基于飛機(jī)無(wú)線電導(dǎo)航設(shè)備自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)的設(shè)計(jì)研究

倪翔 鄭海

摘 要：飛機(jī)是主要的空中運(yùn)輸工具，無(wú)線電導(dǎo)航設(shè)備是飛機(jī)正常飛行的基礎(chǔ)保證。本文將針對(duì)基于飛機(jī)無(wú)線電導(dǎo)航設(shè)備自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)的設(shè)計(jì)進(jìn)行研究，通過(guò)檢測(cè)系統(tǒng)評(píng)估無(wú)線電導(dǎo)航組合接受設(shè)備、無(wú)線電高度表、無(wú)線電羅盤、測(cè)距儀、交通告警及防撞系統(tǒng)的性能，進(jìn)而提升無(wú)線電導(dǎo)航系統(tǒng)的可靠性。

關(guān)鍵詞：飛機(jī)；無(wú)線電導(dǎo)航設(shè)備；自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)；設(shè)計(jì)；分析研究

無(wú)線電導(dǎo)航設(shè)備是保證飛機(jī)按正確航線飛行的基礎(chǔ)，利用無(wú)線電波的傳播特性，測(cè)定飛行器的導(dǎo)航參數(shù)，比如速度、距離、方位等，通過(guò)計(jì)算得出飛行航線與規(guī)定航線的偏差，駕駛員據(jù)此進(jìn)行調(diào)整，維持飛機(jī)在正確的航線飛行。為了保證飛機(jī)飛行的安全穩(wěn)定性，我們需要設(shè)計(jì)自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)對(duì)無(wú)線電導(dǎo)航設(shè)備的綜合性能進(jìn)行檢測(cè)。

一、簡(jiǎn)述飛機(jī)無(wú)線電導(dǎo)航設(shè)備自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)的組成及原理

1. 飛機(jī)無(wú)線電導(dǎo)航設(shè)備自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)的基本組成

無(wú)線電導(dǎo)航設(shè)備是飛機(jī)的核心系統(tǒng)，承擔(dān)著地面指揮與空中飛行的通信任務(wù)，直接影響著飛行的安全性、穩(wěn)定性、高效性。飛機(jī)無(wú)線電導(dǎo)航設(shè)備檢測(cè)內(nèi)容主要有組合接收設(shè)備（MMR）、無(wú)線電高度表（RA）、無(wú)線電羅盤（ADF）、測(cè)距儀（DME）、交通告警和防撞系統(tǒng)（TCAS）等等，所以我們應(yīng)該據(jù)此設(shè)計(jì)自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)，檢測(cè)無(wú)線電導(dǎo)航設(shè)備性能。自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)應(yīng)該實(shí)現(xiàn)以下幾個(gè)功能：測(cè)試組合接收設(shè)備、無(wú)線電高度表、無(wú)線電羅盤、測(cè)距儀、交通告警和防撞系統(tǒng)總線輸出數(shù)據(jù)的采集處理和存儲(chǔ)；仿真組合接收設(shè)備、無(wú)線電高度表、無(wú)線電羅盤、測(cè)距儀、交通告警和防撞系統(tǒng)的總線數(shù)據(jù)；激勵(lì)信號(hào)產(chǎn)生和控制；輸出音頻信號(hào)和離散信號(hào)的采集；設(shè)備控制盒仿真等，鑒于此，飛機(jī)無(wú)線電導(dǎo)航設(shè)備自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)設(shè)計(jì)應(yīng)該包括測(cè)控計(jì)算機(jī)、專用激勵(lì)源、控制盒、PXI測(cè)試機(jī)箱、接口適配箱等主要部分及其他設(shè)備【1】。

2. 飛機(jī)無(wú)線電導(dǎo)航設(shè)備自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)的工作原理

