微波著陸測試系統設計和實現

杜新悅?史銀芳?劉偉?李瑞隆

摘要：隨著空中交通量的劇增以及空中交通狀況的日益復雜，儀表著陸系統（ILS）在使用上所存在的局限性，這使得微波著陸系統（MLS）迅速地發展。如何設計一套可靠、便捷的微波著陸測試系統成為必須面對的問題;面對這個問題，首先針對無線電導航系統中微波著陸機載設備（微波著陸（MLS）設備和精密測距器（DME/P）設備）的原理，并通過分析機載成品的測試需求，提出了一種基于虛擬儀器技術的機載設備的測試設計方案，方案采用計算機測試和控制技術，實現對機載設備進行自動和手動測試、測試數據存儲及故障定位、分析等功能;試驗表明，此測試系統能夠很好的對機載設備的功能檢查和性能測試，達到了設計的目的。

關鍵詞：微波著陸（MLS）;精密測距器（DME/P）;測試系統;無線電導航

0 引言

隨著無線電技術的出現和發展以及測角器的發明，標志著無線電導航的開始。無線電導航是通過無線電設備通過引導駕駛員或自動駕駛使飛機安全著陸的導航系統。無線電著陸引導系統為飛機提供精確的著陸方位、下滑道和距離等引導信息，飛機依據這些設備提供的引導數據，可實現曲線進近和精密進近，保障飛行安全著陸。

微波著陸系統是航空電子系統中的重要組成部分。近年來，因國內外對微波著陸系統取得了大量的成果并在實際中有較為廣泛的使用。然而，在對微波著陸系統地面聯試、故障定位、故障診斷時，采用真實的地面臺需要較高代價，不便于完成聯試。因此，微波著陸測試系統可以用來代替真實測試環境。通過模擬測距、測角系統對機載設備進行裝機前測試，完成相應的功能測試，這樣可以降低試驗成本以及試驗風險。為此，根據實際要求，開發了一套實驗成本低、可靠性較高、方便維護的微波著陸測試系統。

1 系統設計

測試系統通過對機載設備的原理，測試需求及對外接口關系的分析，提出了一種基于虛擬儀器技術的機載設備的測試設計方案。方案采用計算機測試和控制技術，實現對機載設備進行自動和手動測試、測試數據存儲及故障定位、分析等功能。

測試系統著重考慮自動化、測試的適應性，在滿足機載設備裝機前的測試要求。同時，可通過軟硬件動態配置技術，在機載設備型號和接口發生變化時，進行便捷的擴展、重配和適配。

1.1環境組成

微波著陸系統測試設備由機載設備測試儀、微波著陸模擬器、精密測距模擬器、電纜、附件和測試軟件組成。

1）機載設備測試儀包含：

a）工業控制計算機;

b）總線通信板塊（ARINC429/1553B）、多功能數據采集卡;

c）KVM顯示器;

d）系統配線箱;

e）交換機;

f）機柜。

2）激勵單元包含1臺微波著陸模擬器和1臺精密測距模擬器;

3）電纜包含高頻電纜、總線通信電纜、低頻電纜、RS422電纜、RS485電纜以及電源電纜;

4）附件包含PDU插座、AC220V電源線和以太網網線;

工業控制計算機內置總線通信板卡（可通過機載設備測試需求靈活配置ARINC429/1553B）、離散量信號板卡以及內部通信板卡;工業控制計算機、KVM顯示器組成基本的測控系統。

系統配線箱與測控系統連接;交換機實現與測控系統、微波著陸模擬器、精密測距模擬器的以太網網絡連接。

測試設備配置激勵單元即微波著陸模擬器和精密測距模擬器各1臺，此兩種模擬器可安裝至機柜內部，也可依據測試需要放置到外部的測試臺。

電纜包含微波著陸模擬器、精密測距模擬器連接至機載成品的高頻電纜1套;總線通信電纜1套;低頻電纜1套;RS485/422電纜1套和電源電纜1套。

1.2工作原理

微波著陸測試設備實現對機載成品進行檢測，測試設備中的機載設備測試儀為系統配置中的關鍵設備，其為機載成品供電，為成品下發控制指令，并且能夠顯示成品的上傳數據，并控制兩個模擬器產生相應的射頻激勵信號。測試設備采用自動化測試和手動測試方法，可以實現微波著陸機載成品的性能和指標測試。

在測試軟件中，由控制主機通過以太網控制射頻信號激勵器（微波著陸模擬器和精密測距模擬器）實現對微波著陸機載成品的射頻激勵。通過485總線實現對DC28V電源功耗測量的數據監控，通過多功能數據采集卡對微波著陸機載成品的離散量信號進行控制以及采集，通過信號調理板對電壓輸入和電壓輸出進行調理使得相應的信號能夠被多功能數據采集卡采集并且滿足微波著陸機載成品的需求。由總線通信板卡控制微波著陸機載成品產生需要的信號，并接收機載成品返回的數據，并對這些數據進行解析、顯示和處理;通過以太網與射頻信號激勵器（精密測距模擬器）通信，接收機載成品通過射頻回路返回的數據并加以分析。

2 軟件設計

2.1軟件開發平臺

軟件開發平臺是設計測試系統軟件所必需的軟件工具集合，在本測試系統軟件的設計中將采用以下的軟件開發平臺。

1）操作系統：測試軟件開發和運行均采用WINDOWS操作系統。

2）SQL SERVER：SQL SERVER將作為測試流程的主要配置保存工具，通過數據庫ICD管理程序，對數據的ICD進行錄入和保存，以完成數據處理的解析過程。

3）VS2010：完成系統仿真界面的開發。

4）Measurement Studio：NI Measurement Studio 是為Visual Studio 6.0環境提供的一個集成式虛擬儀器開發套件，包括各種常用的測量和自動化控件、工具和類庫。

2.2系統軟件

系統軟件由2部分構成：系統配置軟件、系統測試軟件組成。

系統配置軟件：包括資源管理與指令配置與管理。

系統測試軟件：包括板卡與儀器自檢、激勵控制、手動測試、自動測試、數據采集、數據解析、數據保存、板卡驅動。

3 結束語

隨著當今世界航空航天技術的不斷發展，微波著陸系統（MLS）必將取代儀表著陸系統（ILS）成為主流的飛行導航系統。

微波著陸測試系統采用先進的硬件設備和模塊化編程技術，使得機載設備裝機前測試的可實時性大大增強。測試軟件使用簡潔便捷的人機交互界面;模塊化的設計提高來了系統的通用性、擴展性以及可復制性;測試可以進行一鍵式測試也可以對某項測試進行單獨測試，大大增強其靈活性。通過論證表明該系統設計應用可行。

參考文獻：

[1]GJB5586-2006.微波著陸系統機載接收機地面測試設備通用規范.北京：信息產業部.2006.