一種詢問機(jī)設(shè)備自檢功能的實(shí)現(xiàn)方法

四川九洲空管科技有限責(zé)任公司 羅 海

隨著民航事業(yè)迅猛發(fā)展，二次監(jiān)視雷達(dá)廣泛運(yùn)用于民航空域監(jiān)視和飛行安全保證。完善的設(shè)備自檢信息，能夠快速定位故障點(diǎn)，有助于快速解決問題,對于設(shè)備使用、維護(hù)具有重要的意義。本文描述的設(shè)備自檢功能實(shí)現(xiàn)方法，通過對設(shè)備接插、電源、發(fā)射、接收、發(fā)射編碼、通信鏈路、外部接口等關(guān)鍵信號的實(shí)時監(jiān)測，能夠?qū)崟r掌握設(shè)備狀態(tài)。本方法無需額外的檢測儀器和設(shè)備，能夠快速定位故障，同時不會影響設(shè)備的正常工作。

詢問機(jī)設(shè)備按照功能分類，包括電源、發(fā)射、接收、信號處理四個部分，如圖1所示。電源部分主要完成對外部輸入電壓轉(zhuǎn)換、設(shè)備內(nèi)部各種電壓轉(zhuǎn)換。發(fā)射部分主要完成對數(shù)字編碼信號的射頻調(diào)制和放大。接收部分完成射頻信號限副、濾波、下變頻等功能。信號處理部分主要完成信號編碼、譯碼、點(diǎn)/航跡處理等功能。完善的自檢信息，能夠大大提高設(shè)備維修性。

圖1 詢問機(jī)設(shè)備功能模塊分類

1 技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)

1.1 自檢流程

本方法通過對模塊接插、電源、發(fā)射檢波、反射檢波、接收靈敏度、發(fā)射編碼、通信鏈路、外部接口等信號的實(shí)時監(jiān)測，能夠?qū)崟r掌握設(shè)備狀態(tài)。設(shè)備中的關(guān)鍵信號統(tǒng)一傳輸至信號處理模塊檢測，保證設(shè)備自檢的獨(dú)立性。當(dāng)設(shè)備上電時，統(tǒng)一下發(fā)關(guān)鍵信號判斷門限值，信號處理模塊根據(jù)門限值對關(guān)鍵信號進(jìn)行實(shí)時判斷，確認(rèn)自檢結(jié)果。所有自檢結(jié)果，通過周期性自檢報文的形式統(tǒng)一上報至顯控終端顯示，如圖2所示。

圖2 詢問機(jī)自檢結(jié)果顯示界面

自檢結(jié)果分為正常、告警和故障三類。設(shè)備自檢結(jié)果為正常時，表明設(shè)備狀態(tài)良好，可正常使用；自檢結(jié)果為告警類自檢信息，表明設(shè)備性能下降或者不滿足設(shè)備輸入、輸出要求，設(shè)備自身未出現(xiàn)故障，應(yīng)根據(jù)任務(wù)緊急程度及時處理告警信息；自檢結(jié)果為故障類，表明該故障影響到設(shè)備的正常工作，該故障不排除，設(shè)備無法正常工作，應(yīng)及時排故。當(dāng)設(shè)備出現(xiàn)告警類自檢信息時，操作人員根據(jù)告警信息檢查相應(yīng)的信號，及時確定以保障設(shè)備正常工作；當(dāng)告警內(nèi)容為性能下降時，評估告警內(nèi)容對設(shè)備的影響程度，應(yīng)在不影響工作任務(wù)的情況對告警信息進(jìn)行處理，當(dāng)任務(wù)比較緊急可以在此模式下降級使用；當(dāng)告警內(nèi)容為不滿足設(shè)備輸入、輸出要求時，確定相應(yīng)內(nèi)容是否影響設(shè)備的正常使用，影響設(shè)備使用時，需先排除故障后再使用。自檢結(jié)果處理流程如圖3所示。

圖3 自檢結(jié)果處理流程

1.2 模塊接插檢測

設(shè)備中每個模塊接口定義中留有一個檢測地信號，模塊內(nèi)部將檢測地信號與模塊內(nèi)GND信號相連。信號處理模塊內(nèi)每個模塊的檢測地信號通過一個電阻上拉，連接到FPGA芯片。不安裝模塊時檢測地信號為高電平，當(dāng)模塊接插到位時，模塊的檢測地信號與模塊內(nèi)GND信號連接，此時檢測地信號為低電平。FPGA芯片通過判斷每個模塊對應(yīng)的檢測地信號的電平高低來判斷每個模塊是否接插到位。

