基于VXI總線的航空通信導航系統綜合檢測平臺設計初析

李明 秦柳 中國民用航空飛行學院

引言

VXI總線融入GPIB模塊，是一種模塊化的儀器測量系統，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。相較于傳統檢測系統，VXI優勢明顯。

1 VXI綜合檢測平臺目標選定

設計VXI航空通信導航系統綜合檢測平臺之前需要對檢測對象做詳細的分析，明確被檢測的信號類型、技術要求、所需容量等。在確定檢測平臺運行需求后，制定平臺設計指標清單，并以此為依據開展設備選型、軟件設計等工作。目前我國航空通信導航系統綜合檢測面臨的主要問題包括智能化程度不足、兼容性不夠和時間成本過高。

2 VXI綜合檢測平臺設備選型

VXI綜合檢測平臺設備包括計算機、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。所選的VXI總線模塊儀器以及GPIB儀器應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展性，且性能優良、運行狀態可靠[1]。另外，還要考慮模塊儀器選取的經濟性。帶電源的選取上，軍用飛行器在運行過程中其電力荷載的變動幅度非常廣，以往檢測平臺選用TTL電平進行輸入、輸出開關量的配置，導致更多的電平轉換麻煩，信號調節難度也明顯提高。在基于VXI總線的檢測平臺中，電源開關量的可輸入范圍必須足夠廣，且能承受較高的荷載。例如，本設計方案采用的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計

基于VXI總線的航空通信導航系統綜合檢測平臺電路體系包括監控、溫度監測、預警控制和計算機接口控制電路等。

（1）電源監控電路。監控電路對電源系統起保護作用，對電源供電電壓、電流等進行監控。當出現過壓或過流問題時，切斷電源以對平臺中設備進行保護。（2）溫度監測電路。溫度檢測電路的主要作用是對機箱溫度進行實時測量和監控。例如，當溫度低于標準值時，控制加熱器啟動進行升溫處理；當溫度低于標準值時，啟動風扇設備進行降溫。（3）預警控制電路。預警控制電路完成對異常信號的感應和報警。例如，當機箱溫度低于標準值，通過升溫器加熱后仍無法達到要求，發出預警。相同的，風扇系統作用效果不佳也會被預警控制電路感知。（4）計算機接口控制。計算機接口控制電路決定是否進行上電動作。當計算機啟用信息查詢、數據分析等功能時，除計算機外的其他系統無需上電；當開展設備檢測活動時，機箱、模塊儀器、電源等均需要上電，完成上電后系統開始檢測。

4 VXI綜合檢測平臺軟件設計

軟件模塊是VXI綜合檢測平臺的核心，對應其檢測功能的實現。在進行軟件設計時，首先要進行操作系統選型。例如，當系統規模有限時，通常選用DOS系統；若為大型、多機檢測平臺，則選用UNIX系統。另外，軟件開發平臺、開發工具的選取也是關鍵。本VXI航空通信導航系統軟件開發平臺選用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，可提供更加便捷的開發工具，大大節約軟件開發的工作量。

考慮航空通信導航系統設備的檢測需求，軟件設計需包括以下模塊：①虛擬激勵源，給出激勵信號；②虛擬數據分析，用于數據計算和處理；③虛擬顯示，呈現系統檢測結果；④虛擬控制，以便用戶順利參與到系統檢測過程中。整個檢測平臺軟件系統包括VXI總線及資源編輯器、實時檢測、模擬驅動、信號檢測、控制面板等模塊，在測試環節進行循環，直到檢測活動完成，對比數據庫中的標準信息，判斷其是否合理。若檢測合格，自動生成檢測報告，若檢測未通過，分析問題原因并給出處理意見。整個測試過程可簡化為數據采集和數據分析。通過A/D，對被檢測模擬信號進行抽樣，然后再利用系統中的分析模塊對信號進行分析和判斷[2]。數據庫中存儲的標準化信息是完成通信導航系統檢測的重要參考。例如高度表、電臺等通信導航設備，其正常運行參數、故障數據、診斷信息等均存儲在相應的數據庫當中，通過采集信號的對比即可對通信導航設備的可靠性做出準確的判斷。

結論

隨著航空領域的發展，航空通信導航系統的復雜性逐漸提升，更多精密的儀器設備融入其中，升級優化系統檢測平臺功能勢在必行。引入VXI總線，結合系統檢測需求完成平臺軟硬件設計及設備選型，以提高系統檢測能力，促進航空事業進一步發展。