某型飞机有线电装置自动测量检验设计,104总线

2019-08-31 作者:新闻资讯   |   浏览(69)

Design of Intelligent Tester Based on PC/104 Bus for the Heading and Attitude System刘树光刘 聪李海军/空军工程大学 蒋绍先/93453部队针对PC/104总线测试系统具有体积小、功能强等特点,设计了基于PC/104总线的航姿系统智能检查仪。该检查仪具有智能化高,测试速度快、精度高,判读直观,操作简单等特点。航向姿态系统,是我国现役国产主战机种上安装的一种航向姿态测量系统。航姿系统不但能提供航向、俯仰、倾斜等航向、姿态信号,而且还能为给瞄准具、自驾仪、惯导、飞参等提供信号,其性能的好坏直接关系到飞行安全和飞机战术性能的有效发挥。近年来,某型飞机航姿系统故障较多,部队维修保障难度大、部附件缺乏,装备故障件急需修理与检测。而现有的检测设备又存在非自动化、技术落后、操作复杂、检查时间长、维修困难等问题,不能满足部附件大修及检测的需要。PC/104总线测试系统是一种新型的计算机测控平台,具有体积小、功能强、通用性好,是目前航空自动测试设备的理想测试平台之一。为此,研制开发了基于PC/104总线的航姿系统智能检查仪,实现了内外场条件下对该型航姿系统的测试和参数检查。系统的测试功能需求本套智能检查仪的设计可满足如下功能需求。测试过程用软件控制,从而简化系统的硬件结构,缩小设备体积,提高检测系统的可靠性和自动化程度。实现多参数检测与信息融合,提高检测系统的准确性和容错性。实现测试方式、测试项目的自动选择,具备对被测对象的最优化跟踪检测能力。能对测试系统自身的状态进行全面的检测,保证测试结果的可信度。提供可视化的人机操作界面,测试人员通过操作直观易懂的中文菜单,就可完成复杂的测试诊断任务。系统的设计与实现1. 系统的硬件设计该航姿系统智能检测仪是以PC/104计算机为核心的数据采集控制系统。根据系统的技术要求和性能特点,采用了智能化、综合化和模块化的设计思想。其硬件结构如图1所示。接通电源,首先对系统内部进行初始化,对组件进行自检,若检测有错误,即显示相应的故障定位信息,供维修人员排除故障作参考。若无任何故障,检测系统测试程序将根据用户选择的测试内容,通过D/A模板、DIO模板,控制标准信号激励模块输出激励信号,经适配器后,施加到航姿系统,航姿系统的被测信号则同样经过适配器变换后,在程序控制下,传递到A/D采样模板进行数据采集,程序得到采集数据后与标准数据比较完成测试,并根据用户需要将测试结果送到显示屏进行显示或进行保存处理。2. 主要技术难点设计与实现航向信号转换航向信号是航姿的主要信号,在该检查仪的设计中采用自整角/数字转换模块完成信号的转换。该模块是一种采用跟踪转换技术和模块化结构的数字化器件,应用二阶伺服回路,输出与TTL电平兼容的并行自然二进制,其测量精度达到0.1度。与DIO模板配合,经数据采集、处理,得到相应的角度数值。航姿系统同步信号的模拟对航姿系统的检查是在地面进行的,为了模拟飞机在空中产生的航向姿态同步信号,在该检查仪上需要使用与航姿系统36V400Hz同步的旋转变压器正余弦信号。在此选用了船舶某所研制的14Bit数字式旋转变压器,以电源36V400Hz信号为参考输入,用DIO模板产生的I/O信号作为控制信号,从而生成与航向信号同步的1.5V400Hz正余弦信号。抗干扰设计航姿系统中主要由三相地磁感应元件感受地磁水平分量产生磁航向信号,这种信号较弱,极易受到干扰,产生误差。另外,计算机系统是数字系统,工程上抗干扰设计也是必须的。基于此,在本检查仪中主要采取的措施有:对交流电源和干扰源进行电磁屏蔽,减轻干扰源的电磁辐射;被测信号用双绞屏蔽导线传送,降低电磁干扰的影响;模拟信号地严格一点接地,减少地线干扰;结构布局按类别组合,降低交叉干扰;计算机控制系统与被测电路完全电隔离,如A/D转换、DIO隔离输入输出等。