[发明专利]一种关于航天火工品柔性测试矩阵开关自适应选择方法

说明书

本发明属于航天火工品柔性测试领域。针对通道配置问题进行数据建模，研究并实现自动配置算法，实现矩阵开关通道的自动配置，提升了矩阵开关的使用效率。

技术领域

本发明属航天火工品测试技术领域，涉及发火测试系统的智能化方法。

背景技术

继电式矩阵开关是最常见的一种矩阵开关形式。这种矩阵开关使用继电器作为开关器件。继电器具有电压承受范围大、通道阻抗小、成本低等特点，继电式矩阵开关继承了继电器的这些特点，对于传递模拟信号有着非常良好的性能。但是继电器的体积一般比较庞大，这导致继电式矩阵开关在矩阵规模和体积上只能选择其一。对于中小规模的开关阵列应用场景，继电式矩阵开关是一个不错的选择。

电子式矩阵开关是一种使用半导体器件作为开关器件的矩阵开关形式。半导体开关器件具有体积小、导通时间短等特点，因此电子式矩阵开关的最大优点就是开关切换时间短，通常只有几十微妙。但是半导体开关器件也有很多缺点，如动态范围小、断开时有漏电流、导通阻抗大、容易被击穿等，这导致电子式矩阵开关的应用场景收到很多限制，无法满足很多对信号传递要求比较高的应用。

插针式矩阵开关不是严格意义上的采用开关矩阵形式。这种矩阵开关具有较低的线路阻抗，而且通用性强。但是这种矩阵开关的成本是四种里面最高的，应用比较少，主要应用于某些要求很高的数字电路系统中。

连线式矩阵开关是最早出现的矩阵开关形式。每一种测试类型都需要定制一个对应的连线板，导致这种矩阵开关的通用性很差。但是连线式矩阵开关具有通道阻抗低、承载电压范围广等优点。

发明内容

根据实际情况，矩阵开关设备需要和测试系统进行数据交互，考虑到信号动态范围、通道阻抗等要求，最终选择使用继电式矩阵开关作为测试系统的线路选择器。

继电式矩阵开关选择为干簧继电器。此种类型继电器使用干簧管控制线路的导通与断开，具有体积小、稳定性高、导通阻抗低、切换速度快、寿命长等优点。干簧继电器的平均使用寿命可达到100w次以上，而且抗干扰性好，适用于各种复杂应用场景。

由于设备存在384个继电器，继电器的开关闭合都是机械动作，随着使用时间的增长，难免会出现少数继电器坏点的情况。设计的矩阵开关单次最多使用16个结点，因此最大结点使用率为4.2％，可以发现矩阵开关的实际结点使用率非常低。因此具有部分坏点的矩阵开关是可以继续使用的，那么使用具有坏点的矩阵开关需要注意两个问题：

1)导入历史配置信息时，若曾经使用的结点现在出现故障，那么需要进行结点的重新分配，导致大量历史过程配置记录不能重用，无法提高测试效率；

2)出现大量故障结点，同时需要配置的通道又很多时，人工配置可能会显得无从下手。基于上述两点，本节对矩阵开关通道自动配置问题进行分析，得到通道配置问题的数学模型。

将矩阵开关24路输入和16路输出写成矩阵形式得到一个16*24的矩阵A：

其中，a_ij表示第j输入口和第i输出口连接。

设输入端口组成向量X：

X＝(x₁ … x₂₄)'x_j＝0或1，j＝1,...,24 (2)

其中，x_j＝1的表示第j个输入端口被选中，需要接信息采集设备输出端口；

设输出端口组成向量Y：

Y＝(y₁ … y₁₆)′y_i＝0或1，i＝1,...,16 (3)