基于飞机无线电导航设备自动测试系统的设计研究

倪翔 郑海

摘 要：飞机是主要的空中运输工具，无线电导航设备是飞机正常飞行的基础保证。本文将针对基于飞机无线电导航设备自动测试系统的设计进行研究，通过检测系统评估无线电导航组合接受设备、无线电高度表、无线电罗盘、测距仪、交通告警及防撞系统的性能，进而提升无线电导航系统的可靠性。

关键词：飞机；无线电导航设备；自动测试系统；设计；分析研究

无线电导航设备是保证飞机按正确航线飞行的基础，利用无线电波的传播特性，测定飞行器的导航参数，比如速度、距离、方位等，通过计算得出飞行航线与规定航线的偏差，驾驶员据此进行调整，维持飞机在正确的航线飞行。为了保证飞机飞行的安全稳定性，我们需要设计自动测试系统对无线电导航设备的综合性能进行检测。

一、简述飞机无线电导航设备自动测试系统的组成及原理

1. 飞机无线电导航设备自动测试系统的基本组成

无线电导航设备是飞机的核心系统，承担着地面指挥与空中飞行的通信任务，直接影响着飞行的安全性、稳定性、高效性。飞机无线电导航设备检测内容主要有组合接收设备（MMR）、无线电高度表（RA）、无线电罗盘（ADF）、测距仪（DME）、交通告警和防撞系统（TCAS）等等，所以我们应该据此设计自动测试系统，检测无线电导航设备性能。自动测试系统应该实现以下几个功能：测试组合接收设备、无线电高度表、无线电罗盘、测距仪、交通告警和防撞系统总线输出数据的采集处理和存储；仿真组合接收设备、无线电高度表、无线电罗盘、测距仪、交通告警和防撞系统的总线数据；激励信号产生和控制；输出音频信号和离散信号的采集；设备控制盒仿真等，鉴于此，飞机无线电导航设备自动测试系统设计应该包括测控计算机、专用激励源、控制盒、PXI测试机箱、接口适配箱等主要部分及其他设备【1】。

2. 飞机无线电导航设备自动测试系统的工作原理

在自动测试系统中，操控计算机主要对被测无线电导航设备进行组织管理和任务调度，并且对测试结果进行分析判断，专用激励源可以满足所有被测无线电导航设备运行的激励信号，PXI测试机箱包含了各种通信模块、开关模块以及音频采集模块，可以实现被测无线电导航设备总线通信、采集音频信号和离散量等功能，接口适配箱起着调理信号和适配接口的作用。在测试过程中，测控计算机控制专用激励源向被检测设备输入信号，控制盒对无线电导航设备的工作状态进行设置，PXI系统平台通过数据通信和信号采集获取被检测设备的工作数据和运行状态，从而实现飞机无线电导航设备自动检测效果。另外，自动测试系统如果出现故障情况，我们也可以通过手动操作完成无线电导航设备的检测工作。

二、研究飞机无线电导航设备自动测试系统设计要点

1.自动测试系统的激励单元设计

由上述可知，激励单元主要用于提供无线电导航设备运行所需要的激励信号，模拟真实飞行工作状态下的天线信号和传感器信号，在自动测试系统运行时，测控计算机可以借助GPIB通信接口保持与激励源进行通信，实现对激励源设置和输出的直接控制，从而提高激励信号的准确性和可靠性。在进行激励单源设计时，我们要根据激励信号特性及国内外设备的使用情况综合考量，科学合理的配置激励源方案，从而保证测试的可行性、科学性、准确性。

2.自动测试系统的适配单元设计

适配单元是连接被检测无线电导航设备与测试平台的基础保证，起着信号调理、信号转接分配、信号检测、信号指示、被检测设备多型号接口适配的作用。适配单元主要包括接口适配板、若干信号切换模块、在线设备型号指示灯、设备信号检测孔、机载設备插座和测试系统连接器等，接口适配版的主要功能是调理被检测设备的输入输出离散信号，比如放大、衰减，信号切换模块的主要功能包括：把激励源输出的仿真信号切换连接到被检测设备的输入端口；把测试仪表切换连接到被测试信号线上；切换手动测试和自动测试功能；实现电源加电控制和监测切换，在线设备型号指示灯用来显示被检测设备的型号，设备信号检测孔用来监测测试过程中的关键信号，它安装在适配箱面板上，而连接器则主要用来连接被检测无线电导航设备和测试系统平台【2】。

另外，适用同类多型被检测导航设备、匹配已知的和未知的连接器型号及插针定义也是接口适配箱设计的重要考虑因素。如果接口定义发生改变，我们可以在测试软件接口配置界面修改接口定义配置表，从而改变接口定义，同时选择相应的接口适配板进行连接测试，确保接口定义的准确，我们还可以通过加装备用连接器来避免因被检测无线电导航设备连接器型号变化出现的问题。

3.自动测试系统的应用软件设计

应用软件是飞机无线电导航设备自动检测系统设计的核心重点，关乎着检测系统运行的质量和效率，我们要根据实际情况充分考虑软件的可行性、拓展性、合理性、实用性，采用模块化和层次化结构，保证测试活动顺利进行。自动测试软件的功能模块主要包括测试操作界面、TPS执行管理模块、激励源控制模块、离散数据采集模块、设备仿真模块、总线采集模块、设备控制模块、系统自检模块、ICD管理模块、数据分析模块等。我们针对其中几个模块进行说明，测试操作界面包括测试流程组织、测试任务分发、测试项目管理、测试数据管理，TPS执行管理模块主要用来接受测试任务并且管理和控制测试过程，离散数据采集模块通过数字I/O和A/D采集设备驱动，采集和处理被检测设备输出的离散数据，设备仿真模块是对不在位的交联机载设备的信号和数据输出仿真，系统自检模块是对全部或部分检测设备和模块进行自检操作，保证系统的正常运行，最后通过数据分析模块完成对被检测设备的数据处理，从而得到检测结果，完成检测任务【3】。

综上所述，我们首先明确了基于飞机无线电导航设备自动测试系统的基本组成及工作原理，然后针对激励单元设计、适配单元设计、应用软件设计等重点环节进行了研究，希望能够提升自动测试系统设计水平，提高飞机无线电导航设备的检测质量和效率，从而不断优化飞机导航系统，保障飞机飞行的安全性、稳定性、精确性。

参考文献：

[1]刘洋，陈雪峰. 飞机无线电导航设备自动测试系统设计[J]. 现代电子技术，2013，36（19）：99-101.

[2]彭金鹏，孙国忠. 飞机无线电导航设备自动测试系统研究[J]. 中国新通信，2018，20（09）：228.

[3]宋佳倩，白晓亮. 飞机无线电导航设备自动测试系统的设计研究[J]. 通讯世界，2017（22）：361.