一种基于1588协议的分布式测试系统

1.本技术涉及一种运载火箭测试系统，属于测发控设备设计领域，尤其涉及一种基于1588协议的分布式测试系统。


背景技术：

2.运载火箭测试技术的发展主要分为4个阶段：gpib总线、vxi总线、pxi总线、lxi总线。时至今日，总线型仪器仍然是航天自动测试系统测试仪器的主要组成，系统多采用集中式的组建方式，多个仪器模块集中在一个机箱内，其同步触发模式主要采用背板式同步触发。pxi测试设备以及目前受到广泛应用的vxi自动测试系统就是利用背板总线激活完成同步相关测试的，采用这种方式能够集中对同一机箱内的不同模块之间的信号进行同步。
3.背板式同步触发方式的优点非常明显，同步精度也非常高。但是它仅适用于同一机箱内不同模块之间的同步触发，使用范围非常有限。而航天测试的特点就是测试项目繁多、测量精度要求高、测试节点分散，尤其是在进行多个不同测试节点之间的测试任务时，无法保证节点之间的测量同步精度。目前运载火箭射前测试，主要是通过航天线缆将火箭不同位置被测点的信号输入到设备间的vxi或pxi测试设备中，然后进行信号测试，在测试前需要铺设冗长和笨重的航天线缆，测试前的准备以及测试后的设备恢复均需要投入大量的人力和时间，而且测试数据的时序一致性难以保证。
4.由于高密度常态化的发射对于测发控灵活性和高效性的需求日趋紧迫，各个航天发射场也迎来了高密度的发射任务，给长期依靠传统测试体系和设备的运载火箭测发控工作带来了巨大压力。随着我国多个型号的新一代运载火箭的研制、试验任务也密集进行着，传统的测试发控方法也难以满足新技术状态下提出的新测发控要求。


