應(yīng)用領(lǐng)域
      基于PCI-9846武器數(shù)據(jù)鏈測(cè)試技術(shù)應(yīng)用于航空領(lǐng)域，實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)鏈仿真場(chǎng)景的測(cè)試。
      挑戰(zhàn)
      基于PCI-9846武器數(shù)據(jù)鏈測(cè)試系統(tǒng)以計(jì)算機(jī)和武器數(shù)據(jù)鏈模擬功能模塊為核心，其性能先進(jìn)、結(jié)構(gòu)緊湊、操控性強(qiáng)，在仿真應(yīng)用測(cè)試、協(xié)議測(cè)試方面具有獨(dú)特的一面，達(dá)到了動(dòng)態(tài)測(cè)試、智能測(cè)試的要求。
      被測(cè)武器數(shù)據(jù)鏈系統(tǒng)的性能指標(biāo)覆蓋射頻性能、時(shí)間同步、信號(hào)格式、圖像處理、電磁兼容、天線(xiàn)跟蹤等方面，測(cè)試系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了對(duì)數(shù)據(jù)鏈系統(tǒng)聯(lián)調(diào)、技術(shù)陣地檢測(cè)、生產(chǎn)調(diào)校、故障發(fā)現(xiàn)等功能，達(dá)到了全系統(tǒng)一體化動(dòng)態(tài)測(cè)試的目標(biāo)。
      在測(cè)試技術(shù)方面，基于電磁波傳播理論，提出微暗室、近場(chǎng)模擬開(kāi)放空間實(shí)際環(huán)境的測(cè)試方法，采用微波網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)辨識(shí)技術(shù)確定近場(chǎng)收發(fā)天線(xiàn)之間的傳遞函數(shù)，實(shí)現(xiàn)了實(shí)時(shí)在線(xiàn)射頻信道定量測(cè)量，降低無(wú)源互調(diào)，解決了高功率防護(hù)和電磁兼容問(wèn)題；提出了武器專(zhuān)用數(shù)據(jù)鏈測(cè)試系統(tǒng)的協(xié)議測(cè)試技術(shù)，進(jìn)行協(xié)議統(tǒng)計(jì)分析、數(shù)據(jù)處理，并通過(guò)這種協(xié)議測(cè)試技術(shù)手段實(shí)現(xiàn)了對(duì)武器數(shù)據(jù)鏈協(xié)議一致性、互操作性、魯棒性的測(cè)試。
      解決方案
      基于PCI-9846武器數(shù)據(jù)鏈測(cè)試系統(tǒng)主要由工業(yè)控制計(jì)算機(jī)和武器數(shù)據(jù)鏈模擬功能模塊組成。采用了Delphi編程語(yǔ)言， 中文化的圖形操作界面，實(shí)現(xiàn)了測(cè)試系統(tǒng)所需的操作功能。工業(yè)控制計(jì)算機(jī)內(nèi)部擴(kuò)展多個(gè)RS-422串行接口和USB2.0接口。其中對(duì)外的RS-422接口用于與武器測(cè)試系統(tǒng)傳輸雙向串行控制數(shù)據(jù)，接收指令信息，并通過(guò)對(duì)內(nèi)的RS422接口將數(shù)據(jù)鏈傳輸?shù)臓顟B(tài)信息傳送到武器測(cè)試系統(tǒng)，同時(shí)也能夠?qū)ξ淦鲾?shù)據(jù)鏈模擬設(shè)備進(jìn)行指令控制。USB2.0接口用于轉(zhuǎn)存或接收外部規(guī)定格式的圖像與信息文件，用于圖像和信息數(shù)據(jù)還原處理。工業(yè)控制計(jì)算機(jī)還用于測(cè)試控制，接收武器測(cè)試系統(tǒng)的命令或由本地產(chǎn)生命令通過(guò)I/O數(shù)字接口控制程控衰減器，用于測(cè)試數(shù)據(jù)鏈接收機(jī)靈敏度。工控機(jī)內(nèi)部插接PCI-9846高速數(shù)據(jù)采集卡，完成圖像數(shù)據(jù)的采集及圖像分析處理，并實(shí)現(xiàn)圖像存儲(chǔ)和回放。武器數(shù)據(jù)鏈模擬設(shè)備完成指令信息的發(fā)射、圖像及狀態(tài)信息的接收。指令由武器測(cè)試系統(tǒng)或本地工控機(jī)產(chǎn)生，產(chǎn)生的指令通過(guò)模塊的指令基帶處理、調(diào)制并發(fā)射。同時(shí)模塊的圖像接收機(jī)接收信號(hào)并解調(diào)和進(jìn)行基帶處理，輸入至PCI-9846高速數(shù)據(jù)采集卡，由工控機(jī)對(duì)接收的圖像進(jìn)行分析處理。
