一種遙測設備自動化標定系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種遙測設備自動化標定系統(tǒng)，屬于遙測設備測試技術，包括人機交互接口、標定信號模擬系統(tǒng)、矩陣開關、信號遙測設備、數據采集/接收單元、儀器控制單元、數據處理平臺、軟件控制平臺，本發(fā)明通過數據分析處理的方法估計出輸出信號。將輸出信號與標定信號模擬系統(tǒng)輸入的基準信號作比較，擬合傳輸曲線，并計算出系統(tǒng)傳遞函數和傳輸精度，生成數據表格來記錄各通道傳輸數據和特性函數。本發(fā)明是能根據用戶需求，自動測試直流，交流信號通道傳輸系數的系統(tǒng)。該系統(tǒng)基于虛擬儀器平臺，能快速準確地用于不同型號遙測設備通道傳輸系數的測試，可以直觀清晰地獲得待測試設備的傳輸通道模型，為不同外部環(huán)境下，遙測設備傳輸通道的校正提供依據。
【專利說明】一種遙測設備自動化標定系統(tǒng)
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及一種基于LabWindows/CVI軟件平臺的遙測設備自動化標定系統(tǒng),屬于遙測設備測試技術。
【背景技術】
[0002]目前國內遙測設備研制生產單位均采用人工或半自動的方式進行測試，該測試方式已經無法滿足越來越復雜的遙測系統(tǒng)的測試需求，具體體現為以下幾個問題:
[0003]I)僅適用于遙測信號路數少、類型少和傳輸精度要求低的簡單型號遙測設備的測試。測試過程非常復雜,2?3個測試人員要花費數個小時才能完成完整的測試。
[0004]2)往往需要多個人員分工測試，每個測試人員必須掌握各種信號參數的直接或間接測量方法，并對各種測量結果進行判讀和手工記錄，測試準確性受人為因素影響大，難以形成標準化測試；
[0005]3)無法進行遙測通道傳輸系數標定，只能根據硬件電路設計使用理論估計值。由于沒有考慮不同批次遙測艙以及不同遙測通道之間的差異性，各遙測通道傳輸精度的測試結果不夠真實、準確。
【發(fā)明內容】
[0006]發(fā)明目的:為了克服現有技術中存在的不足，本發(fā)明提供一種遙測設備自動化標定系統(tǒng)，本系統(tǒng)能根據用戶需求，自動測試直流，交流信號通道傳輸系數的系統(tǒng)，能快速準確地用于不同型號遙測設備通道傳輸系數的測試，可以直觀清晰地獲得待測試設備的傳輸通道模型，為不同外部環(huán)境下，遙測設備傳輸通道的校正提供依據。
[0007]為實現上述目的，本發(fā)明采用的技術方案為:一種遙測設備自動化標定系統(tǒng)，包括:
[0008]人機交互接口，所述人機交互接口用于用戶參數的輸入，并將該用戶參數傳送給軟件控制平臺，所述用戶參數包括待測通道設定，待測方式設定，標定模式以及對待測通道所需要的信號源進行設定；
[0009]標定信號模擬系統(tǒng)，所述標定信號模擬系統(tǒng)用于根據從儀器控制單元接收的待測通道所需要的信號源參數和標定模式產生對應的基準信號，并將該基準信號通過矩陣開關接入信號遙測設備的人機交互接口 ；所述標定信號模擬系統(tǒng)包括提供直流電平的可編程精密電源和提供交流信號的函數信號發(fā)生器；
[0010]矩陣開關，所述矩陣開關用于根據儀器控制單元發(fā)出的待測通道選擇控制信息控制標定信號模擬系統(tǒng)和信號遙測設備之間的信號通道連接的切換，形成待測通道，該待測通道用于標定信號模擬系統(tǒng)和信號遙測設備之間信號的傳輸；
[0011]信號遙測設備，所述信號遙測設備用于接收矩陣開關待測通道發(fā)出的信號，并將信號加至載波上，同時將該載波信號發(fā)送至數據采集/接收單元；
[0012]數據采集/接收單元，所述數據采集/接收單元用于接收信號遙測設備發(fā)出的載波信號，并將其解調后傳輸至數據處理平臺；
[0013]儀器控制單元，所述儀器控制單元用于軟件控制平臺傳送的用戶參數信息的接收，并將其中的待測通道所需要的信號源信息傳送給標定信號模擬系統(tǒng)；用于接收軟件控制平臺傳送的待測通道選擇控制信息，并將該待測通道選擇控制信息發(fā)送給矩陣開關；用于接收軟件控制平臺傳送的自檢信息、初始化儀器、檢測儀器的工作狀態(tài)；用于接收軟件控制平臺傳送的模式信息，根據模式信息選擇儀器直流標定模式或者交流標定模式，并將選定的標定模式傳送給標定信號模擬系統(tǒng)；