技术实现要素：

5.本技术提供了一种基于1588协议的分布式测试系统，能够实现对火箭不同子级的分布式测试，简化了测试现场布线的同时，能够减轻单个节点的负担，提高了系统的测试效率、稳定性和可扩展性。本技术采用1588协议进行时钟同步，能够确保测试数据的时序一致性，满足运载火箭同步精度的要求。
6.所述基于1588协议的分布式测试系统包括：前端测试设备和后端测试设备；所述前端测试设备采用分布式架构，用于对运载火箭被测信号进行隔离调理，基于1588协议保证被测信号数据的时序一致性，将所述被测信号处理后发送至所述后端测试设备；所述后端测试设备对运载火箭测试过程进行控制，对所述前端测试设备传输的处理后的信号进行处理。
7.本技术基于1588协议，解决了现有技术只能满足同一机箱内各模块间时间同步的技术问题，本技术可保证运载火箭的不同子级的采集数据具备时序一致性，方便后续的控制处理。对于运载火箭这种大型、精密仪器的测试而言，具有重要意义。此外，由于运载火箭测试对系统的可靠性要求较高，且目前对航天装备提出了国产化的要求，本技术作为一种
通用化设备，能够适用于不同火箭型号、不同测试信号类型，大大减少了测试前准备及测试后设备恢复的人力、时间和经济投入。
8.优选地，所述前端测试设备包括分布式测试终端、网络设备、前端主控机，所述后端测试设备包括后端主控机；
9.所述前端测试设备包括分布式测试终端、网络设备、前端主控机，所述后端测试设备包括后端主控机；
10.所述前端主控机通过所述网络设备分别与各所述分布式测试终端连接，基于1588协议对各所述分布式测试终端完成时间同步，对接收到的各所述分布式测试终端采集的信号数据进行处理后传输至所述后端主控机，由所述后端主控机完成对所述前端测试设备的测试过程的控制处理。
11.优选地，所述网络设备与所述后端主控机之间的连接方式包括但不限于通过光纤设备连接，用于将所述前端主控机处理后的信号数据传输至所述后端主控机。
12.优选地，各所述分布式测试终端包括隔离调理电路、fpga、1588同步模块、核心控制板；其中，
13.所述隔离调理电路，用于对运载火箭的时序信号和不带电触点信号进行隔离和电压的转换处理；
14.所述fpga，用于对所述隔离调理电路隔离调理后的信号进行采集，得到原始信号，对所述原始信号完成标签添加；
15.所述1588同步模块，用于通过所述网络设备与所述前端主控机上的1599同步模块交互，实现时间同步；
16.所述fpga与所述核心控制板总线连接；
17.所述核心控制板，用于接收和处理所述fpga传输的信号数据、所述前端主控机和后端主控机下发的控制处理命令。其中，所述fpga传输的信号数据是指所述fpga进行标签添加后的信号数据；所述前端主控机下发的控制命令包括时间同步命令。
18.优选地，所述标签至少包括以下一种：帧头、设备号、帧数、帧尾。
19.优选地，所述总线类型至少包括以下一种：spi总线、usb总线，能够加简单、高效、快速地实现fpga与核心控制板之间的通信，而不需要各种复杂的驱动。在实际使用过程中，可以根据所述核心控制板的资源采用不同类型的总线，如rs485、rs232等。
20.优选地，所述时间同步的实现方式至少包括以下一种：硬件时钟同步、软件时钟同步和混合时钟同步。
21.优选地，所述后端主控机对所述前端测试设备的测试过程的控制处理包括以下至少一种：对所述分布式测试终端的配置，采集的启停控制，同步命令的控制，对所述前端主控机发送的数据进行实时显示、存储、判读和事后处理。
22.本技术能产生的有益效果包括：
23.1)本技术在测试系统中应用了1588时钟同步技术，能够确保作用于运载火箭不同子级的各分布式测试终端所采集的测试数据具备时序一致性，提高了运载火箭测试数据的准确性和可靠性。
24.2)本技术所提供的测试系统采用分布式架构，将测试数据采集和处理分散到多个节点，减轻了单个节点的负担，提高了系统的稳定性和可扩展性。
25.3)本技术所提供的测试系统减少了连接线缆，简化了测试现场布线，提高了测试效率和可靠性，具有广泛的应用前景和经济效益。
附图说明
26.图1为本技术一个实施例中基于1588协议的分布式测试系统的结构示意图。
具体实施方式
27.下面结合实施例详述本技术，但本技术并不局限于这些实施例。
28.一种基于1588协议的分布式测试系统，包括：前端测试设备和后端测试设备；所述前端测试设备采用分布式架构，主要实现运载火箭被测信号的隔离调理、数据采集、数据处理及数据传输等主要功能，其中所述数据采集基于1588协议，以保证被测信号数据具备时序一致性，将所述被测信号处理后发送至所述后端测试设备；所述后端测试设备主要实现测试的控制、显示和存储等功能。
29.实施例1
30.请参见图1，其示出了本技术一个实施例中所述的基于1588协议的分布式测试系统的结构示意图，该系统包括前端测试设备和后端测试设备，其中，所述前端测试设备包括分布式测试终端、网络设备、前端主控机。
31.所述分布式测试终端是整个系统的核心，用于实现被测信号的采集。各所述分布式测试终端主要包括隔离调理电路、fpga、spi总线、usb总线、1588同步模块、核心控制板。
32.(1)隔离调理电路：主要对运载火箭的时序信号和不带电触点信号进行隔离和电压的转换处理。
33.(2)fpga：用于对经过隔离调理后的时序信号和不带电触点信号进行采集，并打上一些标签(如帧头、设备号、帧数、帧尾等)，通过spi总线或usb总线传输到所述核心控制板上。
34.(3)spi总线、usb总线：用于根据spi总线协议和usb总线协议，将fpga处理后的信号数据传输到核心控制板中。
35.(4)1588同步模块：使用1588协议进行时钟同步，可提供高精度的时钟同步服务，同步精度可达微秒级，确保测试数据的时序一致性。在一种实施方式中，在同步功能实现方式上，可实现硬件时钟同步、软件时钟同步和混合时钟同步。
36.(5)核心控制板：用于接收和处理测试现场传输的数据和控制命令，实现数据的存储和处理等功能，该模块可采用核心板实现。
37.网络设备，用于实现各核心控制板与前端主控机之间的数据交互、前端主控机与后端主控机之间的数据交互。
38.在一种实施方式中，所述网络设备通过光纤设备与所述后端主控机连接。
39.所述前端主控机，用于接收后端主控机发送过来的控制命令，实现整个测试的控制以及同步的命令，对各个分布式测试终端进行时间同步，同时对接收到的各分布式测试终端采集数据进行统一处理，形成统一的测试数据并将处理后的测试数据通过光纤设备传输到后端主控机。
40.所述后端主控机，主要用于对前端测试设备的测试过程进行控制，包括分布式终
端的配置、采集的启停控制、同步命令的控制等，同时接收前端主控机发送过来的数据，对数据进行实时显示、存储、判读和事后处理。
41.以上所述，仅是本技术的几个实施例，并非对本技术做任何形式的限制，虽然本技术以较佳实施例揭示如上，然而并非用以限制本技术，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本技术技术方案的范围内，利用上述揭示的技术内容做出些许的变动或修饰均等同于等效实施案例，均属于技术方案范围内。

