淺析國產(chǎn)民用飛機(jī)通信系統(tǒng)仿真設(shè)計(jì)

鄔昊慜

【摘要】 通信系統(tǒng)的試驗(yàn)室仿真系統(tǒng)主要由甚高頻仿真器、高頻仿真器、衛(wèi)通仿真器等通信子系統(tǒng)的仿真器組成。可以驗(yàn)證所研制設(shè)備的功能、輸入輸出接口的正確性。

【關(guān)鍵詞】 仿真 高頻 甚高頻 激勵(lì) 調(diào)諧 衛(wèi)通

一、引言

通信系統(tǒng)是民用飛機(jī)航電系統(tǒng)的重要組成部分，由多個(gè)子系統(tǒng)構(gòu)成，主要用于飛機(jī)與飛機(jī)、飛機(jī)與地面之間的語音/數(shù)據(jù)通信。通信系統(tǒng)的試驗(yàn)室仿真系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與搭建，可以驗(yàn)證所研制設(shè)備的功能、輸入輸出接口的正確性。為飛機(jī)通信系統(tǒng)的詳細(xì)設(shè)計(jì)打下良好的基礎(chǔ)。

二、技術(shù)要求

2.1 功能要求

a）仿真通信系統(tǒng)設(shè)備所有ARINC429數(shù)字總線接口的輸入和輸出功能，包含硬件特性和接口控制文件所規(guī)定的軟件接口；b）提供各種激勵(lì)（包括航電系統(tǒng)對通信系統(tǒng)的激勵(lì)、數(shù)據(jù)鏈激勵(lì)、地面話音激勵(lì)、電源激勵(lì)等）實(shí)現(xiàn)通信系統(tǒng)設(shè)備仿真器的激勵(lì)并對仿真器的輸出進(jìn)行響應(yīng)；c）提供仿真所有離散量、模擬量接口的輸入輸出能力，應(yīng)具備信號調(diào)使輸入輸出接口特性符合真實(shí)設(shè)備的電氣特征；d）提供必要的計(jì)算機(jī)設(shè)備和數(shù)字信號仿真卡、離散模擬信號采集卡來仿真真實(shí)設(shè)備的信號處理和數(shù)據(jù)處理能力；e）提供仿真軟件仿真真實(shí)設(shè)備的功能、接口、操作響應(yīng)以及圖形顯示的能力，仿真軟件能實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)設(shè)計(jì)中對設(shè)備的數(shù)據(jù)流和控制流要求；f）提供總線監(jiān)視功能，對系統(tǒng)內(nèi)的輸入輸出數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)一監(jiān)視；g）提供連接設(shè)備（包括數(shù)據(jù)交換機(jī)、以太網(wǎng)交換機(jī)、RDIU仿真器、配線柜）和連接電纜等實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的互聯(lián)互通；h）應(yīng)具備修改設(shè)備工作參數(shù)能力，并能將修改后的參數(shù)按照ICD的要求進(jìn)行輸出；i）具備飛行航線場景想定功能，根據(jù)想定的場景對通信系統(tǒng)仿真器進(jìn)行靜態(tài)/動(dòng)態(tài)激勵(lì)；j）應(yīng)提供以太網(wǎng)接口，在試驗(yàn)時(shí)接受試驗(yàn)環(huán)境的集中控制和管理；

2.2 硬件與軟件要求

a）仿真器應(yīng)采用PXI總線的工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)機(jī)箱+插卡的形式，激勵(lì)器和監(jiān)視設(shè)備可采用普通工控機(jī)形式；b）仿真器、激勵(lì)器、監(jiān)視設(shè)備應(yīng)適合在19寸標(biāo)準(zhǔn)機(jī)柜中進(jìn)行安裝；c）仿真器、激勵(lì)器、監(jiān)視設(shè)備基于Windows、Linux或ARINC 653操作系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)和開

三、仿真器架構(gòu)及組成

通信仿真器應(yīng)仿真設(shè)備除了射頻外的所有接口，基于仿真器的通信系統(tǒng)架構(gòu)應(yīng)和真實(shí)的通信系統(tǒng)具有相同的A429、模擬（音頻）、離散、電源接口，同時(shí)，仿真器應(yīng)通過以太網(wǎng)接受試驗(yàn)環(huán)境控制計(jì)算機(jī)的控制。

