微波著陸測試系統(tǒng)設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)

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(fù)雜，儀表著陸系統(tǒng)（ILS）在使用上所存在的局限性，這使得微波著陸系統(tǒng)（MLS）迅速地發(fā)展。如何設(shè)計(jì)一套可靠、便捷的微波著陸測試系統(tǒng)成為必須面對(duì)的問題;面對(duì)這個(gè)問題，首先針對(duì)無線電導(dǎo)航系統(tǒng)中微波著陸機(jī)載設(shè)備（微波著陸（MLS）設(shè)備和精密測距器（DME/P）設(shè)備）的原理，并通過分析機(jī)載成品的測試需求，提出了一種基于虛擬儀器技術(shù)的機(jī)載設(shè)備的測試設(shè)計(jì)方案，方案采用計(jì)算機(jī)測試和控制技術(shù)，實(shí)現(xiàn)對(duì)機(jī)載設(shè)備進(jìn)行自動(dòng)和手動(dòng)測試、測試數(shù)據(jù)存儲(chǔ)及故障定位、分析等功能;試驗(yàn)表明，此測試系統(tǒng)能夠很好的對(duì)機(jī)載設(shè)備的功能檢查和性能測試，達(dá)到了設(shè)計(jì)的目的。

關(guān)鍵詞：微波著陸（MLS）;精密測距器（DME/P）;測試系統(tǒng);無線電導(dǎo)航

0 引言

隨著無線電技術(shù)的出現(xiàn)和發(fā)展以及測角器的發(fā)明，標(biāo)志著無線電導(dǎo)航的開始。無線電導(dǎo)航是通過無線電設(shè)備通過引導(dǎo)駕駛員或自動(dòng)駕駛使飛機(jī)安全著陸的導(dǎo)航系統(tǒng)。無線電著陸引導(dǎo)系統(tǒng)為飛機(jī)提供精確的著陸方位、下滑道和距離等引導(dǎo)信息，飛機(jī)依據(jù)這些設(shè)備提供的引導(dǎo)數(shù)據(jù)，可實(shí)現(xiàn)曲線進(jìn)近和精密進(jìn)近，保障飛行安全著陸。

微波著陸系統(tǒng)是航空電子系統(tǒng)中的重要組成部分。近年來，因國內(nèi)外對(duì)微波著陸系統(tǒng)取得了大量的成果并在實(shí)際中有較為廣泛的使用。然而，在對(duì)微波著陸系統(tǒng)地面聯(lián)試、故障定位、故障診斷時(shí)，采用真實(shí)的地面臺(tái)需要較高代價(jià)，不便于完成聯(lián)試。因此，微波著陸測試系統(tǒng)可以用來代替真實(shí)測試環(huán)境。通過模擬測距、測角系統(tǒng)對(duì)機(jī)載設(shè)備進(jìn)行裝機(jī)前測試，完成相應(yīng)的功能測試，這樣可以降低試驗(yàn)成本以及試驗(yàn)風(fēng)險(xiǎn)。為此，根據(jù)實(shí)際要求，開發(fā)了一套實(shí)驗(yàn)成本低、可靠性較高、方便維護(hù)的微波著陸測試系統(tǒng)。

1 系統(tǒng)設(shè)計(jì)

測試系統(tǒng)通過對(duì)機(jī)載設(shè)備的原理，測試需求及對(duì)外接口關(guān)系的分析，提出了一種基于虛擬儀器技術(shù)的機(jī)載設(shè)備的測試設(shè)計(jì)方案。方案采用計(jì)算機(jī)測試和控制技術(shù)，實(shí)現(xiàn)對(duì)機(jī)載設(shè)備進(jìn)行自動(dòng)和手動(dòng)測試、測試數(shù)據(jù)存儲(chǔ)及故障定位、分析等功能。

測試系統(tǒng)著重考慮自動(dòng)化、測試的適應(yīng)性，在滿足機(jī)載設(shè)備裝機(jī)前的測試要求。同時(shí)，可通過軟硬件動(dòng)態(tài)配置技術(shù)，在機(jī)載設(shè)備型號(hào)和接口發(fā)生變化時(shí)，進(jìn)行便捷的擴(kuò)展、重配和適配。

1.1環(huán)境組成

微波著陸系統(tǒng)測試設(shè)備由機(jī)載設(shè)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(jī)載設(shè)備測試儀包含：

a）工業(yè)控制計(jì)算機(jī);

b）總線通信板塊（ARINC429/1553B）、多功能數(shù)據(jù)采集卡;

c）KVM顯示器;

d）系統(tǒng)配線箱;

e）交換機(jī);

f）機(jī)柜。

2）激勵(lì)單元包含1臺(tái)微波著陸模擬器和1臺(tái)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(wǎng)網(wǎng)線;

工業(yè)控制計(jì)算機(jī)內(nèi)置總線通信板卡（可通過機(jī)載設(shè)備測試需求靈活配置ARINC429/1553B）、離散量信號(hào)板卡以及內(nèi)部通信板卡;工業(yè)控制計(jì)算機(jī)、KVM顯示器組成基本的測控系統(tǒng)。

