淺析國產(chǎn)民用飛機(jī)通信系統(tǒng)仿真設(shè)計(jì)

鄔昊慜

【摘要】 通信系統(tǒng)的試驗(yàn)室仿真系統(tǒng)主要由甚高頻仿真器、高頻仿真器、衛(wèi)通仿真器等通信子系統(tǒng)的仿真器組成。可以驗(yàn)證所研制設(shè)備的功能、輸入輸出接口的正確性。

【關(guān)鍵詞】 仿真 高頻 甚高頻 激勵(lì) 調(diào)諧 衛(wèi)通

一、引言

通信系統(tǒng)是民用飛機(jī)航電系統(tǒng)的重要組成部分，由多個(gè)子系統(tǒng)構(gòu)成，主要用于飛機(jī)與飛機(jī)、飛機(jī)與地面之間的語音/數(shù)據(jù)通信。通信系統(tǒng)的試驗(yàn)室仿真系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與搭建，可以驗(yàn)證所研制設(shè)備的功能、輸入輸出接口的正確性。為飛機(jī)通信系統(tǒng)的詳細(xì)設(shè)計(jì)打下良好的基礎(chǔ)。

二、技術(shù)要求

2.1 功能要求

a）仿真通信系統(tǒng)設(shè)備所有ARINC429數(shù)字總線接口的輸入和輸出功能，包含硬件特性和接口控制文件所規(guī)定的軟件接口；b）提供各種激勵(lì)（包括航電系統(tǒng)對(duì)通信系統(tǒng)的激勵(lì)、數(shù)據(jù)鏈激勵(lì)、地面話音激勵(lì)、電源激勵(lì)等）實(shí)現(xiàn)通信系統(tǒng)設(shè)備仿真器的激勵(lì)并對(duì)仿真器的輸出進(jìn)行響應(yīng)；c）提供仿真所有離散量、模擬量接口的輸入輸出能力，應(yīng)具備信號(hào)調(diào)使輸入輸出接口特性符合真實(shí)設(shè)備的電氣特征；d）提供必要的計(jì)算機(jī)設(shè)備和數(shù)字信號(hào)仿真卡、離散模擬信號(hào)采集卡來仿真真實(shí)設(shè)備的信號(hào)處理和數(shù)據(jù)處理能力；e）提供仿真軟件仿真真實(shí)設(shè)備的功能、接口、操作響應(yīng)以及圖形顯示的能力，仿真軟件能實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)設(shè)計(jì)中對(duì)設(shè)備的數(shù)據(jù)流和控制流要求；f）提供總線監(jiān)視功能，對(duì)系統(tǒng)內(nèi)的輸入輸出數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)一監(jiān)視；g）提供連接設(shè)備（包括數(shù)據(jù)交換機(jī)、以太網(wǎng)交換機(jī)、RDIU仿真器、配線柜）和連接電纜等實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的互聯(lián)互通；h）應(yīng)具備修改設(shè)備工作參數(shù)能力，并能將修改后的參數(shù)按照ICD的要求進(jìn)行輸出；i）具備飛行航線場(chǎng)景想定功能，根據(jù)想定的場(chǎng)景對(duì)通信系統(tǒng)仿真器進(jìn)行靜態(tài)/動(dòng)態(tài)激勵(lì)；j）應(yīng)提供以太網(wǎng)接口，在試驗(yàn)時(shí)接受試驗(yàn)環(huán)境的集中控制和管理；

2.2 硬件與軟件要求

a）仿真器應(yīng)采用PXI總線的工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)機(jī)箱+插卡的形式，激勵(lì)器和監(jiān)視設(shè)備可采用普通工控機(jī)形式；b）仿真器、激勵(lì)器、監(jiān)視設(shè)備應(yīng)適合在19寸標(biāo)準(zhǔn)機(jī)柜中進(jìn)行安裝；c）仿真器、激勵(lì)器、監(jiān)視設(shè)備基于Windows、Linux或ARINC 653操作系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)和開

三、仿真器架構(gòu)及組成

通信仿真器應(yīng)仿真設(shè)備除了射頻外的所有接口，基于仿真器的通信系統(tǒng)架構(gòu)應(yīng)和真實(shí)的通信系統(tǒng)具有相同的A429、模擬（音頻）、離散、電源接口，同時(shí)，仿真器應(yīng)通過以太網(wǎng)接受試驗(yàn)環(huán)境控制計(jì)算機(jī)的控制。