在自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)中，操控計(jì)算機(jī)主要對(duì)被測(cè)無(wú)線電導(dǎo)航設(shè)備進(jìn)行組織管理和任務(wù)調(diào)度，并且對(duì)測(cè)試結(jié)果進(jìn)行分析判斷，專用激勵(lì)源可以滿足所有被測(cè)無(wú)線電導(dǎo)航設(shè)備運(yùn)行的激勵(lì)信號(hào)，PXI測(cè)試機(jī)箱包含了各種通信模塊、開關(guān)模塊以及音頻采集模塊，可以實(shí)現(xiàn)被測(cè)無(wú)線電導(dǎo)航設(shè)備總線通信、采集音頻信號(hào)和離散量等功能，接口適配箱起著調(diào)理信號(hào)和適配接口的作用。在測(cè)試過(guò)程中，測(cè)控計(jì)算機(jī)控制專用激勵(lì)源向被檢測(cè)設(shè)備輸入信號(hào)，控制盒對(duì)無(wú)線電導(dǎo)航設(shè)備的工作狀態(tài)進(jìn)行設(shè)置，PXI系統(tǒng)平臺(tái)通過(guò)數(shù)據(jù)通信和信號(hào)采集獲取被檢測(cè)設(shè)備的工作數(shù)據(jù)和運(yùn)行狀態(tài)，從而實(shí)現(xiàn)飛機(jī)無(wú)線電導(dǎo)航設(shè)備自動(dòng)檢測(cè)效果。另外，自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)如果出現(xiàn)故障情況，我們也可以通過(guò)手動(dòng)操作完成無(wú)線電導(dǎo)航設(shè)備的檢測(cè)工作。

二、研究飛機(jī)無(wú)線電導(dǎo)航設(shè)備自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)設(shè)計(jì)要點(diǎn)

1.自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)的激勵(lì)單元設(shè)計(jì)

由上述可知，激勵(lì)單元主要用于提供無(wú)線電導(dǎo)航設(shè)備運(yùn)行所需要的激勵(lì)信號(hào)，模擬真實(shí)飛行工作狀態(tài)下的天線信號(hào)和傳感器信號(hào)，在自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)，測(cè)控計(jì)算機(jī)可以借助GPIB通信接口保持與激勵(lì)源進(jìn)行通信，實(shí)現(xiàn)對(duì)激勵(lì)源設(shè)置和輸出的直接控制，從而提高激勵(lì)信號(hào)的準(zhǔn)確性和可靠性。在進(jìn)行激勵(lì)單源設(shè)計(jì)時(shí)，我們要根據(jù)激勵(lì)信號(hào)特性及國(guó)內(nèi)外設(shè)備的使用情況綜合考量，科學(xué)合理的配置激勵(lì)源方案，從而保證測(cè)試的可行性、科學(xué)性、準(zhǔn)確性。

2.自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)的適配單元設(shè)計(jì)

適配單元是連接被檢測(cè)無(wú)線電導(dǎo)航設(shè)備與測(cè)試平臺(tái)的基礎(chǔ)保證，起著信號(hào)調(diào)理、信號(hào)轉(zhuǎn)接分配、信號(hào)檢測(cè)、信號(hào)指示、被檢測(cè)設(shè)備多型號(hào)接口適配的作用。適配單元主要包括接口適配板、若干信號(hào)切換模塊、在線設(shè)備型號(hào)指示燈、設(shè)備信號(hào)檢測(cè)孔、機(jī)載設(shè)備插座和測(cè)試系統(tǒng)連接器等，接口適配版的主要功能是調(diào)理被檢測(cè)設(shè)備的輸入輸出離散信號(hào)，比如放大、衰減，信號(hào)切換模塊的主要功能包括：把激勵(lì)源輸出的仿真信號(hào)切換連接到被檢測(cè)設(shè)備的輸入端口；把測(cè)試儀表切換連接到被測(cè)試信號(hào)線上；切換手動(dòng)測(cè)試和自動(dòng)測(cè)試功能；實(shí)現(xiàn)電源加電控制和監(jiān)測(cè)切換，在線設(shè)備型號(hào)指示燈用來(lái)顯示被檢測(cè)設(shè)備的型號(hào)，設(shè)備信號(hào)檢測(cè)孔用來(lái)監(jiān)測(cè)測(cè)試過(guò)程中的關(guān)鍵信號(hào)，它安裝在適配箱面板上，而連接器則主要用來(lái)連接被檢測(cè)無(wú)線電導(dǎo)航設(shè)備和測(cè)試系統(tǒng)平臺(tái)【2】。

