基于多信号源的小型化试飞测试系统设计与实现

摘  ；要： 根据现代航空飞行器航空电子系统信号种类多

>> 基于ＦＰＧＡ的多功能信号源生成系统设计与实现 基于DDS的多通道信号源设计 多通道2ASK/2FSK信号源的设计与实现 遥测舱信号源的设计与实现 基于MARX电路的高斯脉冲信号源的设计与实现 基于FPGA和DDS的频率步进信号源的设计与实现 基于AD9858的宽带雷达信号源设计与实现 基于CCSDS协议的中频信号源设计与实现 基于AD9854的雷达信号源设计与实现 基于CORDIC算法的正交信号源实现 基于DDS技术的多模式信号源的设计 基于DDS的可程控信号源的设计和实现 基于ＤＳＰ　Ｂｕｉｌｄｅｒ的正弦信号源优化设计及其ＦＰＧＡ实现 基于DDS技术的实用信号源的设计 基于DDS的同步相位信号源的设计 基于Nois Ⅱ的程控数字信号源设计 基于DDS技术的信号源设计 基于FPGA的DDS信号源设计 基于FPGA和DDS的信号源设计 基于FPGA的DDS多路信号源设计研究 常见问题解答 当前所在位置：中国论文网 > 科技 > 基于多信号源的小型化试飞测试系统设计与实现 基于多信号源的小型化试飞测试系统设计与实现 杂志之家、写作服务和杂志订阅支持对公帐户付款！安全又可靠！ document.write("作者： 陈永禄,陈亮,李太平")

申明:本网站内容仅用于学术交流，如有侵犯您的权益，请及时告知我们，本站将立即删除有关内容。 摘  ；要： 根据现代航空飞行器航空电子系统信号种类多、交联关系复杂的特点，结合过程实时监控的要求，设计了该套航空数据测试系统，该系统可实现对模拟量信号、开关量信号、1553B总线、ARINC429总线信号的实时采集、记录及监控，能够实现对各类信号的实时处理与分析。试验结果表明，该套系统能够很好地完成现代航空飞行器多信号源的数据采集、遥测及处理任务。

关键词： 离散信号； 模拟信号； 1553B总线； 遥测系统

中图分类号： TN911.7?34； V211.74  ；  ；  ；  ；  ； 文献标识码： A  ；  ；  ；  ；  ；  ；  ；  ；  ；  ；  ；文章编号： 1004?373X（2014）23?0104?03

Design and implementation of miniaturization flight testing system

based on the multiple source

CHEN Yong?lu， CHEN Liang， LI Tai?ping

（Chinese Flight Test Establishment， Xi’an 710089， China）

Abstract： According to the characteristics of modern avionics system signal variety and complex relation， the aeronautical data testing system was designed in combination with requirements of the real?time process monitoring. The system can realize the real?time acquisition， record and monitoring of analog signal， discrete signal， 1553B bus signal and ARINC429 bus signal. It can also achieve real?time processing and analysis of all kinds of signals. The test results show that the system can complete the missions of more source data acquisition， remote sensing and signal processing for modern aviation aircrafts.

Keywords： discrete signal； analog signal； 1553B bus； telemetry system

0  ；引  ；言

近年来，大量的数字电子系统和微处理器应用于航空飞行器上，主要的航空电子系统包括综合显示控制系统、导航系统、发动机控制系统、通信系统、雷达系统等。各系统之间通过各种数据总线及信号线缆进行相互交联，在各航电系统之间传输的数据类型包括MIL?STD?1553B、ARINC429、模拟量、开关量等多种信号类型。在飞行试验过程中，要实现对多信号源，大容量数据进行实时采集、测量、分析、显示、预警、监控的功能，并且航空测试系统还要具备体积小、实时性好、成本低的特点。

1  ；数据采集系统设计与实现

数据采集系统的整体设计主要包括1553B总线采集、ARINC429总线采集、模拟量信号采集、开关量信号采集和时序逻辑控制等功能模块，采集系统结构框图如图1所示。

<；E：＼2014年23期＼2014年23期＼Image＼24t1.tif>；

图1 数据采集系统结构框图

1.1  ；模拟量/开关量信号采集

模拟量信号采集主要是针对机载条件下的液冷系统、风冷系统、电源系统、载机平台操作系统、任务系统等输出的模拟量信号进行采集，开关量信号采集主要是针对机载条件下起落架系统、弹射系统、外挂系统等输出的开关量信号进行采集，采集系统同时对采集到的模拟量/开关量信号打IRIG?B（AC）码时标，并且可根据需要对采集到的信号封装打包后通过RS 422总线发送到遥测系统。

模拟量/开关量信号采集器设计原理框图如图2所示。采集器主要由信号调理、时钟管理、CPU单元、IRIG?B（AC）码解调电路、电源及其管理电路组成。时钟管理电路和IRIG?B（AC）码解调电路配合实现对采集的信号打上准确的时间标签。模拟量信号采集器的设计支持对4路电流信号、4路电压信号、4路电流环信号、4路小信号电压信号的采集。开关量信号采集器的设计需要对每路输入都支持两种不同信号量格式，能够兼容“开/地、地/开、开/27 V、27 V/开”四种高阻态开关量，以及“27 V/地、地/27 V”两种常规开关量格式。本设计通过对16路模拟量信号及12路开关量信号进行滤波、信号调理和量化采集，实现对信号的并行调理和采集。

