某型無線電高度表測試誤差分析與解決方法

王云蛟 夏清佩 胡勝 周永超

摘 ?要：測高精度是衡量無線電高度表性能的重要指標。在基地級和中繼級利用自動測試設(shè)備（ATE）進行性能測試時，存在部分指標不滿足理論要求的情況。本文以某型無線電高度表實際測試超差為例，在分析無線電高度表自動測試系統(tǒng)工作原理的基礎(chǔ)上，從高度表模擬器、剩余高度、射頻電纜長度與輸出電壓采集等多個因素入手，分析ATE測試誤差的產(chǎn)生原因，提出減小測試誤差，提升無線電高度表自動測試系統(tǒng)的測試精度，降低系統(tǒng)虛警率的方法。

關(guān)鍵詞：無線電高度表;自動測試設(shè)備;誤差分析;虛警

中圖分類號：V241.4+23 ? ? 文獻標識碼：A 文章編號：2096-4706（2019）16-0036-03

Abstract：Precision measurement is an important index to measure the performance of radio altimeter. In base level and relay level using automatic test equipment （ATE） for performance test，some indexes do not meet the theoretical requirements. In this paper，the actual test error of a radio altimeter is taken as an example，based on the analysis of radio altimeter，on the basis of working principle of the automatic test system，from the altimeter simulator，residual height，radio frequency cable length and the output voltage acquisition and other factors，this paper analyses causes of the ATE test error，put forward to reduce the test error，improve radio altimeter test precision of the automatic test system，to reduce the false alarm rate of the system.

Keywords：radio altimeter;automatic test equipment;error analysis;false alarm

0 ?引 ?言

無線電高度表可安裝在各類飛行器上，用于測量其距地面、水面的真實高度，并把高度信息提供給高度表指示器、平視顯示器等，以供飛行人員直接觀察飛機的飛行高度，也可以與飛行器的飛控系統(tǒng)、火控交連，以滿足這些系統(tǒng)對高度信息的要求。為了保證高度表處于良好的工作狀態(tài)，定期檢修是目前常用的手段。目前機上自檢測能滿足功能檢查，涉及性能指標的檢修，一般借用自動測試設(shè)備（ATE）來實現(xiàn)[1]?；贚XI、VXI等總線的無線電高度表自動化測試設(shè)備已非常成熟[2-4]。用戶在基地級和中繼級利用ATE進行某型號無線電高度表性能測試時，存在部分指標不滿足技術(shù)要求的情況，即測試結(jié)果超差。為保證飛行安全，有必要分析無線電高度表自動測試系統(tǒng)測試誤差產(chǎn)生的原因，探究提升系統(tǒng)測試精度，降低系統(tǒng)虛警率的方法。

1 ?某型無線高度表技術(shù)、使用說明

本文以某型無線電高度表為例進行分析。某型高度表系統(tǒng)由一個收發(fā)機，兩個天線及高頻饋線，一個或多個指示器組成。測高范圍：0m～1500m。具有自檢功能，可以在地面、空中隨時對高度表進行可靠性檢查?？奢敵稣龢O性、負極性的精度模擬高度電壓，以供其它機載設(shè)備使用。

1.1 ?主要技術(shù)說明

高度輸出Ⅰ：0V～40V，線形直流電壓;高度輸出Ⅱ：0V～+20V，線形直流電壓。

1.2 ?使用說明

根據(jù)維修操作規(guī)程，主要進行裝機前檢查、裝機后的檢查、定期檢修等維護工作。

裝機前檢查，主要利用專用測試儀，進行供電測試、零點校正、自檢測試等項目的手動測試。此階段要考慮飛機的剩余高度H0，H0=k×（L1+L2）+A/2;其中，k為比例系數(shù)，因電纜線型不同而不同;L1、L2分別為收發(fā)機至接收天線和發(fā)射天線的電纜長度，A為發(fā)射天線至地面再到接收天線的最近距離。飛機的剩余高度因機型而異，本型號高度表裝機后剩余高度為6.5m。

裝機后的檢查。利用機上BIT進行。

定期檢修，定檢工作在高度表工作經(jīng)50h、250h和500h時進行。高度表工作50h檢查，在飛機上原位進行;高度表工作250h檢查，將收發(fā)機和指示器從飛機上拆下來，進行功能、性能檢查等離位測試;高度表工作500h檢查，檢修工作內(nèi)容與250h檢修內(nèi)容完全一致。

1.3 ?常見問題

250h、500h定檢維修工作，利用ATE進行零高度靈敏度、遠距離靈敏度、模擬距離精度等項目的測試。模擬距離精度測試結(jié)果超差概率較大。為保障飛行安全，有必要尋找測試超差的原因，提出合理的解決措施。

2 ?無線電高度表自動測試系統(tǒng)

2.1 ?功能與組成

綜合自動檢測設(shè)備（ATE）是裝備于某型機部隊修理廠的內(nèi)場檢測設(shè)備，主要用于對機載電子設(shè)備進行功能/性能測試、參數(shù)校準以及故障檢測和隔離任務(wù)。

