飞机无线电导航设备自动测试系统设计

飞机无线电导航设备自动测试系统设计

0 概述

机载设备装机前为保证可靠性必须对各设备进行测试，这不仅需要操作大量精密昂贵的仪器仪表及通信板卡，而且测试过程相当复杂繁琐，测试数据需要整理记录，花费时间长，测试任务重，测试人员要求素质高，这对进行大量机载设备测试带来了极大的挑战。而在这些机载设备测试中，无线电导航设备的测试最为复杂，应某机型生产的需要，专门设计一套无线导航设备自动测试系统对无线电导航设备的功能和性能进行评估和测试；同时提供一个地面交联环境，模拟装机后各设备间的通信数据，技术人员可以对各无线电设备之间的匹配性、一致性、兼容性等进行验证。

1 系统组成及工作原理

无线导航设备自动测试系统功能如下：

（1）ADF、MMR、RA、TCAS和DME总线输出数据的采集、处理和存储；

（2）仿真ADF、MMR、RA、TCAS和DME的总线数据；

（3）设备的激励信号控制和产生；

（4）设备输出离散信号和音频信号的采集；

（5）被测航电设备控制盒仿真。

为完成上述功能，无线导航设备自动测试系统被设计为图1所示的系统，由图1可知该系统由专用激励源、PXI测试机箱、GPIB通信模块、429通信模块、数字I/O模块、音频采集卡、矩阵开关模块、接口适配箱、测控计算机组成。测试系统所测航电设备包括组合接收设备（MMR）、无线电罗盘（ADF）、交通告警和防撞系统（TCAS）、无线电高度表（RA）及测距仪（DME）等五类被测航电设备。

测控计算机完成被测航电设备测试中的组织管理，测试任务的调度，测试中ARINC 429总线数据的仿真，测试结果的判读；激励单元

负责提供所有被测航电设备运行所需的激励信号；PXI系统负责与所有被测航电设备进行1553B、ARINC 429、RS 232及HDLC总线通信，音频信号的采集，离散量的采集；适配单元负责接口适配与信号调理。

在测试中测控计算机控制激励单元给相关的设备加载激励（或输入）信号，并由控制盒或仿真控制盒设置无线电导航设备处于相应的工作状态，PXI平台通过信号采集与数据通信获得被测航电设备的工作状态和相应的工作数据，达到对被测航电设备测试的目的[2⁃3]。

另外测试系统还可以进行手动测试，主要用于系统联试出现异常时，可以在手动状态下进行故障注入调试；包括通过开关切换系统对物理线路开断构造开路故障、通过调试接口接地构造短路故障、通过软件通信设置进行奇偶校验、码率、编码，标号位的设置构造相关通信故障。

2 适配单元设计

接口适配单元是保证被测航电设备接入到测试平台进行正确测试的重要部件；接口适配单元主要完成信号转接分配、信号调理、被测航电设备多型号接口适配及信号检测和指示等功能，测试平台接口适配单元工作原理如图2所示。

由图2可知，每个适配单元中包含多块接口适配板、信号切换模块、设备信号检测孔、型号指示灯、机载设备插座和测试系统连接器，安装于一个适配箱内。其中接口适配板的功能是对被测设备的输入和输出离散信号进行调理（放大、衰减、调整）；信号切换模块主要有4个功能：将测试仪表切换连接到被测试信号线上；将激励源输出的仿真信号切换并连接到被测设备的输入端口上；完成自动和手动测试功能的切换；完成电源加电控制和监测切换。信号检测孔安装在适配箱面板上，用于测试过程中对关键信号的监测；型号指示灯用于显示被测设备的不同型号；机载设备连接器和测试系统连接器分别用于被测航电设备与测试系统的连接。

接口适配箱的另一个重要功能是适应同类多型被测航电设备的匹配，包括已知的和未知的设备型号变化导致的连接器型号及插针定

义的变化。本文在接口适配箱的设计中，采取以下措施解决上述问题：当接口定义发生变化时，可以在测试软件接口配置界面中修改接口定义配置表改变接口定义，然后测试软件选择不同型号设备的接口适配板完成测试连接，保证接口定义的正确性；采用加装备用航空连接器，解决被测航电设备连接器型号变化的问题。

3 激励单元设计

激励单元要为被测航电设备提供工作所需的激励信号，模拟装机工作时天线和传感器信号；测控计算机也可以通过GPIB通信接口与激励源通信，完成对激励源的设置和输出控制，激励源配置图如图3所示。

本测试分系统对ADF、MMR、TACAN、DME、RA和TCAS将按激励信号特性采用通用或专用的模拟源进行激励，在综合考虑国内外设备情况后，有如下的激励源的配置方案：

（1）*****B是一款任意波形发生器，在ADF天线模仿仪配合下，可给ADF接收机提供激励信号，完成ADF各种测试。

（2）WLM⁃9天线模仿仪与任意波形发生器*****B配合给ADF 提供ADF方向性的激励信号，用于测试ADF接收机性能指标。

（3）ATB⁃7300测试多模接收机（VOR、LOC、GS、MKR）接收机提供激励，完成性能指标测试。

（4）MLS⁃800微波着陆系统/地面站模拟器，测试MLS接收机性能指标。

（5）*****，用于TCAS功能测试。

（6）ALT⁃8000高度表测试仪，可编程的多航段仿真爬升及下降曲线。

（7）采用ATC⁃1400A可为DME主要功能和性能指标测试提供激励源。

（8）ATC⁃1400A+S⁃1403DL可为TCAS系统中S模式指标测试提高激励源。

4 软件设计

充分考虑软件的可扩展性、可裁剪性、可实现性，采用层次化和模块化架构设计实现，软件功能模块构成图如图4所示。

（1）测试操作界面：测试项目的管理，测试流程的组织，测试功能任务的分发，测试结果数据管理；

（2）TPS执行管理模块：接收测试执行任务的下发，主要实现对测试过程的管理和控制；

（3）激励源控制模块：通过仪表总线实现对激励源的控制，给被测输出所需的激励信号；

（4）离散数据采集模块：主要通过数字I/O和A/D采集设备驱动，实现对被测设备输出的离散数据的采集和处理任务；

（5）设备仿真模块：在交联测试时，主要实现对不在位的交联机载设备的数据及信号的输出仿真；

（6）总线采集模块：主要实现对429交联总线的实时数据的采集和监控任务；

（7）设备控制模块：主要实现对被测设备和测试设备的控制和管理；

（8）系统自检：对系统中的部分或者全部测试设备和模块进行自检，也可以让测试员选择自检的测试设备和仪器模块；

（9）ICD管理模块：主要实现对ICD文件的增加，修改和保存；

（10）数据分析模块：主要实现对测试系统的测试数据分析处理，形成测试结论。

5 结论

本文所设计的自动测试系统已经在飞机生产中成功应用，试验效果良好，原先困扰飞机生产的无线电设备测试的瓶颈，现在只需两名技术工人就能轻松完成，切实解决了生产中的问题。