[0014]數據處理平臺，所述數據處理平臺用于對數據采集接收單元采集到的數據進行處理，所述數據處理包括通過接收數據和產生信號的對比、進行通道傳輸曲線的繪制、傳輸方程的擬合、產生標定數據表格的處理；根據傳輸方程的擬合計算出系統(tǒng)的傳遞函數和傳輸精度；所述標定數據表格用于記錄各通道傳輸數據和特性函數；并將通道傳輸曲線的繪制、傳輸方程的擬合、標定數據表格、傳遞函數、傳輸精度信息發(fā)送給軟件控制平臺；
[0015]軟件控制平臺，所述軟件控制平臺用于接收人機交互接口輸入的用戶參數信息，并將該用戶參數信息中的待測通道所需要的信號源傳遞給儀器控制單元；根據待測通道設定信息產生選擇矩陣開關的其中的一個或多個通道作為待測通道選擇控制信息，并將該待測通道選擇控制信息發(fā)送給儀器控制單元；用于根據用戶參數信息產生自檢信號，并將該信號傳送給儀器控制單元；用于根據用戶參數信息產生模式信息，并將該模式信息傳送給儀器控制單元；用于接收數據處理平臺傳送的通道傳輸曲線的繪制、傳輸方程的擬合、以及傳輸精度并將上述結果存儲于標定數據文件中。
[0016]進一步地:還包括通道標定模式模塊，所述通道標定模式模塊包括多通道標定模式模塊和單通道標定模式模塊，所述多通道標定模式模塊用于用戶通過人機交互接口輸入兩個以上的待測通道以及各待測通道所需要的信號源參數，其測試方法如下；系統(tǒng)根據各待測通道測試結果分別生成其對應的通道傳輸曲線的繪制、傳輸方程的擬合、通道傳輸精度信息，上述信息被遙測設備自動化標定系統(tǒng)自動保存于標定數據文件中；然后用戶將保存于標定數據文件的各待測通道生成的上述信息載入遙測設備自動化標定系統(tǒng)，進行單個通道的復播，查看結果是否正確，完成標定流程；
[0017]所述單通道標定模式模塊用于用戶通過人機交互接口輸入一個需要待測通道以及待測通道所需要的信號源，其測試方法如下；系統(tǒng)根據待測通道及其對應的信號源生成其對應的通道傳輸曲線的繪制、傳輸方程的擬合、通道傳輸精度信息，上述信息被遙測設備自動化標定系統(tǒng)自動保存于標定數據文件中；然后用戶將保存于標定數據文件的各待測通道生成的上述信息載入遙測設備自動化標定系統(tǒng)，進行單個通道的復播，查看結果是否正確，完成標定流程。
[0018]優(yōu)選的:所述標定信號模擬系統(tǒng)包括提供直流電平的可編程精密電源和函數信號發(fā)生器。
[0019]優(yōu)選的:所述傳遞函數的估計方法為:
[0020]第一步，通過發(fā)送端和接收端信號曲線逆合獲得該通道傳遞函數的多項表達式f (χ):
[0021]f (χ) = kgx^^x^k^+ko = y (3)
[0022]其中，發(fā)送端信號的樣值為:X = X1, x2,...，xN(I)
[0023]接收端信號的樣值為:Y = yi，y2，...，yN(2)
[0024]第二步，根據發(fā)送端信號和傳遞函數關系式，估計標準偏差Λ和相關系數P:
【權利要求】
1.一種遙測設備自動化標定系統(tǒng)，其特征在于，包括: 人機交互接口，所述人機交互接口用于用戶參數的輸入，并將該用戶參數傳送給軟件控制平臺，所述用戶參數包括待測通道設定，待測方式設定，標定模式以及對待測通道所需要的信號源進行設定； 標定信號模擬系統(tǒng)，所述標定信號模擬系統(tǒng)用于根據從儀器控制單元接收的待測通道所需要的信號源參數和標定模式產生對應的基準信號，并將該基準信號通過矩陣開關接入信號遙測設備的人機交互接口 ；所述標定信號模擬系統(tǒng)包括提供直流電平的可編程精密電源和提供交流信號的函數信號發(fā)生器； 矩陣開關 ，所述矩陣開關用于根據儀器控制單元發(fā)出的待測通道選擇控制信息控制標定信號模擬系統(tǒng)和信號遙測設備之間的信號通道連接的切換，形成待測通道，該待測通道用于標定信號模擬系統(tǒng)和信號遙測設備之間信號的傳輸； 信號遙測設備，所述信號遙測設備用于接收矩陣開關待測通道發(fā)出的信號，并將信號加至載波上，同時將該載波信號發(fā)送至數據采集/接收單元； 數據采集/接收單元，所述數據采集/接收單元用于接收信號遙測設備發(fā)出的載波信號，并將其解調后傳輸至數據處理平臺； 儀器控制單元，所述儀器控制單元用于軟件控制平臺傳送的用戶參數信息的接收，并將其中的待測通道所需要的信號源信息傳送給標定信號模擬系統(tǒng)；用于接收軟件控制平臺傳送的待測通道選擇控制信息，并將該待測通道選擇控制信息發(fā)送給矩陣開關；用于接收軟件控制平臺傳送的自檢信息、初始化儀器、檢測儀器的工作狀態(tài)；用于接收軟件控制平臺傳送的模式信息，根據模式信息選擇儀器直流標定模式或者交流標定模式，并將選定的標定模式傳送給標定信號模擬系統(tǒng)； 