3.1 外部仿真器設(shè)計(jì)方案

外部仿真器由高頻（HF）電臺、甚高頻（VHF）電臺、衛(wèi)星通信設(shè)備的接口激勵(lì)單元和仿真器單元組成。接口激勵(lì)單元主要是將來自仿真器外部的信號處理成仿真器單元所需的信號并送給仿真器單元或?qū)碜苑抡嫫鲉卧男盘柼幚砗笏统觥７抡嫫鲉卧饕菍Ω哳l電臺的接口進(jìn)行仿真，以驗(yàn)證高頻0功能和輸入輸出接口的正確性。

3.2 人機(jī)界面仿真器設(shè)計(jì)方案

人機(jī)界面仿真器由音頻控制器與調(diào)諧控制器的接口激勵(lì)單元和仿真器單元組成。根據(jù)通信系統(tǒng)仿真架構(gòu)，音頻控制器仿真器分為3部分組成，包括主駕音頻控制器、副駕音頻控制器和觀察員音頻控制器，主要完成外部仿真器的通道選擇、音量調(diào)節(jié)等功能。三個(gè)音頻控制器功能綜合集成在一個(gè)音頻控制器仿真器內(nèi)，由COST板卡和信號調(diào)理箱組成。

調(diào)諧控制器同樣由3部分組成，分別命名為左調(diào)諧控制器、右調(diào)諧控制器及中調(diào)諧控制器，稱謂小有差別，但功能卻相同，僅需對編程針腳（Program PIN）做簡單跳線即可全功能互換。其主要功能是完成外部仿真器的頻率調(diào)制。

3.3 內(nèi)部仿真器設(shè)計(jì)方案

內(nèi)部仿真器由音頻處理器仿真器組成。根據(jù)通信系統(tǒng)架構(gòu)，仿真器可分為2部分，左音頻處理器仿真器和右音頻處理器仿真器。每個(gè)音頻處理器仿真器由COST板卡和信號調(diào)理箱組成。音頻處理器仿真器的功能主要有數(shù)據(jù)集中和無線電管理、數(shù)據(jù)鏈通信、音頻管理和其他功能，具體功能設(shè)計(jì)見下列章節(jié)。1、數(shù)據(jù)鏈通信功能。數(shù)據(jù)鏈通信是飛機(jī)的數(shù)據(jù)中心（對應(yīng)功能簡稱為CMF），根據(jù)系統(tǒng)要求實(shí)現(xiàn)如下功能：根據(jù)航電系統(tǒng)仿真激勵(lì)器中CSA的操作，實(shí)現(xiàn)對通信管理的時(shí)間設(shè)置、APM設(shè)置、頻率設(shè)置、鏈路設(shè)置四種管理；將來自仿真激勵(lì)器的AOC/ATC應(yīng)用的下行消息通過合適的媒介發(fā)送出去；將來自VHF、衛(wèi)星通信和HF的上行消息路由給仿真激勵(lì)器的AOC/ATC應(yīng)用或送至打印機(jī)打印。2、音頻管理功能。通信仿真系統(tǒng)采用數(shù)字語音傳輸系統(tǒng)，音頻處理器仿真器作為處理核心擔(dān)負(fù)著數(shù)字語音處理、數(shù)字語音告警、模擬話音接入以及數(shù)字話音的分發(fā)功能。具體的功能包括：接受3個(gè)音頻控制器的通道選擇、音量調(diào)節(jié)等控制；實(shí)現(xiàn)VHF、HF、衛(wèi)星通信的視覺、聲覺提示與用戶操作；將通信仿真設(shè)備的音頻經(jīng)過選擇、混音、放大后輸送到音頻控制器中；將音頻控制器的音頻經(jīng)過選擇、混音、放大后輸送到通信設(shè)備中；根據(jù)離散告警指令實(shí)現(xiàn)告警音的輸出；

四、結(jié)束語

本方案描述了國產(chǎn)飛機(jī)通信仿真系統(tǒng)的設(shè)計(jì)內(nèi)容， 通信系統(tǒng)設(shè)備仿真器的研制，對于提升國內(nèi)研制單位對通信系統(tǒng)的認(rèn)知能力，支持航電系統(tǒng)集成聯(lián)試具有重要的意義。

參 考 文 獻(xiàn)

[1]侯學(xué)隆，陳鄧安，王文惲 機(jī)載無線語音通信仿真系統(tǒng)研究與實(shí)現(xiàn) 2012.11

[2]宋方園 航空數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)設(shè)備仿真器研究與設(shè)計(jì) 2014.5