硬件系统不可避免的会遭遇技术迭代,而对航空工业而言,设备产品的生命周期往往长达数十年,系统中经常出现新旧设备共同服役的情况,而老旧设备的管理以及配置迁移问题往往是困扰航天航空工程师的难题。更换老旧仪器对tps(测试程序集)重写的成本约为每tps 15万美元,如果将这个数字乘以几个项目所需的数十个tps,总费用可能十分惊人。
以波音fortress战略轰炸机为例,其诞生于1954年,预计服役将到21世纪40年代。在这长达一个世纪的漫长服役期内,一代又一代的测试工程师不得不面对各种老旧设备,来维护其正常的运营,测试工程师需要花费近50%甚至更多的时间处理tps(测试程序集)中问题,这些tps很有可能使用的是过时编程语言,不仅相关资料缺乏,也缺乏相关专业人才,因此,需要一个兼容性强,且易于扩展系统架构来满足航空航天工业目前及未来长远的工程需求。具备灵活性,模块化和可重配置的pxi平台显然满足这个选择。
b52 空中堡垒
目前,在国防和航空航天领域,被动式老旧设备管理的主要策略为:
1、(在最终供货期限内购买设备)
2、直接替换
3、采用类似组件并进行重新设计
4、集成新组件或迁移到新平台
前两种方法对工程人员的要求低,无需验证,但相当耗费成本,替换的设备生命周期末端问题还是一样,都会面临再一次的老旧设备管理问题,这种策略很显然会陷入无尽的支出,甚至是“技术债”更会面临因设备即将淘汰和缺乏必要的技术支持等问题。
灵活自由可重配置的——pxi平台
在处理测试系统中的老旧组件时,时间和预算都极为有限。在对测试仪技术进行更新换代时,测试负责人不仅需要考虑资本预算,还需要考虑运营费用。因此,工程人员应尽可能考虑使用现代测试平台来简化验证工作。而灵活自由可重配置的pxi是当之不二的首选。
pxi是以软件为核心基于pc的坚固平台,主要用于测量和自动化系统的开发。它将pci的电气总线特性与compactpci的模块化eurocard封装相结合,并增加了专门的同步总线和重要的软件功能。
pxi的优势:
● 性能出色、价格实惠,适用于制造测试、军事和航空、机器 监测、汽车和工业测试等诸多领域;
● 公开、开放的行业标准,于1997年开发,1998年发布,并由 pxi系统联盟(pxisa)进行管理;
● ni提供了600多种不同的pxi模块,频率范围从dc覆盖到毫米波;
● 为控制器提供了标准的处理和控制功能,只需要纳入实际仪表电路便可在小巧的封装中提供高性能;
● 结合了机箱和控制器,不但可通过s总线接口实现高吞吐量数据传输,还能借助集成的定时和触发功能实现亚纳秒同步。
如何快速平稳地从vxi过度到pxi?
大多数传统vxi系统采用最受欢迎的vpc 9025和9050系列接收机,而且拥有广泛的ita用户群,但随着pxi大量部署开始占领市场支配地位,vxi平台的销售大幅下滑。
从vxi仪器转为pxi仪器的变动很小,但却会给tps软件带来重大技术挑战,包括驱动程序、操作系统和 ide兼容性问题。利用以下四种方法可以解决tps迁移问题:
方法一:astronics test systems:使用pxi-vxi适配器/主机的桥接技术
桥接方法可让您继续使用现有的vxi基础架构,只需将vxi插槽的原有vxi仪器拔出,插入新的pxi仪器即可。如果客户有严格的预算要求或需要尽量缩短停机时间,那么这种渐进式迁移计划将非常有效。
方法二:hiller measurements:大型pxi机箱
在从vxi向pxi迁移的过程中,每个模块都会存在可用空间损失,针对这一难题,ements.(hm)设计了一个独特的解决方案——hm.p-xle机箱。
●hm.p-xle机箱利用标准平台的开放式架构解决了老旧vxi组件的管理问题。
●p-xle非常适合需要可重配置rf接口设备、高通道数和机箱前后连接i/o的应用场合,
●可以同时容纳标准3u. pxi模块和p-xle模块,在满足pxi工作的条件的同时,实现对老旧vxi设备的兼容和支持。
方法三:advint:源代码转换
老旧硬件许多tps采用atlas和fortran等过时的汇编语言开发而成,advint的chameleon代码转换器可提供定制的自动化软件源代码转换,既可保护现有tps投资,又可以迁移到新测试系统。该工具可根据特定应用编程需求,通过可定制且可扩展的xml语言翻译模型将传统编程语言转换为现代软件开发环境。
方法四:ni:基于fpga的数字连接
许多tps需要与设备(例如待测设备)进行连接,如果这些应用中有任何硬件即将淘汰,那么测试工程师必须找到替代件。但是现成即用的替代件很难找到,而且即便能够找到,可能也会非常昂贵。在这种情况下,fpga技术可以派上用场。由于fpga可通过软件定义硬件特性, 因此成为了一种很受欢迎的解决方案,采用支持fpga的模块,这种方法可以在功能固定的仪器和完全定制设计之间取得平衡。
借助模块,可以使用高度集成的开发环境、ip库、高保真模拟器和调试功能,更高效地设计复杂系统。
该模块支持创建嵌入式,将直接i/o访问与用户定义的labview逻辑相结合,为数字协议通信等应用场景提供定制硬件。
充分利用pxi平台,为未来做好预案
设备过时更新,和老旧设备管理是航天航空测试工程师经常要面对的问题。由于技术的发展日新月异,如今购买的组件可能比tps寿命短得多。因此,在开发tps之初就采用正确的流程,避免自身因设备老旧管理带来沉重的维护负担。
从nasa宇宙航天设备到洛克希德马丁f22等的军用飞行装备,ni pxi可谓无处不在。几十年来,ni pxi平台一直利用其灵活性,模块化,可重配置的优势为国防和航空航天工业提供服务,并以软件定义开放式平台和其庞大的生态系统为企业的产品设计,验证,测试不断提供技术支持,降低用户开发成本的同时缩短产品上市时间,将强大的可重配置可能性转化为真正的解决方案。
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