系統(tǒng)配線箱與測控系統(tǒng)連接;交換機(jī)實(shí)現(xiàn)與測控系統(tǒng)、微波著陸模擬器、精密測距模擬器的以太網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)連接。

測試設(shè)備配置激勵(lì)單元即微波著陸模擬器和精密測距模擬器各1臺(tái)，此兩種模擬器可安裝至機(jī)柜內(nèi)部，也可依據(jù)測試需要放置到外部的測試臺(tái)。

電纜包含微波著陸模擬器、精密測距模擬器連接至機(jī)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(shè)備實(shí)現(xiàn)對(duì)機(jī)載成品進(jìn)行檢測，測試設(shè)備中的機(jī)載設(shè)備測試儀為系統(tǒng)配置中的關(guān)鍵設(shè)備，其為機(jī)載成品供電，為成品下發(fā)控制指令，并且能夠顯示成品的上傳數(shù)據(jù)，并控制兩個(gè)模擬器產(chǎn)生相應(yīng)的射頻激勵(lì)信號(hào)。測試設(shè)備采用自動(dòng)化測試和手動(dòng)測試方法，可以實(shí)現(xiàn)微波著陸機(jī)載成品的性能和指標(biāo)測試。

在測試軟件中，由控制主機(jī)通過以太網(wǎng)控制射頻信號(hào)激勵(lì)器（微波著陸模擬器和精密測距模擬器）實(shí)現(xiàn)對(duì)微波著陸機(jī)載成品的射頻激勵(lì)。通過485總線實(shí)現(xiàn)對(duì)DC28V電源功耗測量的數(shù)據(jù)監(jiān)控，通過多功能數(shù)據(jù)采集卡對(duì)微波著陸機(jī)載成品的離散量信號(hào)進(jìn)行控制以及采集，通過信號(hào)調(diào)理板對(duì)電壓輸入和電壓輸出進(jìn)行調(diào)理使得相應(yīng)的信號(hào)能夠被多功能數(shù)據(jù)采集卡采集并且滿足微波著陸機(jī)載成品的需求。由總線通信板卡控制微波著陸機(jī)載成品產(chǎn)生需要的信號(hào)，并接收機(jī)載成品返回的數(shù)據(jù)，并對(duì)這些數(shù)據(jù)進(jìn)行解析、顯示和處理;通過以太網(wǎng)與射頻信號(hào)激勵(lì)器（精密測距模擬器）通信，接收機(jī)載成品通過射頻回路返回的數(shù)據(jù)并加以分析。

2 軟件設(shè)計(jì)

2.1軟件開發(fā)平臺(tái)

軟件開發(fā)平臺(tái)是設(shè)計(jì)測試系統(tǒng)軟件所必需的軟件工具集合，在本測試系統(tǒng)軟件的設(shè)計(jì)中將采用以下的軟件開發(fā)平臺(tái)。

1）操作系統(tǒng)：測試軟件開發(fā)和運(yùn)行均采用WINDOWS操作系統(tǒng)。

2）SQL SERVER：SQL SERVER將作為測試流程的主要配置保存工具，通過數(shù)據(jù)庫ICD管理程序，對(duì)數(shù)據(jù)的ICD進(jìn)行錄入和保存，以完成數(shù)據(jù)處理的解析過程。

3）VS2010：完成系統(tǒng)仿真界面的開發(fā)。

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

2.2系統(tǒng)軟件

系統(tǒng)軟件由2部分構(gòu)成：系統(tǒng)配置軟件、系統(tǒng)測試軟件組成。

系統(tǒng)配置軟件：包括資源管理與指令配置與管理。

系統(tǒng)測試軟件：包括板卡與儀器自檢、激勵(lì)控制、手動(dòng)測試、自動(dòng)測試、數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)解析、數(shù)據(jù)保存、板卡驅(qū)動(dòng)。

3 結(jié)束語

隨著當(dāng)今世界航空航天技術(shù)的不斷發(fā)展，微波著陸系統(tǒng)（MLS）必將取代儀表著陸系統(tǒng)（ILS）成為主流的飛行導(dǎo)航系統(tǒng)。

微波著陸測試系統(tǒng)采用先進(jìn)的硬件設(shè)備和模塊化編程技術(shù)，使得機(jī)載設(shè)備裝機(jī)前測試的可實(shí)時(shí)性大大增強(qiáng)。測試軟件使用簡潔便捷的人機(jī)交互界面;模塊化的設(shè)計(jì)提高來了系統(tǒng)的通用性、擴(kuò)展性以及可復(fù)制性;測試可以進(jìn)行一鍵式測試也可以對(duì)某項(xiàng)測試進(jìn)行單獨(dú)測試，大大增強(qiáng)其靈活性。通過論證表明該系統(tǒng)設(shè)計(jì)應(yīng)用可行。

參考文獻(xiàn)：

[1]GJB5586-2006.微波著陸系統(tǒng)機(jī)載接收機(jī)地面測試設(shè)備通用規(guī)范.北京：信息產(chǎn)業(yè)部.2006.