通过实施这些抗干扰措施,仪器在使用中满足了设计要求。避免总线冲突设计避免总线冲突主要是要解决读写控制与外部中断、数据传送之间的时序问题,一般要从程序和硬件的结合上解决。硬件中的中断源要尽量少,采用中断和查询相结合的方法。在程序中,除了实时操作必须使用中断外,其他尽量采用查询方式。响应中断请求进入中断服务程序时,尽量关闭其他中断。在本检查仪中,A/D转换数据通过RS232传送的中断与定时/计数器的中断不在同一时期出现。因此,关掉一个中断并不影响另一个工作,也不会发生总线冲突。3. 系统的软件设计航姿系统智能检查仪软件系统,将系统各部分硬件有机地结合在一起,为用户提供测试操作与控制界面,实现信号的实时采集、分析及处理,获得测试结果,并以不同的媒介进行表达和输出。对系统的全部检测工作都通过测试软件实现,采用自动测试、故障诊断等手段,使系统具有智能化的测试诊断能力。测试系统的软件设计是在DOS6.22操作系统和Borland C++ 5.02编程开发环境支持下完成的。在软件总体设计中,以被测设备和所要完成的测试任务为对象,按照"自顶向下,逐层细分"的设计原则,将软件系统分成若干个功能模块,各个功能模块之间既相互联系,又相互独立,从而使软件系统结构清晰,分工明确,便于软件的开发、调试、修改和维护。测试系统的软件结构框图如图2所示。系统自检。对测试系统自身的状态进行全面的检测,以确保测试设备的完好,提高测试结果的准确性和可靠性。 全套检测。考虑到实际检测的各种需求,设置了"单步检测"和"自动检测"两项功能。"单步检测"提供对航姿系统各机件的逐步依次检测,这种检测有利于测试者对每一测试过程的有效控制和实时监控。"自动检测"提供对全套航姿系统全自动、全方位的快速检测,并将测试结果实时显示。机件检测。对航姿系统的几个关键部件可根据测试需要选择测试部件进行测试。系统管理。根据需要可对系统进行调试和密码修改,并可对测试的历史数据进行查询。数据管理。可对测试数据进行及时、在线处理,完成数据显示、保存、打印等工作。结束语基于PC/104总线的某型飞机航姿系统智能检查仪完全满足内外场检测的技术要求。部队的实际使用结果表明:该检查仪智能化高,操作简便,数据准确,能够完成系统全套性能的检测、单个机件的性能检测及故障快速诊断,切实解决了该型飞机航姿系统的检测与快速排故等问题。

The Automatic Test Design of Airplane Radio Equipments◎曹乃森肖启敏黄家城/第一航空学院详细介绍了某型飞机无线电设备综合检测台的系统设计,分析了主要技术难点并提出了解决办法。某型飞机无线电专业引进的检测维修设备存在着技术落后、数量多、检测效率低、国内难以修理等情况,影响了飞机战斗力的提高,需要研制新的检测设备。原检测设备仪器数量多,其中专用检测设备共18套件,通用仪器有26件。这些仪器如果单个取代,不仅造价高,不能做到资源共享,而且会给以后的维护留下诸多难题,因此,必须研制新的检测设备。当前,VXI等总线技术已在大型测试设备中得到广泛应用,是检测设备的发展趋势。通过对无线电被测设备的优化设计,研制了基于VXI总线技术的无线电设备综合检测台。该检测台能够进行性能测试、故障诊断、程控仪器仪表和知识库自学习,具有检测精度、综合化和性价比高,可维修性、机动性好等优点,能完成无线电专业的9种设备的定检工作。系统设计该检测台以工控机为核心,在不影响测试需求和扩充被测设备的情况下,合理选用VXI仪器和GPIB仪器,以降低系统成本,提高性价比。其主要由ATS、TUA和TP等组成。1. ATS系统组成ATS系统用于为被测设备提供各类激励和控制信号,测试设备输出的响应包括:VXI、GPIB各类标准接口仪器、ICA和电源等。硬件组成见图1所示。VXI机箱选用C尺寸13槽的HPE8403,能提供1000W的可用功率。