硬件平臺以主控計算機為核心，通過LXI、VXI、GPIB等標準總線控制平臺硬件測試資源，測試資源信號則通過陣列接口和設(shè)備儀器面板信號端口（微波射頻等資源信號）與測試程序集硬件（TPH，包含適配器、測試電纜及測試附件）連接，實現(xiàn)與UUT的電氣交互。

平臺硬件測試資源通過在通用自動測試軟件平臺UUT對應的測試程序，驅(qū)動硬件測試資源協(xié)同工作，完成UUT功能檢查、性能測試、故障診斷、性能調(diào)校等工作。

2.2 ?測試原理

利用ATE進行無線電高度表的測試原理如圖1所示。ATE平臺通過適配器由低頻電纜為部件供電，高度表模擬器模擬高度變化，高度信息以模擬電壓的形式通過低頻電纜轉(zhuǎn)接到ATE中的萬用表進行采集。

3 ?測試誤差分析、驗證與解決措施

3.1 ?誤差分析

由無線電高度表自動測試原理可知，高度表模擬器模擬的高度精度、射頻電纜的長度、輸出電壓采集是導致模擬距離精度測試超差的主要因素。

3.2 ?驗證

針對引起誤差的幾個主要因素進行驗證，模擬量距離精度的實際測試結(jié)果如表1所示。

高度表模擬器模擬的高度精度驗證。通過網(wǎng)絡(luò)分析儀，對高度表模擬器進行了校準，結(jié)果見表1。校準高度為高度表模擬器模擬的高度，與實際測試要求高度存在一定差距。如0ft測試時，高度表模擬器的校準高度為4.3ft。

射頻電纜的長度因與高度表裝機后的剩余高度有關(guān)。該高度表裝機后剩余高度為6.5m。實際測試選用的2根RG214型電纜總長度3m，與剩余高度表6.5m不一致。

輸出電壓采集的驗證。利用6位半數(shù)字萬用表測量不同高度下輸出Ⅰ和輸出Ⅱ的輸出電壓，見表1。其中，部件針腳E、M分別為輸出Ⅰ高端、輸出Ⅱ的高端、部件針腳T、D為參考地。不同的參考地，電壓采集結(jié)果存在差異，如0ft模擬距離精度測試，輸出Ⅰ測試結(jié)果，在以D為參考地時，輸出電壓0.229V，以T為參考地時輸出電壓為0.128V，這表明不同的參考地將直接影響到輸出電壓的測試結(jié)果。

3.3 ?解決措施

由該型號無線電高度表技術(shù)、使用說明可知，高度輸出Ⅰ和高度輸出Ⅱ均為線形直流電壓，為減小測試誤差提供了思路。測高范圍為0m～1500m，輸出Ⅰ電壓斜率為-8mV/ft，輸出Ⅱ電壓斜率為4mV/ft。因此，可以通過電壓斜率進行線性補償。

針對高度表模擬器所模擬的高度精度問題，定期計量后，在自動測試系統(tǒng)的測試程序中進行校正。

針對射頻電纜的長度，有兩種解決方法。其一，可按照該型號高度表的裝機時的剩余高度折算成電纜長度，加工符合要求的射頻電纜;其二，因為高度輸出Ⅰ與高度輸出Ⅱ均為線性輸出，針對不符合長度的電纜，依據(jù)剩余高度，在自動測試系統(tǒng)的測試程序中通過補償來實現(xiàn)。

針對輸出電壓采集問題。電壓采集的精度可通過計量來校正。針對不同接地點引起的測試電壓不同，通過查詢整機的饋線手冊，選擇以針腳T作為參考地。

4 ?結(jié) ?論

從高度表模擬器的定期計量校正、綜合考慮剩余高度與射頻電纜長度、電壓采集的計量等方面入手，減小測試誤差，提升無線電高度表自動測試系統(tǒng)的測試精度，降低系統(tǒng)的虛警率。此種解決措施同樣適用于其他型號的無線電高度表自動測試系統(tǒng)。

參考文獻：

[1] 王偉斌，秦紅磊.無線電高度表自動測試系統(tǒng)的實現(xiàn) [J].電子測量與儀器學報，2007（4）：72-76.

[2] 黃智剛，柳重堪.用VXI總線技術(shù)實現(xiàn)無線電高度表自動檢測 [J].北京航空航天大學學報，2002（2）：186-189.

[3] 張毅，楊秀霞，史賢俊.無線電高度表自動測試與診斷系統(tǒng) [J].航空計測技術(shù)，2001（3）：8-10.

[4] 薄志峰.基于LXI總線的無線電高度表自動化測試系統(tǒng)設(shè)計 [J].艦船電子工程，2015，35（4）：139-143.

作者簡介：王云蛟（1988-），男，漢族，河北石家莊人，TPS工程師，工學碩士，研究方向：自動測試領(lǐng)域、自動測試設(shè)備研制與測試程序集（TPS）開發(fā)。