机箱201提供电能；机箱201内部电源采用ATX标准模块电源，能够将220V交流转换为机箱201内部使用的3.3V、5V和12V等电压，电源总功率为400W，满足机箱201内部所有设备模块的用电要求；

本申请提供的示波器22提供2路测试接口，支持信号监控、波形存储、信号触发以及数学运算等功能，能够为设备内部数据实现信号级的测试与监控；示波器22最大采样率为1GS\/s，带宽200MHz，垂直灵敏度2mV\/div～10V\/div，实基范围2ns\/div～50s\/div。

信号检测模块23用于将设备内部信号转接至前面板，在不影响仿真测试的前提下，方便对信号进行测试，信号检测模块23与示波器22配合使用；

AD采集模块25用于采集仿真过程中其他节点或单元产生的模拟信号，AD模块支持信号同步采集，可以同时采集多路信号；

DA模块26用于产生模拟信号，仿真过程中模拟某些单机信号，以真实的信号和格式传输给其他仿真节点，实现闭环仿真测试；

DIO模块27用于产生模拟信号，仿真过程中模拟某些单机信号，以真实的信号和格式传输给其他仿真节点，实现闭环仿真测试；

串口模块28用于支持RS232\/422\/485等多种通信格式，实现与目前大部分仿真参试实物(如惯组、加表、导引头、弹载计算机等)的数据交互；

反射内存卡模块29用于采用光纤通信实现内存映射与共享，是实时仿真通信的重要组成，实现与仿真环境设备(如转台、模拟器等)、仿真计算节点(包括主控单元、数据存储单元、显示单元等)数据的实时交互。

主控制板24是下位机2的核心计算单元，主控制板24通过CPI总线控制示波器22、信号检测模块23、AD采集模块25、DA模块26、DIO模块27、串口模块28以及反射内存卡模块29，从而控制仿真环境，计算仿真模型实现信号的输入和输出控制。

优选的，所述主控制板24包括：

控制器、时钟晶振、存储器以及CPI总线，所述时钟晶振、存储器以及CPI总线分别与所述控制器连接；

所述时钟晶振用于提供工作基准，输出工作基准时钟至控制器；

所述存储器用于存储仿真测试数据。

具体的，本申请中控制器采用Intel Core 4代处理器，八核心，可同时处理多线程程序，硬盘采用SATA3.0SSD固态硬盘，存储速率可达500MB\/s，空间大小选用512GB，可以满足仿真数据存放的要求，时钟晶振为3.3MHz，为仿真机提供稳定的时钟定时，时钟定时分辨率最高可达0.3us，存储器的内存为DDR3L-1600SDRAM ECC板贴内存，最高支持8GB。

具体的，本申请提供的技术方案的实时性是靠主控制板24上的3.3MHz时钟晶振来保证的，时钟晶振具有频率高、定时稳定的特点，因此，可以获得相对稳定可靠的定时周期，其定时精度远高于目前常见仿真机的定时精度。

本申请提供的一种通用型实时仿测系统还包括：

GPS\/北斗授时模块(图中未示出)，用于向所述控制器发送指令和数据以校正所述时钟晶振的偏差，所述GPS\/北斗授时模块与所述主控制板24连接。

具体的，GPS\/北斗授时模块采用GPS\/北斗授时板卡，本申请使用GPS\/北斗授时板卡来标校主控制板24上的时钟晶振，以消除时钟晶振的固有偏差，使通用型实时仿测系统具有更精确的定时周期，确保仿真过程的实时性指标。

优选的，如图2所示，所述机箱201上设有：

电压检测端口2011，用于检测所述机箱201工作电压；

信号测试端口2012，用于测试信号；

直流稳压电压输出端口2013，用于输出直流稳压电源。

优选的，所述串口模块28包括：RS232接口、RS485接口、RS422接口。

优选的，如图3所示，所述DIO模块27包括：

航空插头接口301，所述航空插头接口设置在所述机箱201上。采用航空插头接口301，结构牢固，不易脱落，且可靠性好，还能够防止差错。

优选的，如图2所示，所述机箱201上还设有：

总开关2014，所述总开关一端与所述电源模块21连接，其另一端与所述主控制板24连接。

优选的，如图2所示，所述机箱201上还设有：

显示屏2015，所述显示屏为VGA显示屏。

具体的，本产品还设计了设备监控显示屏，7.9寸VGA显示屏，最大分辨率可达1024*768，能够实时显示下位机2仿真测试软件的工作状态。

机箱201上还设有电压显示屏2016，用于显示机箱201的工作电压值。

优选的，如图3所示，所述机箱201上还设有挡板更换部位挡板302、电源保险丝303、电源接口304以及接地柱305。

优选的，所述AD采集模块25、DA模块26、DIO模块27、反射内存卡模块29均采用CPCI板卡形式。

具体的，采用CPCI板卡形式，功能独立且便于插拔。

本申请中的机箱结构整体采用铝型材机加工而成，结构稳定、可靠，加工精度高。机箱面板采用人机工程的设计理念，操作面板在右侧，包括总开关、信号测试端口、直流稳压电源输出端口、示波器操作按钮等；操作面板左侧为监控界面，包括示波器显示界面、2路电压监测器和显示屏。使用起来符合人体右手操作的习惯，测试时线缆连接清晰。

综上所述，本实用新型提供的通用型实时仿测系统通过设置多种可分离的模块，能够实时监测记录数据，产品结构更加紧凑且牢固，适合实验室和外场应用，运输方便，可靠性好。

以上所述，仅为本实用新型的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

设计图

通用型实时仿测系统论文和设计

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主设计要求

设计方案

设计说明书

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