基于VXI總線的航空通信導(dǎo)航系統(tǒng)綜合檢測平臺設(shè)計(jì)初析

李明 秦柳 中國民用航空飛行學(xué)院

引言

VXI總線融入GPIB模塊，是一種模塊化的儀器測量系統(tǒng)，帶來更快的信息傳輸速度和更大傳輸體量，且具備豐富的控制功能。相較于傳統(tǒng)檢測系統(tǒng)，VXI優(yōu)勢明顯。

1 VXI綜合檢測平臺目標(biāo)選定

設(shè)計(jì)VXI航空通信導(dǎo)航系統(tǒng)綜合檢測平臺之前需要對檢測對象做詳細(xì)的分析，明確被檢測的信號類型、技術(shù)要求、所需容量等。在確定檢測平臺運(yùn)行需求后，制定平臺設(shè)計(jì)指標(biāo)清單，并以此為依據(jù)開展設(shè)備選型、軟件設(shè)計(jì)等工作。目前我國航空通信導(dǎo)航系統(tǒng)綜合檢測面臨的主要問題包括智能化程度不足、兼容性不夠和時(shí)間成本過高。

2 VXI綜合檢測平臺設(shè)備選型

VXI綜合檢測平臺設(shè)備包括計(jì)算機(jī)、電源、配適器及VXI總線模塊儀器四部分。其中模塊儀器的選取是重點(diǎn)。所選的VXI總線模塊儀器以及GPIB儀器應(yīng)盡可能滿足檢測平臺的功能性需求，并要求二者具備較高的兼容性和可擴(kuò)展性，且性能優(yōu)良、運(yùn)行狀態(tài)可靠[1]。另外，還要考慮模塊儀器選取的經(jīng)濟(jì)性。帶電源的選取上，軍用飛行器在運(yùn)行過程中其電力荷載的變動(dòng)幅度非常廣，以往檢測平臺選用TTL電平進(jìn)行輸入、輸出開關(guān)量的配置，導(dǎo)致更多的電平轉(zhuǎn)換麻煩，信號調(diào)節(jié)難度也明顯提高。在基于VXI總線的檢測平臺中，電源開關(guān)量的可輸入范圍必須足夠廣，且能承受較高的荷載。例如，本設(shè)計(jì)方案采用的I/O為32通道差分模擬輸入模塊，型號為VX4287。

3 VXI綜合檢測平臺電路設(shè)計(jì)

基于VXI總線的航空通信導(dǎo)航系統(tǒng)綜合檢測平臺電路體系包括監(jiān)控、溫度監(jiān)測、預(yù)警控制和計(jì)算機(jī)接口控制電路等。

（1）電源監(jiān)控電路。監(jiān)控電路對電源系統(tǒng)起保護(hù)作用，對電源供電電壓、電流等進(jìn)行監(jiān)控。當(dāng)出現(xiàn)過壓或過流問題時(shí)，切斷電源以對平臺中設(shè)備進(jìn)行保護(hù)。（2）溫度監(jiān)測電路。溫度檢測電路的主要作用是對機(jī)箱溫度進(jìn)行實(shí)時(shí)測量和監(jiān)控。例如，當(dāng)溫度低于標(biāo)準(zhǔn)值時(shí)，控制加熱器啟動(dòng)進(jìn)行升溫處理；當(dāng)溫度低于標(biāo)準(zhǔn)值時(shí)，啟動(dòng)風(fēng)扇設(shè)備進(jìn)行降溫。（3）預(yù)警控制電路。預(yù)警控制電路完成對異常信號的感應(yīng)和報(bào)警。例如，當(dāng)機(jī)箱溫度低于標(biāo)準(zhǔn)值，通過升溫器加熱后仍無法達(dá)到要求，發(fā)出預(yù)警。相同的，風(fēng)扇系統(tǒng)作用效果不佳也會被預(yù)警控制電路感知。（4）計(jì)算機(jī)接口控制。計(jì)算機(jī)接口控制電路決定是否進(jìn)行上電動(dòng)作。當(dāng)計(jì)算機(jī)啟用信息查詢、數(shù)據(jù)分析等功能時(shí)，除計(jì)算機(jī)外的其他系統(tǒng)無需上電；當(dāng)開展設(shè)備檢測活動(dòng)時(shí)，機(jī)箱、模塊儀器、電源等均需要上電，完成上電后系統(tǒng)開始檢測。