1.3 整機(jī)電源檢測

電源部分主要檢測模塊產(chǎn)生的各組電壓是否正常，在信號處理模塊內(nèi)進(jìn)行檢測。先對各組電源進(jìn)行分壓，保證分壓后的電壓值在AD采樣范圍內(nèi)，再通過AD采用后輸入到FPGA進(jìn)行處理。信號處理模塊根據(jù)門限值來判定被測電壓是否符合要求。報警范圍是一個百分?jǐn)?shù)。當(dāng)被測電壓滿足|測量電壓－基準(zhǔn)電壓|≤|基準(zhǔn)電壓×報警范圍|時，認(rèn)定被測電壓正常；反之，認(rèn)定被測電壓異常。報警范圍默認(rèn)值為5%。

1.4 發(fā)射部分自檢

發(fā)射部分主要檢測發(fā)射檢波、反射檢波。

當(dāng)設(shè)備處于發(fā)射狀態(tài)時，發(fā)射部分經(jīng)帶線耦合器分出一路小信號，經(jīng)幅度調(diào)整后用視頻對數(shù)放大器進(jìn)行檢波。檢波信號輸出至信號處理模塊進(jìn)行處理。信號處理模塊先將檢波信號分壓處理后進(jìn)行AD采樣，采樣結(jié)果輸出至FPGA進(jìn)行判斷。根據(jù)設(shè)備當(dāng)前所處功控狀態(tài)，判斷發(fā)射檢波幅度值是否滿足要求。

當(dāng)設(shè)備處于發(fā)射狀態(tài)時，在環(huán)形器接收端口上，用帶線耦合器分出一路小信號，經(jīng)幅度調(diào)整后用檢波二極管進(jìn)行檢波。反射檢波信號輸出至信號處理模塊進(jìn)行處理。信號處理模塊將反射檢波信號分壓處理后進(jìn)行AD采樣，采樣結(jié)果輸出至FPGA進(jìn)行判斷。根據(jù)反射檢波幅度值來確定自檢結(jié)果。

1.5 接收部分自檢

接收部分主要檢測通道靈敏度。信號處理模塊周期性產(chǎn)生測試激勵信號，接收模塊收到激勵信號后通過對數(shù)檢波器耦合出于激勵信號同步的模擬視頻信號。模擬視頻信號輸出至信號處理模塊進(jìn)行處理。信號處理模塊將模擬視頻信號分壓處理后進(jìn)行AD采樣，采樣結(jié)果輸出至FPGA進(jìn)行判斷。根據(jù)幅度值反映的靈敏度值來確定自檢結(jié)果。

1.6 信號處理自檢

信號處理主要檢測編碼和通信鏈路。當(dāng)設(shè)備處理發(fā)射狀態(tài)時，對設(shè)備的編碼信號進(jìn)行實(shí)時監(jiān)測，檢測編碼信號是否與設(shè)置模式的編碼信號一致。

通信鏈路檢測通過周期性心跳報文檢測確認(rèn)。信號處理模塊內(nèi)CPU每2s向FPGA發(fā)送一次心跳報文，F(xiàn)PGA對心跳報告有無進(jìn)行檢測，來判斷CPU與FPGA通信鏈路正常與否。

1.7 外部接口自檢

外部接口主要檢測電纜連接、方位、觸發(fā)、GPS等信號，本文以觸發(fā)信號檢測為例。設(shè)備上電時下發(fā)觸發(fā)門限參數(shù)，F(xiàn)PGA實(shí)時對外部輸入的觸發(fā)信號進(jìn)行檢測，檢測內(nèi)容包括脈沖寬度、周期等。當(dāng)檢測結(jié)果超過門限參數(shù)時，判定該信號故障；當(dāng)檢測結(jié)果處于門限參數(shù)范圍內(nèi)時，判定該信號正常。同時，F(xiàn)PGA將檢測結(jié)果周期性上報至顯控界面。

2 結(jié)束語

本文所述的詢問機(jī)自檢功能實(shí)現(xiàn)方法，通過對模塊接插、電源、發(fā)射檢波、反射檢波、接收靈敏度、發(fā)射編碼、通信鏈路、外部接口等關(guān)鍵信號的實(shí)時監(jiān)測，實(shí)時掌握設(shè)備狀態(tài)。當(dāng)設(shè)備出現(xiàn)告警或故障時，操作人員能夠通過自檢信息快速定位故障原因，不用使用其他的維修設(shè)備，大大提高了設(shè)備的維修性。該方案已在實(shí)際工程應(yīng)用中得到驗(yàn)證，有很強(qiáng)的實(shí)用性。