无线电通信导航监视系统地面测试技术研究

无线电通信导航监视系统地面测试技术
研究
【摘要】本文通过对某飞机无线电通信导航监视（CNS）系统地面测试流
程进行分析，提出站位式集成测试理念，研究一种集成测试系统与测试方法，替
代传统检查方法，缩短了试验周期，提高了效率，具有一定的应用推广价值。

【关键词】无线电通信导航监视；站位式；集成测试
1 系统简介
无线电通信导航监视（CNS）系统是飞机航空电子系统的重要组成部分，它
集成了机载无线电设备，提供话音通信手段，保障飞机与地面、飞机与飞机之间
近距离、远距离的话音通信，保障飞机内部各席位的话音通信；提供无线电导航，保障飞机的安全起飞、航行和着陆；提供监视手段，使飞机实现对周边环境监视
及接受空中交通管理的能力；同时具备可扩展新航行系统的兼容能力。

某飞机CNS系统具备机内通信、超短波通信、短波通信、伏尔（VOR）、仪
表着陆（ILS）、微波着陆（MLS）、信标（MB）、测距（DME）、精密测距
（DME/P）、塔康（TACAN）、无线电高度表（RA）、航管应答（ATC）、交通防
撞（TCAS）、广播式自动相关监视发送功能（ADS-B OUT）、无线电罗盘、ACARS
数据链、V/U数据链、HF 数据链等功能。

2 无线电通信导航监视系统地面测试现状
CNS系统涉及设备种类繁多，并且各设备对应的天线有安装在机腹的、有
安装在机背的、还有的安装在垂尾上。

为检查分系统所有功能，测试人员需要通
过各种不同的测试设备来完成相应功能检查，这种检查方式需要在测试前准备大
量独立的仪器设备，在测试中需要多人员在机上和机下配合完成
在地面测试时需使用通信/导航检测设备、微波着陆模拟器、塔康模拟器、
交通告警和机载防撞设备外场检查仪、无线电高度表检测仪、V/U数据链检测仪、短波数据链测试设备、ACARS数据链测试设备完成相应功能检查，均为分立式检查。

目前使用不同功能的测试设备需3-4人工作10h能完成测试。

随着地面测试设备的综合化、模块化，无线电综合测试仪可用于完成飞机MB、ILS、MLS、VOR、DME、ATC、TCAS、TACAN、DME/P、RA、ADS-B OUT等检查，但却
无法满足数据链功能检查。

测试人员使用无线电综合测试仪时，需通过更换L频
段天线、TCAS定向天线、C频段天线、U/V频段天线等不同的天线才能完成相应
的功能检查；通过RA天线耦合器对无线电高度表功能进行检查。

因此，目前使
用无线电综合测试仪和相应数据链测试设备需2-3人工作6-8h能完成测试。

3 地面测试技术研究
为减少测试前准备的时间、简化测试过程操作和沟通过程，研究一种基于站
位式集成测试方案及系统，集成测试系统包括控制系统、通信导航信号激励模块
和外部各类天线3部分，整套集成测试系统布置在一个飞机机位或机棚当中，形
成通电站位。

当飞机处于该机位或机棚中，可使用集成测试系统完成飞机CNS系
统集成化功能检查。

3.1 工作原理
集成测试系统通过有线（以太网）或无线（WIFI）将控制系统和通信导航信
号激励模块组网，可按照配置的测试流程对机载CNS系统进行检查，也按预先解
析的电子飞行包，仿真飞机在起飞、飞行途中、进近、降落等各阶段所需的地面
台信号，实现对飞机CNS系统的检查。