數據處理平臺，所述數據處理平臺用于對數據采集接收單元采集到的數據進行處理，所述數據處理包括通過接收數據和產生信號的對比、進行通道傳輸曲線的繪制、傳輸方程的擬合、產生標定數據表格的處理；根據傳輸方程的擬合計算出系統(tǒng)的傳遞函數和傳輸精度；所述標定數據表格用于記錄各通道傳輸數據和特性函數；并將通道傳輸曲線的繪制、傳輸方程的擬合、標定數據表格、傳遞函數、傳輸精度信息發(fā)送給軟件控制平臺； 軟件控制平臺，所述軟件控制平臺用于接收人機交互接口輸入的用戶參數信息，并將該用戶參數信息中的待測通道所需要的信號源傳遞給儀器控制單元；根據待測通道設定信息產生選擇矩陣開關的其中的一個或多個通道作為待測通道選擇控制信息，并將該待測通道選擇控制信息發(fā)送給儀器控制單元；用于根據用戶參數信息產生自檢信號，并將該信號傳送給儀器控制單元；用于根據用戶參數信息產生模式信息，并將該模式信息傳送給儀器控制單元；用于接收數據處理平臺傳送的通道傳輸曲線的繪制、傳輸方程的擬合、以及傳輸精度并將上述結果存儲于標定數據文件中。
2.根據權利要求1所述的遙測設備自動化標定系統(tǒng)，其特征在于:還包括通道標定模式模塊，所述通道標定模式模塊包括多通道標定模式模塊和單通道標定模式模塊，所述多通道標定模式模塊用于用戶通過人機交互接口輸入兩個以上的待測通道以及各待測通道所需要的信號源參數，其測試方法如下；系統(tǒng)根據各待測通道測試結果分別生成其對應的通道傳輸曲線的繪制、傳輸方程的擬合、通道傳輸精度信息，上述信息被遙測設備自動化標定系統(tǒng)自動保存于標定數據文件中；然后用戶將保存于標定數據文件的各待測通道生成的上述信息載入遙測設備自動化標定系統(tǒng)，進行單個通道的復播，查看結果是否正確，完成標定流程； 所述單通道標定模式模塊用于用戶通過人機交互接口輸入一個需要待測通道以及待測通道所需要的信號源，其測試方法如下；系統(tǒng)根據待測通道及其對應的信號源生成其對應的通道傳輸曲線的繪制、傳輸方程的擬合、通道傳輸精度信息，上述信息被遙測設備自動化標定系統(tǒng)自動保存于標定數據文件中；然后用戶將保存于標定數據文件的各待測通道生成的上述信息載入遙測設備自動化標定系統(tǒng)，進行單個通道的復播，查看結果是否正確，完成標定流程。
3.根據權利要求2所述的遙測設備自動化標定系統(tǒng)，其特征在于:所述標定信號模擬系統(tǒng)包括提供直流電平的可編程精密電源和函數信號發(fā)生器。
4.根據權利要求3所述的遙測設備自動化標定系統(tǒng)，其特征在于:所述傳遞函數的估計方法為: 第一步，通過發(fā)送端和接收端信號曲線逆合獲得該通道傳遞函數的多項表達式f(x): f (X) = k^+k^+kiX+ko = y(3) 其中，發(fā)送端信號的樣值為:X = X1, X2,..., χΝ(I) 接收端信號的樣值為:Y = Y1, y2，...，yN(2) 第二步，根據發(fā)送端信號和傳遞函數關系式，估計標準偏差△和相關系數P:
其中:Cxy = E[ (X-mx) (Y-my)](7) mx, my和σ χ, σ y分別表示發(fā)送/接收樣值的均值和均方差； 第三步，對通道接收端信號的幅度和頻率進行參數估計: 對于直流通道，在通道的人機交互接口，每隔t產生一個固定的電平，在通道的輸出端，每隔At采樣獲得當前的電平值，在每段電平采樣序列中選擇中間段的電平值進行平均，作為直流通道幅度的估計值，令每段電平采樣序列有η個采樣值，其中:n=t/Δt (8) 選擇第(η*0.4取整)個到第(η*0.6取整)個電平累加后求均值； 對于交流通道，根據輸入信號的信噪比(SNR)選擇不同的幅度、頻率的估計方法:在高信噪比條件下，先用過零檢測的方法求取三角波的周期Τ，再對該周期內的三角波幅度的絕對值求平均得到均值Ε，利用幅值A = 2*Ε的關系對幅度做出估計；而在低信噪比條件下，則需通過求取自相關函數的方法對三角波的幅度做出估計。
【文檔編號】G01D18/00GK104075744SQ201410287089
【公開日】2014年10月1日 申請日期:2014年6月24日 優(yōu)先權日:2014年6月24日
【發(fā)明者】許梁津, 王成華, 朱秋明 申請人:南京航空航天大學