某型无线电高度表测试误差分析与解决方法

2019-09-10王云蛟夏清佩胡胜周永超

现代信息科技 2019年16期

王云蛟夏清佩胡胜周永超

摘要：测高精度是衡量无线电高度表性能的重要指标。在基地级和中继级利用自动测试设备（ATE）进行性能测试时，存在部分指标不满足理论要求的情况。本文以某型无线电高度表实际测试超差为例，在分析无线电高度表自动测试系统工作原理的基础上，从高度表模拟器、剩余高度、射频电缆长度与输出电压采集等多个因素入手，分析ATE测试误差的产生原因，提出减小测试误差，提升无线电高度表自动测试系统的测试精度，降低系统虚警率的方法。

关键词：无线电高度表;自动测试设备;误差分析;虚警

中图分类号：V241.4+23 文献标识码：A 文章编号：2096-4706（2019）16-0036-03

Abstract：Precision measurement is an important index to measure the performance of radio altimeter. In base level and relay level using automatic test equipment （ATE） for performance test，some indexes do not meet the theoretical requirements. In this paper，the actual test error of a radio altimeter is taken as an example，based on the analysis of radio altimeter，on the basis of working principle of the automatic test system，from the altimeter simulator，residual height，radio frequency cable length and the output voltage acquisition and other factors，this paper analyses causes of the ATE test error，put forward to reduce the test error，improve radio altimeter test precision of the automatic test system，to reduce the false alarm rate of the system.

Keywords：radio altimeter;automatic test equipment;error analysis;false alarm

0 引言

無线电高度表可安装在各类飞行器上，用于测量其距地面、水面的真实高度，并把高度信息提供给高度表指示器、平视显示器等，以供飞行人员直接观察飞机的飞行高度，也可以与飞行器的飞控系统、火控交连，以满足这些系统对高度信息的要求。为了保证高度表处于良好的工作状态，定期检修是目前常用的手段。目前机上自检测能满足功能检查，涉及性能指标的检修，一般借用自动测试设备（ATE）来实现[1]。基于LXI、VXI等总线的无线电高度表自动化测试设备已非常成熟[2-4]。用户在基地级和中继级利用ATE进行某型号无线电高度表性能测试时，存在部分指标不满足技术要求的情况，即测试结果超差。为保证飞行安全，有必要分析无线电高度表自动测试系统测试误差产生的原因，探究提升系统测试精度，降低系统虚警率的方法。

1 某型无线高度表技术、使用说明

本文以某型无线电高度表为例进行分析。某型高度表系统由一个收发机，两个天线及高频馈线，一个或多个指示器组成。测高范围：0m～1500m。具有自检功能，可以在地面、空中随时对高度表进行可靠性检查。可输出正极性、负极性的精度模拟高度电压，以供其它机载设备使用。

1.1 主要技术说明

高度输出Ⅰ：0V～40V，线形直流电压;高度输出Ⅱ：0V～+20V，线形直流电压。

1.2 使用说明

根据维修操作规程，主要进行装机前检查、装机后的检查、定期检修等维护工作。

装机前检查，主要利用专用测试仪，进行供电测试、零点校正、自检测试等项目的手动测试。此阶段要考虑飞机的剩余高度H0，H0=k×（L1+L2）+A/2;其中，k为比例系数，因电缆线型不同而不同;L1、L2分别为收发机至接收天线和发射天线的电缆长度，A为发射天线至地面再到接收天线的最近距离。飞机的剩余高度因机型而异，本型号高度表装机后剩余高度为6.5m。

装机后的检查。利用机上BIT进行。

定期检修，定检工作在高度表工作经50h、250h和500h时进行。高度表工作50h检查，在飞机上原位进行;高度表工作250h检查，将收发机和指示器从飞机上拆下来，进行功能、性能检查等离位测试;高度表工作500h检查，检修工作内容与250h检修内容完全一致。

1.3 常见问题

250h、500h定检维修工作，利用ATE进行零高度灵敏度、远距离灵敏度、模拟距离精度等项目的测试。模拟距离精度测试结果超差概率较大。为保障飞行安全，有必要寻找测试超差的原因，提出合理的解决措施。

