CN102436765A

CN102436765A - 一种用于机载防撞系统的接口适配方法及电路

Info

Publication number: CN102436765A
Application number: CN2011103092711A
Authority: CN
Inventors: 李斌
Original assignee: Sichuan Jiuzhou Electric Group Co Ltd
Current assignee: Sichuan Jiuzhou ATC Technology Co Ltd
Priority date: 2011-10-13
Filing date: 2011-10-13
Publication date: 2012-05-02
Anticipated expiration: 2031-10-13
Also published as: CN102436765B

Abstract

本发明公开了一种用于机载防撞系统的接口适配方法及电路，涉及空中防撞技术，旨在提供一种基于载机平台的数据转换方法及电路。本发明的技术要点为：包括大气高度获取及编码模块：用于获取当前的大气高度值，再将所述大气高度值转换为ARINC429数据格式，最后输出至机载防撞系统；无线电高度获取及编码模块：用于获取当前的无线电高度值，再将所述无线电高度值转换为ARINC429数据格式，最后输出至机载防撞系统；飞参数据转换模块：用于提取机载防撞系统产生的告警信息，对告警信息进行数模转换，最后输出至飞机参数记录仪。本发明解决了现有的遵循俄制协议的飞机与数字机载防撞系统的兼容问题。

Description

一种用于机载防撞系统的接口适配方法及电路

技术领域

本发明涉及空中防撞技术，尤其是一种基于载机平台的数据转换方法及电路。

背景技术

空中防撞系统的根本目的是保障航线上的飞机安全，有效的完成航线上飞机在飞行过程中的相互避让。它通过对附近空域装有空管应答机飞机的有效跟踪与监视，完成对目标飞机的距离、速度、飞行高度、方位等信息的获取并进行计算，根据目标的运动轨迹正确产生交通告警，或进一步依据威胁程度产生决断告警，以语音方式向飞行员提供告警信息，并同时在交通/决断显示器上显示告警信息，及时提醒飞行员采取措施，避让危险，防止与其它飞机发生碰撞；当双方都装有防撞系统时，能够通过S模式数据链交互防撞信息，达到相互协调避让的目的。

现有技术中，尤其是国内，很大部分飞机上的大气数据计算机、无线电高度表、飞机参数记录仪（以下简称为飞参记录仪）等设备还采用的是以前的俄制协议，均为模拟设备，但是目前的机载防撞系统为数字设备，将机载防撞系统运用到采用俄制协议的飞机上时，就会出现数据格式、信号电平不兼容，无法相互通信的问题。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术的不足，提供一种基于载机平台的数据转换方法及电路，该方法在工程上容易实施，电路结构简单，能有效地实现机载平台模拟信号与数字信号之间的数据格式及电平的相互转换。

本发明采用的技术方案是这样的：一种用于机载防撞系统的接口适配方法，包括：

大气高度获取及编码模块：用于获取当前的大气高度值，再将所述大气高度值转换为ARINC 429数据格式，最后输出至机载防撞系统；

无线电高度获取及编码模块：用于获取当前的无线电高度值，并转换为ARINC 429数据格式，最后输出至机载防撞系统；

飞参数据转换模块：用于对机载防装系统输出的告警信号解码，提取告警信息，对告警信息进行数模转换，最后输出至飞机参数记录仪。

优选地，所述大气高度获取及编码模块中，当前的大气高度值的获取方法为：采用带参考电压输出功能的AD转换器向大气数据计算机输出所述的参考电压，之后AD转换器采集大气数据计算机输出的返回电压，大气数据计算机内部采用滑动变阻器的电阻变化率来表征当前高度，且飞机最低高度对应为整个滑动变阻器的Lmin%，最高高度处为Lmax%，故每1米对应的高度变化率为整个滑动变阻器的ΔR=1/(Lmax%-Lmin%)，按照公式大气高度值=（1－Lmin%－返回电压/参考电压）×3.2808/ΔR计算大气高度。

优选地，所述无线电高度获取及编码模块中的无线电高度值获取方法为：无线电高度表输出的无线电高度电压值，对无线电高度电压值进行AD转换,根据无线电高度与无线电高度电压值的斜率，利用公式：斜率=无线电高度值/无线电高度电压值，将无线电高度电压值转换为与之对应的无线电高度值。

一种用于机载防撞系统的接口适配电路，包括AD转换器1、AD转换器2、DA转换器、FPGA、处理器、ARING429编码芯片、ARING429电平转换芯片与ARING429接口芯片；所述AD转换器1用于采集大气高度信号，AD转换器2用于采集无线电高度信号；AD转换器1与AD转换器2均与FPGA连接；FPGA与处理器之间具有信号连接；处理器的数据输出接口1与ARING429编码芯片的数据输入端连接，ARING429编码芯片的数据输出端与ARING429电平转换芯片的数据输入端连接，ARING429电平转换芯片用于向机载防撞系统输出的大气高度值与无线电高度值；