<；E：＼2014年23期＼2014年23期＼Image＼24t2.tif>；

图2 模拟量/开关量采集器设计框图

1.2  ；1553B总线信号采集

机载综合航空电子系统包含大气机、惯导、雷达、武器外挂等分系统，这些分系统作为1553B总线的远程终端，共同实现了飞行导航、控制、攻击、自卫等功能的处理与显示。在以1553B总线为架构的综合航空电子系统中，1553B总线系统控制着系统的功能、各个分系统的工作方式、信息流的变化、故障的处理与显示、系统通信的重构，通过对总线数据的采集实时检查每个分系统的运行状态。

1553B总线能挂31个远置终端，采用指令/响应型通信协议，有3种终端类型：总线控制器（BC）、远程终端（RT）和总线监视器（BM）。信息格式有BC到RT、RT到BC、RT到RT、广播方式和系统控制方式，传输媒介为屏蔽双绞线。1553B总线耦合方式有直接耦合和变压器耦合两种方式。1553B总线为多冗余度总线型拓扑结构，具有双向传输特性，其传输速度为1 Mb/s，传输方式为半双工方式，采用曼彻斯特码进行编码传输[1]。在机载航空电子系统的1553B总线采集中，采用双余度技术，图3为双余度总线采集示意图。

在双余度数据总线设计中，在任何给定的时间内，仅有一路数据总线处于活动状态。当某一远程终端正处于指令字的操作时，如果又从另一路数据总线上接收到另一个有效字，则应复位原来的操作，并在接收到的新的指令字的数据总线上对新的指令字作出响应。在进行数据采集时，利用其双余度时分工作机制，将BM总线采集器同时接到两条总线上，确保总线数据采集的完整性和准确性。

<；E：＼2014年23期＼2014年23期＼Image＼24t3.tif>；

图3 双余度总线采集示意图

1.3  ；ARINC429总线信号采集

在进行ARINC429总线信号采集时，使用一根独立的传输总线。ARINC429通信采用双极性归零制的三态调制方式BNR码，即调制信号是由高、零和低状态组成的三电平调制状态。ARINC429总线采集时主要有两种位速率，高速工作状态的位速率应为100.0×103 b/s±1%，低速工作状态的位速率应在（12.0～14.5）×103 b/s±1%范围内。高位速率和低位速率信息不能在同一条传输总线上传输，位速率误差应保持在±1%范围内，单个位长允许超出这一范围。

ARINC429总线基本信息单元是由32位构成的一个数据字，各位功能定义如下：

[位号＼&；32＼&；31  ； 30＼&；29＼&；28  ； 14＼&；13  ； 11＼&；10  ；  ；9＼&；8  ；  ； 1＼&；功能＼&；奇偶位＼&；状态位＼&；符号位＼&；数据位＼&；备用＼&；SDI＼&；标识符＼&；]

这个数据字有5种应用格式：BCD数据字、BNR数据字、离散数据字、维护数据和AIM数据字。数据传输采用广播传输原理，由源系统以足够高的速率提供传输数据，从而保证两个更新间增量值变化小，按开环进行传输，即不要求接收器通知发送源已收到信息[2]。奇偶校位作为每个数字的一部分进行传输，允许接收器完成简单的差错校验。

2  ；遥测系统设计与实现

遥测系统的整体设计主要包括机载遥测发送系统和地面遥测监控系统。机载遥测发送系统实时接收由采集器转发的RS 422信号，并将信号通过数传电台发送出去。地面遥测监控系统通过数传电台接收到RS 422信号后，根据约定的RS 422编包协议，对接收的RS 422信号进行实时解包并显示[3]。系统原理框图如图4所示。

<；E：＼2014年23期＼2014年23期＼Image＼24t4.tif>；

图4 遥测系统原理框图

地面遥测监控系统通过数传电台接收机载遥测发送系统发回的数据，通过监控软件进行实时监控，并能够针对遥测接收数据进行实时处理和分析，实现飞行安全预警功能[4]。地面遥测监控系统监控画面如图5所示。

3  ；结  ；论

多信号源试飞测试及遥测技术的研究设计实现了测试系统和遥测系统的集成化、小型化，同时提高了系统的稳定性和可靠性。这在当前以及今后的试飞测试工作中，能够大大简化机载测试设备的数量和体积，尤其是在小型机或歼击机的试飞测试中能够节约试飞测试资源，降低试飞成本，提高试飞测试系统稳定性，为飞机试飞鉴定提供可靠的保障。

<；E：＼2014年23期＼2014年23期＼Image＼24t5.tif>；

图5 地面遥测监控系统

参考文献

[1] 武鹏.高速1553B总线接口的设计与实现[D].西安：西安电子科技大学，2011.

[2] 周前柏，马伟勃.ARINC429通信方式的研究与实现[J].航空计算技术，2010，40（4）：121?124.

[3] 梁西银.一种基于单片机系统的移动存储器的设计与应用[J].微型机与应用，2012，31（1）：32?35.

[4] 陈以恩.遥测数据处理[M].北京：国防工业出版社，2002.

[5] 刘语乔，郭世伟.SOQPSK调制技术在飞行试验遥测系统中的应用[J].现代电子技术，2013，36（9）：98?101.

[6] 张定云，向冰.TPC码在PCM?FM遥测系统中的性能仿真[J].现代电子技术，2012，35（9）：125?127.