4 VXI綜合檢測平臺軟件設(shè)計(jì)

軟件模塊是VXI綜合檢測平臺的核心，對應(yīng)其檢測功能的實(shí)現(xiàn)。在進(jìn)行軟件設(shè)計(jì)時(shí)，首先要進(jìn)行操作系統(tǒng)選型。例如，當(dāng)系統(tǒng)規(guī)模有限時(shí)，通常選用DOS系統(tǒng)；若為大型、多機(jī)檢測平臺，則選用UNIX系統(tǒng)。另外，軟件開發(fā)平臺、開發(fā)工具的選取也是關(guān)鍵。本VXI航空通信導(dǎo)航系統(tǒng)軟件開發(fā)平臺選用Lab Windows/CVI，該平臺以C語言為工具，具備較高的集成性。且平臺中自帶VXI和GPIB的庫函數(shù)，可提供更加便捷的開發(fā)工具，大大節(jié)約軟件開發(fā)的工作量。

考慮航空通信導(dǎo)航系統(tǒng)設(shè)備的檢測需求，軟件設(shè)計(jì)需包括以下模塊：①虛擬激勵(lì)源，給出激勵(lì)信號；②虛擬數(shù)據(jù)分析，用于數(shù)據(jù)計(jì)算和處理；③虛擬顯示，呈現(xiàn)系統(tǒng)檢測結(jié)果；④虛擬控制，以便用戶順利參與到系統(tǒng)檢測過程中。整個(gè)檢測平臺軟件系統(tǒng)包括VXI總線及資源編輯器、實(shí)時(shí)檢測、模擬驅(qū)動(dòng)、信號檢測、控制面板等模塊，在測試環(huán)節(jié)進(jìn)行循環(huán)，直到檢測活動(dòng)完成，對比數(shù)據(jù)庫中的標(biāo)準(zhǔn)信息，判斷其是否合理。若檢測合格，自動(dòng)生成檢測報(bào)告，若檢測未通過，分析問題原因并給出處理意見。整個(gè)測試過程可簡化為數(shù)據(jù)采集和數(shù)據(jù)分析。通過A/D，對被檢測模擬信號進(jìn)行抽樣，然后再利用系統(tǒng)中的分析模塊對信號進(jìn)行分析和判斷[2]。數(shù)據(jù)庫中存儲的標(biāo)準(zhǔn)化信息是完成通信導(dǎo)航系統(tǒng)檢測的重要參考。例如高度表、電臺等通信導(dǎo)航設(shè)備，其正常運(yùn)行參數(shù)、故障數(shù)據(jù)、診斷信息等均存儲在相應(yīng)的數(shù)據(jù)庫當(dāng)中，通過采集信號的對比即可對通信導(dǎo)航設(shè)備的可靠性做出準(zhǔn)確的判斷。

結(jié)論

隨著航空領(lǐng)域的發(fā)展，航空通信導(dǎo)航系統(tǒng)的復(fù)雜性逐漸提升，更多精密的儀器設(shè)備融入其中，升級優(yōu)化系統(tǒng)檢測平臺功能勢在必行。引入VXI總線，結(jié)合系統(tǒng)檢測需求完成平臺軟硬件設(shè)計(jì)及設(shè)備選型，以提高系統(tǒng)檢測能力，促進(jìn)航空事業(yè)進(jìn)一步發(fā)展。