ARING429接口芯片用于接收机载防撞系统输出的告警信号，ARING429接口芯片的数据输出端与处理器的数据输入接口连接，处理器的数据输出接口2与DA转换器连接，DA转换器用于向飞机参数记录仪输出告警信号。

优选地，还包括运算放大器1与运算放大器2，所述AD转换器1具有内部参考电压输出端；

所述内部参考电压输出端与运算放大器1连接，运算放大器1用于向输出大气高度信号的大气数据计算机输出激励电压；运算放大器2与AD转换器1的数据输入端连接，所述运算放大器2用于接收大气数据计算机返回的大气高度信号。

优选地，还包括运算放大器3，所述运算放大器3与AD转换器2的数据输入端连接，所述运算放大器3用于接收无线电高度表输出的无线电高度信号。

综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：

实现了机载平台模拟信号与数字信号之间的数据格式及电平的相互转换，解决了现有的遵循俄制协议的飞机与数字机载防撞系统的兼容问题。

附图说明

本发明将通过例子并参照附图的方式说明，其中：

图1是本发明总的原理框图。

图2是大气高度获取及编码模块信号流向图。

图3是无线电高度获取及编码模信号块流向图。

图4是飞参数据转换模块信号流向图。

图5是本发明中适配电路的原理框图。

具体实施方式

本说明书中公开的所有特征，或公开的所有方法或过程中的步骤，除了互相排斥的特征和/或步骤以外，均可以以任何方式组合。

本说明书（包括任何附加权利要求、摘要和附图）中公开的任一特征，除非特别叙述，均可被其他等效或具有类似目的的替代特征加以替换。即，除非特别叙述，每个特征只是一系列等效或类似特征中的一个例子而已。

如图1，本发明包括一种用于机载防撞系统的接口适配方法，包括：

大气高度获取及编码模块：用于获取当前的大气高度值，再将所述大气高度值按照编码转换为ARINC 429数据格式，最后输出至机载防撞系统。

无线电高度获取及编码模块：用于获取当前的无线电高度值，再将所述无线电高度值按照编码转换为ARINC 429数据格式，最后输出至机载防撞系统。

飞参数据转换模块：用于提取机载防撞系统产生的告警信息，对告警信息进行数模转换，最后输出至飞参记录仪。

如图5，本发明中适配电路的基本电路包括包括AD转换器1、AD转换器2、DA转换器、FPGA、处理器、ARING429编码芯片、ARING429电平转换芯片与ARING429接口芯片；所述AD转换器1用于采集大气高度信号，AD转换器2用于采集无线电高度信号；AD转换器1与AD转换器2均与FPGA连接,以便向FPGA输出数字形式的大气高度信号与无线电高度信号；FPGA与处理器之间具有信号连接；处理器的数据输出接口1与ARING429编码芯片的数据输入端连接，ARING429编码芯片的数据输出端与ARING429电平转换芯片的数据输入端连接,ARING429电平转换芯片用于向机载防撞系统输出的大气高度值与无线电高度值；

当所述大气高度信号由大气数据计算机提供时，需要在上述基本电路的基础上增设运算放大器1、运算放大器2，所述AD转换器1选用具有内部参考电压输出端的AD芯片。

所述内部参考电压输出端与运算放大器1连接，运算放大器1用于向大气数据计算机输出激励电压；运算放大器2与AD转换器1的数据输入端连接，所述运算放大器2用于接收大气数据计算机返回的大气高度信号。

如图2，AD转换器1通过运算放大器1向大气数据计算机输出参考电压，大气数据计算机再通过运算放大器2向AD转换器1输出返回电压。大气数据计算机内部采用滑动变阻器的电阻变化率来表征当前高度，飞机最低高度对应为整个滑动变阻器的Lmin%，最高高度处为Lmax%，故每1米对应的高度变化率为整个滑动变阻器的ΔR=1/(Lmax%-Lmin%)，由此可得大气高度值算法如下：

大气高度值=（1－Lmin%－返回电压/参考电压）×3.2808/ΔR，其中3.2808为米转换为英尺的换算系数，1米=3.2808英尺，即所述大气高度值计算结果的单位为英尺。

举例说明：若0米处为整个滑动变阻器的10%，15000米处为90%，故每1米对应的高度变化率为整个滑动变阻器的0.0533%，AD芯片内部参考电压为4.096V。由此可得：