另外，適用同類多型被檢測(cè)導(dǎo)航設(shè)備、匹配已知的和未知的連接器型號(hào)及插針定義也是接口適配箱設(shè)計(jì)的重要考慮因素。如果接口定義發(fā)生改變，我們可以在測(cè)試軟件接口配置界面修改接口定義配置表，從而改變接口定義，同時(shí)選擇相應(yīng)的接口適配板進(jìn)行連接測(cè)試，確保接口定義的準(zhǔn)確，我們還可以通過(guò)加裝備用連接器來(lái)避免因被檢測(cè)無(wú)線電導(dǎo)航設(shè)備連接器型號(hào)變化出現(xiàn)的問(wèn)題。

3.自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)的應(yīng)用軟件設(shè)計(jì)

應(yīng)用軟件是飛機(jī)無(wú)線電導(dǎo)航設(shè)備自動(dòng)檢測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的核心重點(diǎn)，關(guān)乎著檢測(cè)系統(tǒng)運(yùn)行的質(zhì)量和效率，我們要根據(jù)實(shí)際情況充分考慮軟件的可行性、拓展性、合理性、實(shí)用性，采用模塊化和層次化結(jié)構(gòu)，保證測(cè)試活動(dòng)順利進(jìn)行。自動(dòng)測(cè)試軟件的功能模塊主要包括測(cè)試操作界面、TPS執(zhí)行管理模塊、激勵(lì)源控制模塊、離散數(shù)據(jù)采集模塊、設(shè)備仿真模塊、總線采集模塊、設(shè)備控制模塊、系統(tǒng)自檢模塊、ICD管理模塊、數(shù)據(jù)分析模塊等。我們針對(duì)其中幾個(gè)模塊進(jìn)行說(shuō)明，測(cè)試操作界面包括測(cè)試流程組織、測(cè)試任務(wù)分發(fā)、測(cè)試項(xiàng)目管理、測(cè)試數(shù)據(jù)管理，TPS執(zhí)行管理模塊主要用來(lái)接受測(cè)試任務(wù)并且管理和控制測(cè)試過(guò)程，離散數(shù)據(jù)采集模塊通過(guò)數(shù)字I/O和A/D采集設(shè)備驅(qū)動(dòng)，采集和處理被檢測(cè)設(shè)備輸出的離散數(shù)據(jù)，設(shè)備仿真模塊是對(duì)不在位的交聯(lián)機(jī)載設(shè)備的信號(hào)和數(shù)據(jù)輸出仿真，系統(tǒng)自檢模塊是對(duì)全部或部分檢測(cè)設(shè)備和模塊進(jìn)行自檢操作，保證系統(tǒng)的正常運(yùn)行，最后通過(guò)數(shù)據(jù)分析模塊完成對(duì)被檢測(cè)設(shè)備的數(shù)據(jù)處理，從而得到檢測(cè)結(jié)果，完成檢測(cè)任務(wù)【3】。

綜上所述，我們首先明確了基于飛機(jī)無(wú)線電導(dǎo)航設(shè)備自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)的基本組成及工作原理，然后針對(duì)激勵(lì)單元設(shè)計(jì)、適配單元設(shè)計(jì)、應(yīng)用軟件設(shè)計(jì)等重點(diǎn)環(huán)節(jié)進(jìn)行了研究，希望能夠提升自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)設(shè)計(jì)水平，提高飛機(jī)無(wú)線電導(dǎo)航設(shè)備的檢測(cè)質(zhì)量和效率，從而不斷優(yōu)化飛機(jī)導(dǎo)航系統(tǒng)，保障飛機(jī)飛行的安全性、穩(wěn)定性、精確性。

參考文獻(xiàn)：

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