      1. 概述
       傳統(tǒng)的武器數(shù)據(jù)鏈測(cè)試方法多以傳輸系統(tǒng)的靜態(tài)性能參數(shù)檢測(cè)為主，難以對(duì)數(shù)據(jù)鏈出現(xiàn)的瞬態(tài)異常情況做出正確地判定，更不可能對(duì)正常使用情況進(jìn)行動(dòng)態(tài)仿真測(cè)試，最終也就不能有效地保證數(shù)據(jù)鏈無(wú)故障可靠應(yīng)用。武器數(shù)據(jù)鏈動(dòng)態(tài)仿真測(cè)試作為新一代武器系統(tǒng)采用SDP（Structured Distributed Programming） 技術(shù)開(kāi)發(fā)的分布式并行測(cè)試中的一個(gè)重要組成部分，在完成數(shù)據(jù)鏈自身測(cè)試的同時(shí)，也為武器系統(tǒng)其他單元的仿真測(cè)試提供配套的功能。ADlink公司PCI-9846高分辨率高速數(shù)據(jù)采集卡在武器數(shù)據(jù)鏈測(cè)試系統(tǒng)中，以其寬動(dòng)態(tài)范圍、板載512 MB內(nèi)存及不受PCI總線(xiàn)速率限制的突出特點(diǎn)，助力武器數(shù)據(jù)鏈測(cè)試，滿(mǎn)足了并行、動(dòng)態(tài)及仿真測(cè)試等復(fù)雜應(yīng)用需求，成為測(cè)試系統(tǒng)中的技術(shù)亮點(diǎn)，提升了測(cè)試技術(shù)水平。
      該測(cè)試系統(tǒng)具有體積小、定量測(cè)試精度高，自動(dòng)化水平高、工作可靠等優(yōu)點(diǎn)，達(dá)到了模塊化、通用化、系列化要求，在軍事和經(jīng)濟(jì)效益方面有顯著特點(diǎn)。
      2. 數(shù)據(jù)鏈仿真測(cè)試技術(shù)
      武器數(shù)據(jù)鏈測(cè)試系統(tǒng)以計(jì)算機(jī)和武器數(shù)據(jù)鏈模擬模塊為核心，其性能先進(jìn)、結(jié)構(gòu)緊湊、操控性強(qiáng)，在仿真應(yīng)用測(cè)試、協(xié)議測(cè)試方面具有獨(dú)特的一面，達(dá)到了動(dòng)態(tài)測(cè)試、智能測(cè)試的要求。
被測(cè)武器數(shù)據(jù)鏈系統(tǒng)的性能指標(biāo)覆蓋射頻性能、時(shí)間同步、信號(hào)格式、圖像處理、電磁兼容、天線(xiàn)跟蹤等方面，測(cè)試系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了對(duì)數(shù)據(jù)鏈系統(tǒng)聯(lián)調(diào)、技術(shù)陣地檢測(cè)、生產(chǎn)調(diào)校、故障發(fā)現(xiàn)等功能，達(dá)到了全系統(tǒng)一體化動(dòng)態(tài)測(cè)試的目標(biāo)。
       在測(cè)試技術(shù)方面，基于電磁波傳播理論，提出微暗室、近場(chǎng)模擬開(kāi)放空間實(shí)際環(huán)境的測(cè)試方法，采用微波網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)辨識(shí)技術(shù)確定近場(chǎng)收發(fā)天線(xiàn)之間的傳遞函數(shù)，實(shí)現(xiàn)了實(shí)時(shí)在線(xiàn)射頻信道定量測(cè)量，降低無(wú)源互調(diào)，解決了高功率防護(hù)和電磁兼容問(wèn)題；提出了武器專(zhuān)用數(shù)據(jù)鏈測(cè)試系統(tǒng)的協(xié)議測(cè)試技術(shù)，進(jìn)行協(xié)議統(tǒng)計(jì)分析、數(shù)據(jù)處理，并通過(guò)這種協(xié)議測(cè)試技術(shù)手段實(shí)現(xiàn)了對(duì)武器數(shù)據(jù)鏈協(xié)議一致性、互操作性、魯棒性的測(cè)試。