VXI模块有零槽控制器、矩阵开关、多路器、数字I/O、6位半数字表、射频信号源、微波开关、电源开关等;GPIB仪器有任意波产生器、综测仪、峰值功率计、程控电源等;ICA、ITA选用满足ARINC608A规范的CASS90系列面板接口。自研专用电源能同时输出27V直流、115V交流、36Vz三相交流电,使测试设备摆脱了对专用电源的依赖,另外通过程序切换也可使用外部电源。这些仪器可满足无线电所有设备的测试要求。2. 适配器TUA是ATS与UUT之间的接口电路和电缆的组合件。该组合件一方面将测试资源输出的激励信号正确地输到被测设备,将设备输出的响应传送到测试仪器;另一方面当激励和响应不满足测试需求时进行适当的调理,如进行过载保护,提供模拟负载,结果转换等。在设计过程中,坚持最简化和综合化原则,针对每一个被测设备的测试需求,对每一个信号进行详细地分析和组合,在留有余量的情况下,充分利用ATS的所有资源,设计了4个可拆卸TUA。3. 软件设计操作系统平台是应用程序软件开发、测试程序运行的基本平台,其性能的好坏将直接影响测试系统的功能和性能。Windows NT具有可靠性高、安全性能优越、软硬件兼容性强等特点,因此把它作为操作平台,用来管理系统的软、硬件资源。应用程序开发平台选用LabWindows / CVI5.0,它是NI公司利用虚拟仪器技术、以C语言为基础开发的软件。测试程序与被测试设备相对应,具有单步/自动测试选择功能,测试结果自动入库,可以根据需要选择是否保存与打印。主要技术难点及解决办法1. 电台控制码的准确发送电台串行控制码对时间同步要求很严,如果信号的同步达不到要求,电台就收不到控制码。经过对控制盒输出的编码时序的详细分析,设计了逐位触发、顺序发送、选通脉冲结束的方法发送控制码。这种方法既充分利用了D/A模块的功能,又满足了控制码发送的准确性要求,大大提高了控制码发送的可靠性。2. 宽带线性调制的实现在A317近导方位系统测试时,需要被编码信号和双钟形信号所调制的射频信号,因编码脉冲宽度为1.5μS,调制器的最小带宽为667kHz,目前所出售的信号源带宽一般小于100kHz;着陆系统测试时,不同航向角和下滑角的模拟是通过改变1300Hz和2100Hz方波视频信号幅度从而改变射频信号幅度来实现的,调制方式不能使用脉冲调制,而只能以100%调幅完成,现行的GPIB信号源和VXI模块都不能满足要求。为此,设计了专用调制器。调制器输出波形见图2和图3。3. 监控电路监控电路通过对供电电源和环境温度进行检测与控制,完成对ATS系统单元的上电操作,满足不同环境的测试要求。它主要由电源监控电路、温度控制电路和继电器上电电路组成,如图4所示。电源监控电路是系统主要保护电路之一,其主要功能是:供电电压过低或过高时,不对系统加电;测试中,电流过大和电压过低时,及时切断电源以保护被测设备。温度控制电路的功能是对组装箱温度进行测量和显示。当温度正常时,发出"启动"信号,控制系统上电;当机箱温度低于5°C时,控制加热器加热;当机箱温度高于35°C时,控制风扇进行扇热。新系统的主要技术改进 综合运用总线、虚拟仪器和通用接口技术,构建了航空无线电系统综合检测平台,实现了无线电设备的自动化检测。综合运用实时仿真控制和信号处理技术,破译了被测设备的时序控制软件,建立了仿真控制模型,开发了硬件仿真接口和软件,解决了自动化检测的技术难题。自主研制的软件测试平台可通用于不同自动测试系统,为TPS的开发提供了统一的调度运行机制。利用人工智能专家诊断技术和数据融合方法,开发出无线电设备故障诊断系统,实现了故障诊断的智能化。综合采用容错、抗干扰、机内BIT和实时监控技术,确保了检测台的安全性、可靠性和维修性。结论本检测台的ATS系统能满足我国军用所有飞机无线电设备的测试要求,只要根据被测设备的接口特性设计新的适配器,编写相应的TP程序,就可以完成对其他设备的自动测试。目前,该检测台已完成了对另外三种型号飞机无线电设备的自动测试。

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