3.2 控制系统
控制系统由一台主控计算机、一台通信终端和多个手持便携终端组成。

主控计算机是集成测试系统的控制和管理核心，用于对集成测试系统内所有
终端进行管理、对测试过程进行控制、对测试数据进行管理、对测试流程进行编
辑和管理等。

主控计算机也可通过通信终端与信息管理系统等连接，实现设备管理、任务管理、人员管理等功能。

通信终端用于将集成测试系统的终端通过有线或无线的方式连接，完成主控
计算机、手持便携终端、通信导航信号激励模块之间的数据交互。

通信终端应具
备以太网有线通信能力和WIFI 无线通信能力，可根据现场的管理要求进行配置。

手持便携终端为平板电脑，可通过通信终端与主控计算机通信，控制主控计
算机完成各项检查和管理，平板电脑可通过以太网、WIFI网络和主控计算机通信。

手持便携终端可在机舱内、生产现场或其它位置使用。

3.3 通信导航信号激励模块
通信导航信号激励模块包括通用化的射频信号源模块和射频天线，可根据测
试需要在线配置为不同的地面台站信号模拟器。

每个通信导航模块具备以太网有
线通信能力、WIFI 无线通信能力，可实时与主控计算机或手持便携终端进行通信，具备同步功能，可实现射频号的仿真。

按照硬件的不同，通信导航信号激励模块可分为不同类型，即U/V波段模块、L波段模块、无线电高度表模块和C波段模块等。

U/V波段模块可在线配置为无线电罗盘（ADF）、短波电台（HF）、指点信标（MB）、伏尔（VOR）、仪表着陆（ILS，即LOC和GS）、超短波电台（VHF）、
选择呼叫（SELCALL）、紧急定位（ELT）和救生（SAVE）等功能；L波段模块可
在线配置为测距器（DME/N）、精密测距器（DME/P）、塔康（TACAN）、空管应
答机（ATC）、广播式自动相关监视系统（ADS-B）和防撞系统（TCAS）等功能；
无线电高度表模块可检查调频连续波、恒差频调频连续波和脉冲类型的机载无线
电高度表；C波段模块可在线配置为微波着陆或微波着舰。

3.4 工作模式
集成测试系统具有2种组网方式，即有线以太网组网方式和WIFI组网方式。

主控计算机通过以太网交换机或无线电路由与手持便携终端、通信导航信号激励模块连接，进行组网互联。

组网后，由控制主机或手持便携终端进行操作控制，其余的便携终端，可对测试过程、测试数据进行监控。

3.5 软件组成
集成测试系统的软件主要由主控计算机应用软件、手持便携终端应用软件两部分组成。

主控计算机应用软件包含应用测试模块、测试资源管理模块、任务管理模块、软件运维监控模块、远程测试接口配置；手持便携终端应用软件包含应用测试模块、测试资源管理模块、任务管理模块、软件运维监控模块、远程测试接口配置模块。

应用测试模块包含仪器程控指令关联、装配指令测试项测试、用户自定义参数测试、测试操作记录存储等功能。

根据飞机的检查工艺指令，建立完整的测试项树形目录，供测试人员选择测试。

测试资源管理模块可以实现对测试资源中的主控计算机、手持便携终端、无线电高度表模块、通信导航信号激励模块进行管理。

任务管理模块具有测试任务管理功能，具有测试任务获取、测试进度和测试结果汇报功能。

软件运维监控模块能够监控整个测试系统软件的运行状态和测试情况。

能够安全地对运行系统进行测试诊断、资源监测，提供完整的系统状态报告。

远程测试接口配置模块对通信导航信号激励模块进行程控，依据飞机检查指令对应的测试项加载射频信号与机载设备进行射频交互通信。

通信导航信号激励模块的程控接口为以太网或WIFI，依据程控手册及飞机装配指令，应用软件下发有效的控制指令，并对回复的状态参数实时读取直观显示给测试者，验证测试结果。

软件采用灵活的模块设计，通信导航信号激励模块可以单独工作也可以交互测试，极大满足飞机测试构型要求。

4 集成测试系统特点
集成测试系统具有通用性、实时性、扩展性、互备性、降级使用以及二次开
发等特点，具体如下：
1) 通用性：适用任何型号飞机的检查需求；
2) 实时性：各个通道可实现同步输出、激励；
3) 扩展性：具有通道数扩展能力，具有激励种类扩展能力；
4) 互备性：相同频段的激励器能互为备份使用；
5) 降级使用：其中某个通道故障时不影响其余通道使用；
6) 二次开发：通信采取通用标准的通信协议，可进行二次开发。

5 结束语
为适应目前高质量、高效率、低成本的理念，通过对某飞机CNS系统地面测
试进行研究，提出站位式集成测试理念，研究集成测试系统，预计使用该系统后。

可使工作效率提升50%，同时，该集成测试系统也可用于其他在产飞机。

6 参考文献
[1] 上海航空测控技术研究所主编．航空故障诊断段与健康管理技术．航
空工业出版社， 2013
[2] 支超有, 秦成等译. 飞机航空电子系统（第2版）. 国防工业出版社．2015.
作者简介：宋鹏（1990--），男，大学本科，工程师，主要研究方向为飞机
航空电子系统集成与测试。