無(wú)線電導(dǎo)航儀與通用仿真模塊研究及設(shè)計(jì)

朱敬生 崔瀅

【摘?要】無(wú)線電導(dǎo)航儀利用運(yùn)動(dòng)物體上的電子設(shè)備，進(jìn)行無(wú)線電波的接收和處理，并且獲得導(dǎo)航參數(shù)從而確定航行體的位置。針對(duì)無(wú)線電導(dǎo)航儀通用仿真模塊研究，能夠進(jìn)一步提高無(wú)線電導(dǎo)航與通用仿真模塊的開(kāi)發(fā)利用效率?；诖吮疚尼槍?duì)無(wú)線電導(dǎo)航以及基本仿真方法及通用軟件的模塊設(shè)計(jì)進(jìn)行了探索。

【關(guān)鍵詞】無(wú)線電導(dǎo)航儀;通用仿真模塊;研究;設(shè)計(jì)

引言：

早在上世紀(jì)20-30年代，利用無(wú)線電測(cè)向便成為航海和航空中的導(dǎo)航手段，并且沿用至今。在上世紀(jì)，全球定位系統(tǒng)研制成功，使得無(wú)線電導(dǎo)航得到了進(jìn)一步的發(fā)展。通過(guò)無(wú)線電導(dǎo)航能夠不受時(shí)間和天氣的限制，也能獲得更高精度的位置定位，并且定位時(shí)間短，設(shè)備簡(jiǎn)單可靠，因此在航海和航空中有著廣泛應(yīng)用。通過(guò)仿真技術(shù)進(jìn)行仿真GPS與教學(xué)訓(xùn)練是有效的教學(xué)方法，這樣的方式能夠有效節(jié)約經(jīng)費(fèi)并且彌補(bǔ)安裝GPS導(dǎo)航儀在教學(xué)環(huán)境中存在的不足。當(dāng)前隨著科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步，導(dǎo)航體系和導(dǎo)航儀在不斷的發(fā)展更新中，越來(lái)越多不同類(lèi)型的儀器不斷的應(yīng)用，如果安裝GPS導(dǎo)航已進(jìn)行教學(xué)，不僅帶來(lái)了巨大的困難，也會(huì)加大教學(xué)的成本，因此通過(guò)仿真技術(shù)進(jìn)行教學(xué)，能夠利用更加簡(jiǎn)單的方式，進(jìn)行仿真訓(xùn)練教學(xué)，提高教學(xué)訓(xùn)練的效果。

一、無(wú)線電導(dǎo)航儀基本仿真方法及通用軟件模塊設(shè)計(jì)

（一）導(dǎo)航儀人機(jī)交互模塊

導(dǎo)航儀的模擬仿真系統(tǒng)中涉及大量的人機(jī)交互，因此人機(jī)交互界面的體驗(yàn)直接影響到用戶的最終使用效果。主要分為輸入和控制以及輸出三個(gè)單元，輸入單元包括各種開(kāi)關(guān)、鍵盤(pán)旋鈕的輸入設(shè)備，控制單元主要實(shí)現(xiàn)信息的控制，對(duì)于數(shù)據(jù)發(fā)揮起到控制作用，輸出單元?jiǎng)t是導(dǎo)航信息衛(wèi)星、信號(hào)模擬的各種信息的匯總顯示。輸入單元、控制單元和輸出單元是人機(jī)交互的主要元件。

（二）導(dǎo)航儀系統(tǒng)數(shù)據(jù)交換模塊

無(wú)線電腦和你在應(yīng)用的過(guò)程中針對(duì)航路點(diǎn)的設(shè)置和調(diào)試，以及GPS仿真儀導(dǎo)航時(shí)間及其他相關(guān)數(shù)據(jù)的設(shè)計(jì)和顯示，都需要進(jìn)行存儲(chǔ)和編輯，在使用之后進(jìn)行刪除。這些數(shù)據(jù)在不同的模塊中進(jìn)行相互交換，實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)效果。因此，在設(shè)計(jì)的過(guò)程中可以選擇通用的數(shù)據(jù)庫(kù)，基于Web程序開(kāi)發(fā)，然后構(gòu)架數(shù)據(jù)庫(kù)和頁(yè)面顯示，達(dá)到數(shù)據(jù)傳遞的目的，最后通過(guò)flash接收數(shù)據(jù)寫(xiě)入到數(shù)據(jù)庫(kù)中。

（三）導(dǎo)航儀功能模擬模塊

一是航位、航跡、導(dǎo)航數(shù)據(jù)顯示與計(jì)算模塊，導(dǎo)航儀主要是模擬導(dǎo)航功能的操作，不需要實(shí)時(shí)接收信號(hào)進(jìn)行位置解算。基于此，導(dǎo)航數(shù)據(jù)可以直接通過(guò)運(yùn)輸模擬提供的相應(yīng)數(shù)據(jù)，顯示在導(dǎo)航儀上，然后根據(jù)導(dǎo)航儀不同的位置畫(huà)面獲取所需要的導(dǎo)航數(shù)據(jù)。

二是航路點(diǎn)、航線的操作模塊。航路點(diǎn)和航線的操作模塊主要是對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)中的數(shù)據(jù)進(jìn)行輸入、程序和修改。在應(yīng)用過(guò)程中，將航路點(diǎn)的ID號(hào)、航線包含的航路連ID號(hào)相關(guān)信息，利用LoadVars函數(shù)入入到數(shù)組中，然后顯示出來(lái)。