       3. 數(shù)據(jù)鏈測(cè)試系統(tǒng)組成
       3.1硬件組成
       數(shù)據(jù)鏈測(cè)試系統(tǒng)主要由工業(yè)控制計(jì)算機(jī)和武器數(shù)據(jù)鏈模擬模塊組成，如圖1所示。
       工業(yè)控制計(jì)算機(jī)內(nèi)部擴(kuò)展多個(gè)RS-422串行接口和USB2.0接口。其中對(duì)外的RS-422接口用于與武器測(cè)試系統(tǒng)傳輸雙向串行控制數(shù)據(jù)，接收指令信息，并通過(guò)對(duì)內(nèi)的RS422接口將數(shù)據(jù)鏈傳輸?shù)臓顟B(tài)信息傳送到武器測(cè)試系統(tǒng)，同時(shí)也能夠?qū)ξ淦鲾?shù)據(jù)鏈模擬設(shè)備進(jìn)行指令控制。USB2.0接口用于轉(zhuǎn)存或接收外部規(guī)定格式的圖像與信息文件，用于圖像和信息數(shù)據(jù)還原處理。工業(yè)控制計(jì)算機(jī)還用于測(cè)試控制，接收武器測(cè)試系統(tǒng)的命令或由本地產(chǎn)生命令通過(guò)I/O數(shù)字接口控制程控衰減器，用于測(cè)試數(shù)據(jù)鏈接收機(jī)靈敏度。工控機(jī)內(nèi)部插接PCI-9846高速數(shù)據(jù)采集卡，完成圖像數(shù)據(jù)的采集及圖像分析處理，并實(shí)現(xiàn)圖像存儲(chǔ)和回放。

       數(shù)據(jù)鏈測(cè)試系統(tǒng)的應(yīng)用測(cè)試框圖如圖2所示。

板卡硬件驅(qū)動(dòng)程序?qū)訉?shí)現(xiàn)具體的功能調(diào)用。

      采用了Delphi編程語(yǔ)言， 中文化的圖形操作界面，實(shí)現(xiàn)了測(cè)試系統(tǒng)所要求的操作功能。建立本機(jī)Access數(shù)據(jù)庫(kù)，并通過(guò)對(duì)象模型ADO（Active Data Objects）進(jìn)行數(shù)據(jù)庫(kù)的訪(fǎng)問(wèn)，ADO最主要的優(yōu)點(diǎn)是易于使用，速度快，內(nèi)存支出少和磁盤(pán)遺跡小。使用Delphi開(kāi)發(fā)數(shù)據(jù)庫(kù)應(yīng)用程序時(shí)，還可以將數(shù)據(jù)庫(kù)組件（ADOQuery或Query）與SQL語(yǔ)句結(jié)合起來(lái)，以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)瀏覽、刪除等功能

      1．應(yīng)用程序的API接口
      根據(jù)提供的各種功能接口卡的底層驅(qū)動(dòng)程序和數(shù)據(jù)讀取/寫(xiě)入的例程，編寫(xiě)dll文件，并進(jìn)一步封裝成適合Delphi程序語(yǔ)言調(diào)用的API函數(shù)。實(shí)現(xiàn)圖像數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)和輸出回放、衰減控制和圖像窗口的控制。
       2．?dāng)?shù)據(jù)庫(kù)操作
       Delphi提供了數(shù)據(jù)訪(fǎng)問(wèn)（DataAccess）和數(shù)據(jù)控制（DataControls）的可視化控件，能夠方便快捷地產(chǎn)生具有良好界面且功能強(qiáng)大的數(shù)據(jù)庫(kù)應(yīng)用程序，還應(yīng)用了非可視化控件，例如TTable、TQuery、TDatabase等實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)庫(kù)的數(shù)據(jù)管理功能。
      3．人機(jī)界面
