网络化测控系统关键技术研究

摘要：为实现远距离测控和硬件测试资源共享，将计算机网络技术引入到军事装备单元测试系统中，构成网络化测控系统。介绍了系统的组成、结构和软件模型，分析了信息共享模型和硬件共享策略技术难点，提出了基于XML的测试诊断信息统一模型，研究了硬件测试资源的共享策略和基于优先级的任务调度方法，对于构建网络化单元测试测控系统具有重要意义。

关键词：网络化测控；远程测控；信息共享策略

中图分类号：TP393

基金项目基金项目：

作者简介作者简介：刘耀崇（1988-），男，北京人，中国航天二院研究生院硕士研究生，研究方向为计算机网络应用、系统任务调度；巢翌（1967-），女，北京人，硕士，北京控制与电子技术研究所所长、硕士生导师，研究方向为计算机应用；高艳华（1971-），女，北京人，硕士，北京控制与电子技术研究所软件研发中心主任、硕士生导师，研究方向为计算机应用、软件工程；王晓林（1979-），女，北京人，硕士，北京控制与电子技术研究所软件研发中心高级工程师，研究方向为计算机应用。

0 引言

信息化时代战场，单一武器的决胜作用逐渐弱化，体系与体系的对抗已成为高技术战争的重要特点。武器系统特别是高技术武器系统，只有通过各种信息的引导，采取网络化联通，才能成为密切配合、运转灵活的打击力量，从而发挥最大效能和潜能。

1 网络化测控系统设计

网络化测控系统是一种分布式网络化的实时闭环反馈控制系统。网络的工作方式有两种，分别为B/S和C/S模式。B/S模式下，数据采集、处理等操作均在服务器端进行，将测试数据通过Internet发布，用户可以通过浏览器发出任务请求和查看数据；C/S模式下，服务器直接将测试结果通过TCP/IP协议发送到客户端，数据的处理操作集中在客户端。与C/S模式相比，B/S模式简化了客户端的开发和系统维护，简化了用户操作，适合网上发布；而C/S模式交互性强、安全性高，降低了网络通信量，提高了速度[56]。本系统选择客户端、服务器端软件均需自行设计的C/S模式。

图1描述了网络化单元测试系统进行的单元测试工作。其中，客户端为控制器、惯性测量组合（简称惯组）及配电器单元测试。测试过程中，客户端发送测试指令给服务器端，服务器端接收不同客户端的测试指令并将测试指令分配给不同的测控设备，测试完成后，测控设备将测试数据返回给服务器端，服务器端将测试数据分析处理后将结果返回给不同的客户端，并以标准数据格式保存各个单机设备的测试数据。不同的客户端均能随时通过服务器读取不同单机不同时段的数据，实现数据共享。图1运行场景中实线箭头表示网络化单元测试系统的测试指令流，虚线箭头表示测试结果数据流[7]。

软件模型较为固定，根据体系结构同样分为三部分，分别为网络服务器、客户端和现场测控系统。本系统中的软件模型如图2所示。

2 网络化测控系统关键技术

测控软件是为了有效运用硬件资源、实现各种测控功能而提供的程序系统及有关资料的集合。网络化测控软件与传统测控软件的不同之处在于增加了网络功能，实现了远程测控。不同于传统的测控软件，在远程测控系统中：①服务器、客户端和现场测控设备需要用网络连接起来；②共享的硬件设备需要合理调度使用，避免请求使用上的冲突；③不同测试设备间信息共享，需要构建统一的信息模型。

2.1 测试诊断信息统一模型

信息模型是一种标准的表达方式，是一系列用于描述系统测试诊断知识和功能特性的抽象定义，提供一个用于测试诊断的信息框架，在测试的不同阶段、不同维修级别、不同测试手段、不同诊断方式和不同诊断要素中共享。

在网络化单元测试中，数据采集是一个重要环节，且要对采集的数据进行分析处理。如果没有一致的信息模型定义，数据的交互和重用难度会很大，这就需要构建合理的测试诊断信息模型。测试诊断信息模型要求创建一致的信息模型和信息接口，把与测试诊断相关的数据模型化，消除不同领域内数据和信息的表达差异，实现测试诊断数据共享和信息的有效融合。图3 为数据采集过程。

测试诊断信息的统一模型设计如图4所示。测试诊断信息包括5种模型，具体信息包含在5种模型中，如在辅助信息模型中包括测试时间、测试阵地、测试地点、测试湿度、测试人员等具体信息，见图5。

信息模型结构设计采用数据结构中的树形结构。测试诊断信息为树的根节点，项目名称、被测对象模型、测试设备模型等项为孩子节点，具体到每一个孩子节点又有具体的测试信息为其子节点。采用这种模型主要考虑以下两点：①信息内容、格式种类较多，比较复杂。如采用一对多的单一模型，信息在数据库中的存储会非常冗杂，读取数据库中某一具体信息的时间复杂度较大；②测试人员在对测试结果进行处理时，可以快速在数据列表中找到需要的信息。 信息模型采用XML技术实现。XML语言格式简单，具有很好的扩展性[8]。XML纯文本格式可以在不同操作系统之间实现通信，解决数据格式不统一的问题[9]。

2.2 测试资源共享策略

测试资源网络共享模式主要有两类：①远程计算机通过网络直接同共享仪器设备相连。这种模式需要仪器设备上有自己的扩展网卡和IP地址。这种共享方式实时性较好，但只适用于一些控制器上有扩展网卡的设备；②远程计算机通过网络连接异地计算机来控制仪器设备，这是目前设备共享普遍采用的一种方式，实时性不如第一种，但有较好的扩展性。

本系统中的测试资源网络共享采用第二种共享模式，接入网络的下位机可以通过现场总线与多台设备相连进行控制。

作业调度问题涉及用户、测试资源和管理员。管理员虽然具有最高权限，但其侧重共享系统的宏观调控和共享环境的建设，一般不干涉作业调度，所以作业调度的对象主要是用户和测试资源。用户的目标是在合适的时间、地点使用合适的设备，测试资源的管理目标是在满足用户需求的基础上，使测试资源的利用率达到最大化，两者相互依赖，测试资源必须被用户使用才能实现设备共享。用户请求使用资源流程如图6所示。

3 结语

本文利用单元测试测控资源组建了一种由网络服务器（包括数据库）、客户端和现场测控系统构成的网络化单元测试测控试验系统，针对实际中硬件测试资源紧缺现状，研究了测试诊断信息的统一模型和测试资源共享策略等关键技术，实现了现场测试系统的网络化控制以及对被测对象的分布式测试与诊断，并完成了测量信息、测试数据的资源共享，体现了网络化测控技术的优越性。

参考文献：

[4]李凤保，杨光志，龙剑.网络化测控系统性能分析[J]. 仪器仪表学报， 2006，27

（6）：13.

[5]李杰，马建国，李群山.基于PXI 总线的分布式网络化测控系统[J]. 计算机测量与控制， 2003，11

（6）：13.

[6]钟志东.测试技术发展新趋势――网络化[J]. 科技论坛， 2005

（15）：16.

[7]刘枫.基于虚拟仪器的网络化测控系统研究[D].北京：中国科学院，2008.