（四）導(dǎo)航儀系統(tǒng)環(huán)境仿真模塊

為了實(shí)現(xiàn)仿真導(dǎo)航儀的動(dòng)態(tài)操作，可以建立一個(gè)帶有航路點(diǎn)編號(hào)的，有經(jīng)緯度坐標(biāo)信息的數(shù)據(jù)庫(kù)，在數(shù)據(jù)庫(kù)中加入運(yùn)動(dòng)模塊，然后通過(guò)數(shù)據(jù)將相關(guān)的航行數(shù)據(jù)發(fā)送給導(dǎo)航儀，利用這樣的方式實(shí)現(xiàn)導(dǎo)航儀的動(dòng)態(tài)操作，為了達(dá)到模擬的準(zhǔn)確度，可以考慮采用線性操縱方程。

（五）導(dǎo)航儀系統(tǒng)增效功能模塊

在無(wú)線電導(dǎo)航與應(yīng)用的過(guò)程中增效模塊本身是沒(méi)有的，但為了提高教學(xué)的實(shí)際效果，需要設(shè)置生效功能模塊，才能提高教學(xué)的質(zhì)量和效率。傳統(tǒng)的增效模塊中已經(jīng)具備完整的發(fā)展模式，在無(wú)線電導(dǎo)航儀通用仿真模塊設(shè)計(jì)過(guò)程中其重點(diǎn)是進(jìn)行測(cè)評(píng)與評(píng)判。實(shí)際上，針對(duì)測(cè)評(píng)主要分為理論和實(shí)際操作兩類(lèi)，理論測(cè)試評(píng)判相對(duì)簡(jiǎn)單，通過(guò)答案和標(biāo)準(zhǔn)答案比較便可評(píng)出分?jǐn)?shù)。而實(shí)際操作相對(duì)復(fù)雜，因此在實(shí)際操作的過(guò)程中，可以根據(jù)不同的操作環(huán)境進(jìn)行相應(yīng)的評(píng)估，使評(píng)估更加細(xì)化，更加客觀而全面的評(píng)估學(xué)習(xí)效果。

（六）教學(xué)輔助模塊

教學(xué)輔助模塊主要是為了教師在課堂上更好的講解導(dǎo)航儀使用和操作方法時(shí)提供參考。同時(shí)也能夠?yàn)閷W(xué)員自學(xué)提供素材和載體。具體來(lái)說(shuō)教學(xué)輔助模塊主要包括上課時(shí)需要用到的課件、導(dǎo)航儀、相關(guān)技術(shù)測(cè)試試題等等。在內(nèi)容設(shè)計(jì)過(guò)程中，需要結(jié)合學(xué)習(xí)者的實(shí)際學(xué)情，立足于教學(xué)相關(guān)內(nèi)容，使之滿足學(xué)習(xí)者的需要。并且，將講解、示范和練習(xí)融為一體，加強(qiáng)了一個(gè)與時(shí)間之間的聯(lián)系，進(jìn)一步提高教育教學(xué)的效果。

（七）導(dǎo)航儀型號(hào)特征模塊

不同型號(hào)的導(dǎo)航儀面板有所不同，在輸入和輸出格式等方面具有不同的特征。而導(dǎo)航儀信號(hào)特征模塊內(nèi)容是可以擴(kuò)充的動(dòng)態(tài)模塊，擔(dān)心的信號(hào)儀器需要仿真時(shí)，就可以將課程注入到模塊中。在系統(tǒng)開(kāi)機(jī)之后通過(guò)軟件初始化，結(jié)合指定的導(dǎo)航儀器進(jìn)行調(diào)試，便能獲得對(duì)應(yīng)的特征數(shù)據(jù)，再與其他通用模塊實(shí)現(xiàn)具體型號(hào)導(dǎo)航儀的仿真運(yùn)行。

二、批量GPS導(dǎo)航仿真儀器構(gòu)造方法

首先可以通過(guò)計(jì)算機(jī)顯示屏進(jìn)行軟件模擬，利用計(jì)算機(jī)房提供的教學(xué)環(huán)境，可以方便的將導(dǎo)航儀仿真軟件安裝在學(xué)生需要操作的機(jī)器上，教師通過(guò)控制，便能夠?qū)崿F(xiàn)教學(xué)和訓(xùn)練。具體來(lái)說(shuō)，還可以結(jié)合學(xué)習(xí)需要，進(jìn)行適當(dāng)?shù)恼{(diào)整使其更加適應(yīng)學(xué)習(xí)的需要。

其次，可以運(yùn)用低成本的硬件仿真面板。在使用過(guò)程中，將仿真導(dǎo)航儀的面板批量制作，每一個(gè)面板上只用坐車(chē)輸入和輸出界面，而參數(shù)界面才可以運(yùn)用單片機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)交換，通過(guò)這樣的方式，能夠使教師更加簡(jiǎn)單快捷且經(jīng)濟(jì)高效。

結(jié)語(yǔ)：

綜上所述，在研究通用仿真模塊的基礎(chǔ)上，結(jié)合資源元數(shù)據(jù)描述方法和面向服務(wù)構(gòu)件的軟件開(kāi)發(fā)可以分為不同的通用構(gòu)架。在實(shí)際的系統(tǒng)應(yīng)用中，采用通用模塊方法研究的仿真系統(tǒng)，能夠?qū)崿F(xiàn)儀器發(fā)展的同步訓(xùn)練，使學(xué)習(xí)者通過(guò)學(xué)習(xí)之后更好的適應(yīng)工作的實(shí)際需要。通過(guò)該理念教學(xué)，還可以解決小型儀器無(wú)法進(jìn)行大科教學(xué)的弊端，更有利于促進(jìn)相關(guān)教育教學(xué)的改革。

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（作者單位：中航飛機(jī)漢中飛機(jī)分公司）