使用NI PXI和LabVIEW实时模块有效简化硬件在环仿真

Author(s):
Averna Thales - Canada, Aerospace Division

Industry:
Aerospace/Avionics

Products:
Software, PXI/CompactPCI, Real-Time

The Challenge:
创建一个硬件在环平台，该平台有着每秒重复1000次的确定性循环速率，可以管理数以千计的I/O端口，可以适应高达2000路通道而没有性能的损失，集成多于10个可以实时运行设备模型的节点，并且以千万分之一秒的定时抖动共享仿真和I/O数据。所有需要实现的功能都要求严格的完成时间表和具有很高的成本效益。

The Solution:
使用多个NI PXI机箱和各种具有模拟和数字I/O端口的NI 模块、ARINC-429硬件，集成在微软Windows平台上开发的高效LabVIEW和LabVIEW 实时模块，以及由反射内存卡和TCP/IP组成网络的PXI节点。

许多年来，航空和汽车设计工程师们使用半实物仿真设备来缩短开发周期。他们可以对新产品的设计模型进行高速仿真，并与现有硬件的输入和输出信号进行实时交互，进而以前所未有的效率进行反复设计和验证。随着这类系统在设计流程中逐渐扮演起关键的角色，提出了一个新需求就是以具有成本效益的方式实现非常灵活而高性能的半实物设备。基于开发时间、成本和维护的考虑，这些设备需要具有可以集成多个开发商技术和使用即时可用部件的能力。NI 公司的PXI 和LabVIEW 平台则为我们提供了一个理想的解决方案。

我们的客户，Thales Canada公司的航空部门，主要致力于设计现代的电子飞行控制器，他们需要使用半实物系统对设计验证工具进行战略性的更新。该系统需要确定性地集成数百路数据通道以及一个包含可以在十个以上计算节点上运行设备模型的系统。这些节点间的相互依赖性还要求将计算或采集到的数据在全系统范围内发送同时具有10ms级的非常低的延时。为了获得系统的瞬态参数，需要1kHz的闭环速率来同步采集所有的输入数据，通过模型计算更新所有的输出和步骤。

图1.基于PXI 的硬件在环系统

新型的半实物设备需要与未来的产品兼容，所以它必须是一个非常灵活的系统，可以将硬件资源和物理信号进行动态结合，可以在无性能损失的情况下对高达2000 路通道进行操作，而且在为新的测试设定而重新配置时拥有鲁棒而健全的系统完整性检查功能。

图2.用于系统配置的虚拟仪器

解决方案还需要将所有的数据进行详尽的记录，并且通过多址接入控制的计算机实现一个同样灵活的和动态的实时图解和表格数据查看功能。

Thales公司的工程团队详细的描述了所有的性能指标，并且将系统的技术设计和实现任务外包给了Averna 公司。Averna 公司对于这一整套富有挑战性的指标的解决方案如下所示。