导航板件通用离线检修系统的设计与应用

罗汶锋

摘 要：本文针对空管导航设备使用单位及中小机场普遍缺少独立维修测试平台或平台不齐全的问题，设计了一套通用离线检修系统，解决了标准机柜带DIN连接器的民用航空导航设备板件离线检修问题，无需实际设备系统或测试平台也可以实现检修。实际测试应用表明，本通用离线检修系统能够有效地模拟设备平台环境，为DIN连接器的导航板件提供离线检修条件。

关键词：导航设备 离线 检修 双踪电源器 数据采集器

中图分类号：U46 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2018）05（c）-0094-03

目前陆基导航设备包括全向信标、测距仪、仪表着陆系统和无方向信标等，种类繁多，型号复杂[1]。而导航故障板件的检测维修往往需要该型号设备系统在线测试，而现实状况往往是缺少单独的测试平台或者平台不齐全，这对板件检测维修造成了一定的困难。本文针对带DIN连接器的导航设备板件，通过搭建一套通用离线检修系统，试图模拟设备系统为该板件提供的输入信号，使该能脱离设备系统正常工作，从而实现离线测试检修，提高工作效率。

1 各种带DIN连接器的导航板件

在导航设备的模块板件中，常用的DIN连接器有32/64/96脚，通过输入多路TTL逻辑电平、各种波形信号、电源和时钟等，实现对板件的驱动和信号的处理，如图1所示。由于需要馈入多路不同的信号，采用普通信号产生器是不现实的。目前，对于这类板件的测试检修只能依赖于设备整机平台。

2 通用离线检修系统的设计

为了使板件的测试检修能够独立进行而不依赖于设备平台，本文搭建了导航板件通用离线检修系统。如图2所示，此系统主要由以下几部分组成：双踪电源器、USB数据采集器、Labview操作软件以及波形转换模块。

2.1 双踪电源器

可提供6路不同电压，为板件提供常用的+5V、+15V、-15V、+24V、+48V和一个额外的可调电压。

2.2 USB数据采集器

USB数据采集器是多功能通用A/D板，适合测量变送器输出、直流电压等场合的测量应用，逻辑方框图如图3所示。它具有16路模拟输入、2路12位模拟输出、32路开关量（16路TTL输入及16路TTL输出）、2路24位脉冲加法计数器，支持测频功能，2路24位PWM输出。USB数据采集器的逻辑控制采用现场可编程逻辑器件（FPGA）实现，以提高可靠性。同时数字地（GND）、模拟地分离（AGND），单点接地，消除回路干扰[2]。本离线检修系统需要用到的主要功能有如下几种。

（1）TTL电平输出。USB数据采集器带有16路，输出高电压大于3.5V，低电压小于0.4V，输出下拉电流大于20mA，上拉电流大于6mA。为待测的导航板件提供TTL输入信号，若所需要的信号多于16路，可以使用多个USB数据采集器扩展此系统。

（2）脉冲宽度调制（PWM）信号输出。USB数据采集器可以输出两路PWM脉冲信号，输出频率范围为1.19Hz～10MHz。当占空比设置为50%时，输出的是方波，可作为待测板件的时钟信号。当需要正弦波信号时，如全向信标DVOR的90Hz、150Hz或9960Hz正弦信号，可外置一个方波转正弦波模块。利用USB数据采集器输入方波信号，经过该模块的波形转换，得到相应频率的正弦波信号。

（3）电压输出。带有两路电压输出，量程为0～5V或0～10V可选，输出精度为量程的0.2%。但是，由于带负载能力不强，暂不考虑应用此电压输出，待测板件的电压输入由一台双踪电源器提供。

（4）其他功能。如电压检测采集，可以同时采集16路TTL信号，在检修带有TTL电平输出的板件时，多路TTL电平输出一目了然，而不需要利用万用表逐个测量。

2.3 Labview操作软件

通过Labview操作软件，在PC机上控制模拟电压输出，TTL输出，提供不同频率的方波信号等。利用直观简明的LabView图形化编程语言，编写用户操作界面。通过调用Labview的动态链接库里的各种函数[3]，很方便的实现了调整模拟电压输出，控制TTL电平以及改变方波频率等功能。用户操作界面如图4所示。

3 应用实例

以THALES厂家DVOR 4000设备的SYN板件为例，搭建了一个实际的离线检修平台。SYN板件的输入信号有16路TTL电平、电源和两路正弦波信号，如图5所示，USB数据采集器直接为板件提供16路TTL电平信号，双踪电源器提供电源，波形转换器将来自USB数据采集器的方波信号转为相应的正弦波信号提供给板件。这样就能模拟设备平台的环境，使得SYN板件能正常工作，为该板件的离线检修测试提供了条件，提高了该板件在缺少系统整机平台情况下进行检测维修的现实可行性。

4 后续对系统的完善和升级工作

此离线检修系统容易实现，操作简便，但还有很多可以改进完善的地方。

（1）升级数据采集器信号输出的功能，使其可以输出多种不同的波形，如正弦波、三角波等，这样可以省去外置的波形转换模块，让系统变得更新简洁。

（2）提高数据采集器所输出电源的带负载能力，为导航板件提供多路不同电压。

（3）针对不同类型的导航板件接口和输入输出信号，制作专用的DIN连接线，使系统的搭建更加方便。

（4）如果需要的電平信号多于16路，可以使用多块数据采集器扩展此系统。

5 结语

本文主要针对带有DIN连接器的导航设备板件，介绍了通用离线检修系统的设计与应用，为导航板件的检测维修提供了一个方便的手段，而无需依靠实际设备系统或测试平台。通过PC机Labview操作界面的设置，模拟实际设备为该板件提供的输入信号，使其正常工作，从而为离线检修提供了条件。后期会对此系统作进一步的完善和升级工作，形成更加稳定和功能更加齐全的系统，为空管导航设备板件的检测维修服务。

参考文献

[1] 倪育德，卢丹，王颖，等.导航原理与系统[M].北京：清华大学出版社，2015.

[2] USB数据采集器用户使用手册[Z].北京新超仁达科技有限公司，2016.

[3] 张兰勇，孙健，孙晓云，等.LabVIEW程序设计基础与提高[M].北京：机械工业出版社，2013.