      充分利用Delphi提供的界面功能控件、按鈕控件，菜單及數(shù)據(jù)顯示控件開(kāi)發(fā)友好的人機(jī)界面，達(dá)到簡(jiǎn)單操控，功能強(qiáng)大的要求，提供界面的動(dòng)態(tài)提示以方便各種功能的操作，運(yùn)用鮮明的狀態(tài)指示控件實(shí)現(xiàn)各種狀態(tài)、進(jìn)程的指示。
      4. 測(cè)試關(guān)鍵技術(shù)
      4.1微暗室近場(chǎng)模擬開(kāi)放空間測(cè)試技術(shù)
       測(cè)試天線(xiàn)微暗室屏蔽罩置于已經(jīng)安裝了天線(xiàn)被測(cè)武器體上，接收被測(cè)武器發(fā)射的大功率信號(hào)，并且對(duì)被測(cè)武器的發(fā)射信號(hào)有一定程度的屏蔽作用。
      測(cè)試天線(xiàn)微暗室屏蔽罩設(shè)計(jì)為正方形截面，頂面平行于地面，考慮到結(jié)構(gòu)尺寸與強(qiáng)度，采用鋁制材料制造，可以保證工作頻段的屏蔽性能；為使得測(cè)試天線(xiàn)微暗室屏蔽罩不對(duì)武器天線(xiàn)的正常工作產(chǎn)生影響，內(nèi)部需仿造電波暗室加入劈狀吸波材料，由于所要吸收功率為大功率，吸波材料所處空間較小，為避免產(chǎn)生熱量過(guò)多造成危險(xiǎn)，吸波材料選為橡膠材料，且表面具有尖劈狀突起；測(cè)試天線(xiàn)微暗室屏蔽罩底部需要與武器本體邊界曲線(xiàn)進(jìn)行共形設(shè)計(jì)，并底部覆蓋較厚的吸波橡膠材料，既可以吸收電磁波，又能夠進(jìn)一步地實(shí)現(xiàn)共形設(shè)計(jì)；內(nèi)部天線(xiàn)的設(shè)計(jì)采用寬帶圓形單極子天線(xiàn)，可以滿(mǎn)足尺寸、重量以及帶寬的要求，測(cè)試天線(xiàn)微暗室屏蔽罩如圖4所示。

       感興趣區(qū)（Region of interest， ROI） 圖像編碼技術(shù)是近年來(lái)數(shù)字圖像壓縮編碼領(lǐng)域的一個(gè)研究重點(diǎn)。 其在圖像高壓縮比下， 能夠更好地保證重建圖像ROI質(zhì)量， 是有效解決圖像質(zhì)量和壓縮比之間矛盾的一種重要手段。ROI 編碼算法的基本原理是：對(duì)輸入的圖像進(jìn)行小波變換， 根據(jù)圖像感興趣區(qū)產(chǎn)生ROI 掩膜， 移動(dòng)ROI 掩膜內(nèi)的小波系數(shù)使其位于較高的位平面， 在隨后進(jìn)行的嵌入式編碼中實(shí)現(xiàn)優(yōu)先編碼、優(yōu)先傳輸， 使得解碼重建后的ROI 比背景區(qū)擁有更好的質(zhì)量。 但此類(lèi)算法需要增加一定的位平面數(shù)量， 解碼時(shí)也必須對(duì)移動(dòng)了的位平面進(jìn)行逆平移， 增加了一定的復(fù)雜度。 另一類(lèi)ROI 編碼方法是基于優(yōu)化截?cái)嗲度胧骄幋a（Embedded block coding with optimized truncation， EBCOT） 算法中碼塊失真計(jì)算的。

      其中具有代表性的是由Taubman 提出的隱式ROI 算法， 其通過(guò)增加ROI 碼塊失真度量的權(quán)重， 使得編碼碼流中包含更多的ROI 信息，從而提高重建圖像ROI 質(zhì)量。 其優(yōu)點(diǎn)在于不改變位平面的數(shù)量， 不需要附加ROI 形狀信息， 解碼也不必進(jìn)行額外操作， 復(fù)雜度低。 但是， 由于編碼是以碼塊為單位， 某些ROI 碼塊中可能包含大量背景區(qū)域的小波系數(shù)， 而只有少數(shù)ROI 信息， 因此該算法在一定程度上影響了編碼效率， 在低碼率（不大于0.5 bit/pixel） 下， 重建圖像ROI質(zhì)量相對(duì)于背景區(qū)域提高不明顯。相應(yīng)出現(xiàn)了一種處理方法，通過(guò)降低ROI碼塊中背景區(qū)域的小波系數(shù)權(quán)重， 以減小這些系數(shù)對(duì)編碼的影響， 使重建圖像ROI質(zhì)量明顯提高。 但是， 其采用的方式是一種有損操作， 在較高碼率下影響了重建圖像的背景區(qū)域質(zhì)量，用ROI碼塊中感興趣區(qū)小波系數(shù)的個(gè)數(shù)在碼塊中所占的比例調(diào)節(jié)權(quán)重， 取得了很好的效果。