3.1 外部仿真器設(shè)計(jì)方案

外部仿真器由高頻（HF）電臺(tái)、甚高頻（VHF）電臺(tái)、衛(wèi)星通信設(shè)備的接口激勵(lì)單元和仿真器單元組成。接口激勵(lì)單元主要是將來自仿真器外部的信號(hào)處理成仿真器單元所需的信號(hào)并送給仿真器單元或?qū)碜苑抡嫫鲉卧男盘?hào)處理后送出。仿真器單元主要是對(duì)高頻電臺(tái)的接口進(jìn)行仿真，以驗(yàn)證高頻0功能和輸入輸出接口的正確性。

3.2 人機(jī)界面仿真器設(shè)計(jì)方案

人機(jī)界面仿真器由音頻控制器與調(diào)諧控制器的接口激勵(lì)單元和仿真器單元組成。根據(jù)通信系統(tǒng)仿真架構(gòu)，音頻控制器仿真器分為3部分組成，包括主駕音頻控制器、副駕音頻控制器和觀察員音頻控制器，主要完成外部仿真器的通道選擇、音量調(diào)節(jié)等功能。三個(gè)音頻控制器功能綜合集成在一個(gè)音頻控制器仿真器內(nèi)，由COST板卡和信號(hào)調(diào)理箱組成。

調(diào)諧控制器同樣由3部分組成，分別命名為左調(diào)諧控制器、右調(diào)諧控制器及中調(diào)諧控制器，稱謂小有差別，但功能卻相同，僅需對(duì)編程針腳（Program PIN）做簡單跳線即可全功能互換。其主要功能是完成外部仿真器的頻率調(diào)制。

3.3 內(nèi)部仿真器設(shè)計(jì)方案

內(nèi)部仿真器由音頻處理器仿真器組成。根據(jù)通信系統(tǒng)架構(gòu)，仿真器可分為2部分，左音頻處理器仿真器和右音頻處理器仿真器。每個(gè)音頻處理器仿真器由COST板卡和信號(hào)調(diào)理箱組成。音頻處理器仿真器的功能主要有數(shù)據(jù)集中和無線電管理、數(shù)據(jù)鏈通信、音頻管理和其他功能，具體功能設(shè)計(jì)見下列章節(jié)。1、數(shù)據(jù)鏈通信功能。數(shù)據(jù)鏈通信是飛機(jī)的數(shù)據(jù)中心（對(duì)應(yīng)功能簡稱為CMF），根據(jù)系統(tǒng)要求實(shí)現(xiàn)如下功能：根據(jù)航電系統(tǒng)仿真激勵(lì)器中CSA的操作，實(shí)現(xiàn)對(duì)通信管理的時(shí)間設(shè)置、APM設(shè)置、頻率設(shè)置、鏈路設(shè)置四種管理；將來自仿真激勵(lì)器的AOC/ATC應(yīng)用的下行消息通過合適的媒介發(fā)送出去；將來自VHF、衛(wèi)星通信和HF的上行消息路由給仿真激勵(lì)器的AOC/ATC應(yīng)用或送至打印機(jī)打印。2、音頻管理功能。通信仿真系統(tǒng)采用數(shù)字語音傳輸系統(tǒng)，音頻處理器仿真器作為處理核心擔(dān)負(fù)著數(shù)字語音處理、數(shù)字語音告警、模擬話音接入以及數(shù)字話音的分發(fā)功能。具體的功能包括：接受3個(gè)音頻控制器的通道選擇、音量調(diào)節(jié)等控制；實(shí)現(xiàn)VHF、HF、衛(wèi)星通信的視覺、聲覺提示與用戶操作；將通信仿真設(shè)備的音頻經(jīng)過選擇、混音、放大后輸送到音頻控制器中；將音頻控制器的音頻經(jīng)過選擇、混音、放大后輸送到通信設(shè)備中；根據(jù)離散告警指令實(shí)現(xiàn)告警音的輸出；

四、結(jié)束語

本方案描述了國產(chǎn)飛機(jī)通信仿真系統(tǒng)的設(shè)計(jì)內(nèi)容， 通信系統(tǒng)設(shè)備仿真器的研制，對(duì)于提升國內(nèi)研制單位對(duì)通信系統(tǒng)的認(rèn)知能力，支持航電系統(tǒng)集成聯(lián)試具有重要的意義。

參 考 文 獻(xiàn)

[1]侯學(xué)隆，陳鄧安，王文惲 機(jī)載無線語音通信仿真系統(tǒng)研究與實(shí)現(xiàn) 2012.11

[2]宋方園 航空數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)設(shè)備仿真器研究與設(shè)計(jì) 2014.5