2 无线电高度表自动测试系统

2.1 功能与组成

综合自动检测设备（ATE）是装备于某型机部队修理厂的内场检测设备，主要用于对机载电子设备进行功能/性能测试、参数校准以及故障检测和隔离任务。

硬件平台以主控计算机为核心，通过LXI、VXI、GPIB等标准总线控制平台硬件测试资源，测试资源信号则通过阵列接口和设备仪器面板信号端口（微波射频等资源信号）与测试程序集硬件（TPH，包含适配器、测试电缆及测试附件）连接，实现与UUT的电气交互。

平台硬件测试资源通过在通用自动测试软件平台UUT对应的测试程序，驱动硬件测试资源协同工作，完成UUT功能检查、性能测试、故障诊断、性能调校等工作。

2.2 测试原理

利用ATE进行无线电高度表的测试原理如图1所示。ATE平台通过适配器由低频电缆为部件供电，高度表模拟器模拟高度变化，高度信息以模拟电压的形式通过低频电缆转接到ATE中的万用表进行采集。

3 测试误差分析、验证与解决措施

3.1 误差分析

由无线电高度表自动测试原理可知，高度表模拟器模拟的高度精度、射频电缆的长度、输出电压采集是导致模拟距离精度测试超差的主要因素。

3.2 验证

针对引起误差的几个主要因素进行验证，模拟量距离精度的实际测试结果如表1所示。

高度表模拟器模拟的高度精度验证。通过网络分析仪，对高度表模拟器进行了校准，结果见表1。校准高度为高度表模拟器模拟的高度，与实际测试要求高度存在一定差距。如0ft测试时，高度表模拟器的校准高度为4.3ft。

射频电缆的长度因与高度表装机后的剩余高度有关。该高度表装机后剩余高度为6.5m。实际测试选用的2根RG214型电缆总长度3m，与剩余高度表6.5m不一致。

输出电压采集的验证。利用6位半数字万用表测量不同高度下输出Ⅰ和输出Ⅱ的输出电压，见表1。其中，部件针脚E、M分别为输出Ⅰ高端、输出Ⅱ的高端、部件针脚T、D为参考地。不同的参考地，电压采集结果存在差异，如0ft模拟距离精度测试，输出Ⅰ测试结果，在以D为参考地时，输出电压0.229V，以T为参考地时输出电压为0.128V，这表明不同的参考地将直接影响到输出电压的测试结果。

3.3 解决措施

由该型号无线电高度表技术、使用说明可知，高度输出Ⅰ和高度输出Ⅱ均为线形直流电压，为减小测试误差提供了思路。测高范围为0m～1500m，输出Ⅰ电压斜率为-8mV/ft，输出Ⅱ电压斜率为4mV/ft。因此，可以通过电压斜率进行线性补偿。

针对高度表模拟器所模拟的高度精度问题，定期计量后，在自动测试系统的测试程序中进行校正。

针对射频电缆的长度，有两种解决方法。其一，可按照该型号高度表的装机时的剩余高度折算成电缆长度，加工符合要求的射频电缆;其二，因为高度输出Ⅰ与高度输出Ⅱ均为线性输出，针对不符合长度的電缆，依据剩余高度，在自动测试系统的测试程序中通过补偿来实现。

针对输出电压采集问题。电压采集的精度可通过计量来校正。针对不同接地点引起的测试电压不同，通过查询整机的馈线手册，选择以针脚T作为参考地。

4 结论

从高度表模拟器的定期计量校正、综合考虑剩余高度与射频电缆长度、电压采集的计量等方面入手，减小测试误差，提升无线电高度表自动测试系统的测试精度，降低系统的虚警率。此种解决措施同样适用于其他型号的无线电高度表自动测试系统。

参考文献：

[1] 王伟斌，秦红磊.无线电高度表自动测试系统的实现 [J].电子测量与仪器学报，2007（4）：72-76.

[2] 黄智刚，柳重堪.用VXI总线技术实现无线电高度表自动检测 [J].北京航空航天大学学报，2002（2）：186-189.

[3] 张毅，杨秀霞，史贤俊.无线电高度表自动测试与诊断系统 [J].航空计测技术，2001（3）：8-10.

[4] 薄志峰.基于LXI总线的无线电高度表自动化测试系统设计 [J].舰船电子工程，2015，35（4）：139-143.