技术特征：
1.一种基于1588协议的分布式测试系统，其特征在于，该系统包括前端测试设备和后端测试设备；所述前端测试设备采用分布式架构，用于对运载火箭被测信号进行隔离调理，基于1588协议保证被测信号数据的时序一致性，将所述被测信号处理后发送至所述后端测试设备；所述后端测试设备对运载火箭测试过程进行控制，对所述前端测试设备传输的处理后的信号进行处理。2.根据权利要求1所述的基于1588协议的分布式测试系统，其特征在于，所述前端测试设备包括分布式测试终端、网络设备、前端主控机，所述后端测试设备包括后端主控机；所述前端主控机通过所述网络设备分别与各所述分布式测试终端连接，基于1588协议对各所述分布式测试终端完成时间同步，对接收到的各所述分布式测试终端采集的信号数据进行处理后传输至所述后端主控机，由所述后端主控机完成对所述前端测试设备的测试过程的控制处理。3.根据权利要求2所述的基于1588协议的分布式测试系统，其特征在于，所述网络设备通过光纤设备与所述后端主控机连接，用于将所述前端主控机处理后的信号数据传输至所述后端主控机。4.根据权利要求2所述的基于1588协议的分布式测试系统，其特征在于，各所述分布式测试终端包括隔离调理电路、fpga、1588同步模块、核心控制板；其中，所述隔离调理电路，用于对运载火箭的时序信号和不带电触点信号进行隔离和电压的转换处理；所述fpga，用于对所述隔离调理电路隔离调理后的信号进行采集，得到原始信号，对所述原始信号完成标签添加；所述1588同步模块，用于通过所述网络设备与所述前端主控机上的1599同步模块交互，实现时间同步；所述fpga与所述核心控制板总线连接；所述核心控制板，用于接收和处理所述fpga传输的信号数据、所述前端主控机和后端主控机下发的控制处理命令。5.根据权利要求4所述的基于1588协议的分布式测试系统，其特征在于，所述标签至少包括以下一种：帧头、设备号、帧数、帧尾。6.根据权利要求4所述的基于1588协议的分布式测试系统，其特征在于，所述总线类型至少包括以下一种：spi总线、usb总线。7.根据权利要求2或4所述的基于1588协议的分布式测试系统，其特征在于，所述时间同步的实现方式至少包括以下一种：硬件时钟同步、软件时钟同步和混合时钟同步。8.根据权利要求2所述的基于1588协议的分布式测试系统，其特征在于，所述后端主控机对所述前端测试设备的测试过程的控制处理包括以下至少一种：对所述分布式测试终端的配置，采集的启停控制，同步命令的控制，对所述前端主控机发送的数据进行实时显示、存储、判读和事后处理。

技术总结
本申请公开了一种基于1588协议的分布式测试系统，该系统包括前端测试设备和后端测试设备，其中所述前端测试设备采用分布式架构，在运载火箭的不同子级设置对应的分布式测试终端，基于1588协议保证各分布式测试终端采集的信号数据具备时序一致性，从而对采集的数据进行精确处理，并交由后端测试设备实现显示、存储、判读、事后处理等功能。所述后端测试设备在运载火箭测试过程中对前端测试设备进行控制。本申请能够满足运载火箭对时间同步精度的需求，可实现不同子级间的时间同步，同时分布式处理减轻了单点负担，使得系统的稳定性和可扩展性得到提升。本申请还能减少测试系统的线缆布置代价，提高了测试效率，具有广泛的应用前景和经济效益。前景和经济效益。前景和经济效益。


技术研发人员：解维奇 蔡远文 程龙 李岩 韩文婷 韩文婧
受保护的技术使用者：中国人民解放军战略支援部队航天工程大学
技术研发日：2023.06.21
技术公布日：2023/9/22