大气高度值=（1－10%－返回电压/4.096）×3.2808/0.000533

同时，为消除在参考电压传输及AD转换过程中的误差，算法中添加了数据平均算法及电压补偿（按照实际情况为解算值的95%～98%）。

AD转换器1将返回电压转换为数字形式，FPGA根据所述大气高度值的计算公式计算出大气高度值之后输出给处理器，处理器再将大气高度值输出给ARING429编码芯片，ARING429编码芯片根据Label号为203的ARINC 429协议对大气高度值进行编码，之后将编码后的大气高度值输出给ARING429电平转换芯片，由ARING429电平转换芯片转换为TTL电平信号，最后输出给飞机防撞系统。

当无线电高度信息由无线电高度表提供时，还需要在上述基本电路的基础上增设运算放大器3，运算放大器3接收无线电高度表输出无线电高度信息，将所述无线电高度表输出的电压信号适度放大后输出给AD转换器2，AD转换器2向FPGA输出数字形式的无线电高度信息，FPGA根据无线电高度与无线电高度电压值的斜率关系（此斜率关系由无线电高度表确定），利用公式斜率=无线电高度值/无线电高度电压值，计算出无线电高度值。

FPGA将无线电高度值输出给处理器，处理器再将无线电高度值输出给ARING429编码芯片，ARING429编码芯片根据Label号为164的ARINC 429协议对大气高度值进行编码，之后将编码后的大气高度值输出给ARING429电平转换芯片，由ARING429电平转换芯片转换为TTL电平信号，最后输出给飞机防撞系统。信号流向图详见图3。

如图4，当机载防撞系统产生RA告警后输出的Label号为270的ARINC 429数据时，ARINC 429接口芯片对RA告警进行电平转换与译码，输出给处理器，处理器按位提取其对应的RA告警信息，并将告警信息经DA转换后，以模拟信号的形式送往飞参记录仪进行数据记录。

本发明并不局限于前述的具体实施方式。本发明扩展到任何在本说明书中披露的新特征或任何新的组合，以及披露的任一新的方法或过程的步骤或任何新的组合。

Claims

1.一种用于机载防撞系统的接口适配方法，其特征在于，包括：

无线电高度获取及编码模块：用于获取当前的无线电高度值，再将所述无线电高度值转换为ARINC 429数据格式，最后输出至机载防撞系统；

2.根据权利要求1所述的一种用于机载防撞系统的接口适配方法，其特征在于，所述大气高度获取及编码模块中，当前的大气高度值的获取方法为：采用带参考电压输出功能的AD转换器向大气数据计算机输出所述的参考电压，之后AD转换器采集大气数据计算机输出的返回电压，大气数据计算机内部采用滑动变阻器的电阻变化率来表征当前高度，且飞机最低高度对应为整个滑动变阻器的Lmin%，最高高度处为Lmax%，每1米对应的高度变化率为整个滑动变阻器的ΔR=1/(Lmax%-Lmin%)，按照公式大气高度值=（1－Lmin%－返回电压/参考电压）×3.2808/ΔR计算大气高度。

3.根据权利要求1所述的一种用于机载防撞系统的接口适配方法，其特征在于，所述无线电高度获取及编码模块中的无线电高度值获取方法为：无线电高度表输出的无线电高度电压值，对无线电高度电压值进行AD转换，根据无线电高度与无线电高度电压值的斜率，利用公式：斜率=无线电高度值/无线电高度电压值，将无线电高度电压值转换为与之对应的无线电高度值。

4.一种用于机载防撞系统的接口适配电路，其特征在于，包括AD转换器1、AD转换器2、DA转换器、FPGA、处理器、ARING429编码芯片、ARING429电平转换芯片与ARING429接口芯片；所述AD转换器1用于采集大气高度信号，AD转换器2用于采集无线电高度信号；AD转换器1与AD转换器2均与FPGA连接；FPGA与处理器之间具有信号连接；处理器的数据输出接口1与ARING429编码芯片的数据输入端连接，ARING429编码芯片的数据输出端与ARING429电平转换芯片的数据输入端连接，ARING429电平转换芯片用于向机载防撞系统输出的大气高度值与无线电高度值；

5.根据权利要求4所述的一种用于机载防撞系统的接口适配电路，其特征在于，还包括运算放大器1与运算放大器2，所述AD转换器1具有内部参考电压输出端；

6.根据权利要求4所述的一种用于机载防撞系统的接口适配电路，其特征在于，还包括运算放大器3，所述运算放大器3与AD转换器2的数据输入端连接，所述运算放大器3用于接收无线电高度表输出的无线电高度信号。