CN104132656A - 无线电罗盘测试系统以及方法 - Google Patents

Abstract

一种无线电罗盘测试系统以及方法。方法包括：分别实时采集无线电罗盘设备输出的正弦参考信号、余弦参考信号，将各实时采集获得的所述正弦参考信号与方位角正弦信号相乘，得到第一移频信号，将各实时采集获得的余弦参考信号与方位角余弦信号相乘，得到第二移频信号，方位角正弦信号、方位角余弦信号分别根据预设的方位角生成获得；叠加第一移频信号、第二移频信号，得到基带信号，对基带信号进行上变频调制，得到测试信号；数模转换测试信号，得到测试模拟信号，向无线电罗盘的无线电输入接口输出测试模拟信号，以供无线电罗盘根据测试模拟信号进行方位角指示。应用该技术方案有利于降低设备的成本，使测试更加便利，有利于提高测试的精确度。

Description

无线电罗盘测试系统以及方法

技术领域

本发明涉及测试领域，尤其涉及一种无线电罗盘测试系统以及方法。

背景技术

航空无线电罗盘是用于指示飞机、直升机等航空器飞行方向或方位的仪表，叫做航空无线电罗盘。

无线电罗盘是目前常用的一种航空无线电罗盘，无线电罗盘根据无线电定向原理来指示飞机与某个地面导航台的方位。

人们通过无线电罗盘能准确地反映出航空器的方位，对于正确操纵飞机，顺利完成飞行任务，避免迷航，保证飞行安全，有着重要的意义；特别是在复杂气象或夜间飞行时，尤为重要。可见航空无线电罗盘对方位的准确指示对航空的安全非常重要，故无线电罗盘的测试对航空的安全非常重要。

目前的无线电罗盘测试需要用到几台台式仪器同时工作，其中包括射频信号源、任意波形发生器、音频信号源等台式仪器。由射频信号源将带有预定方位的信号发送至航空器上的组合型天线，由航空器上的组合型天线对信号进行处理后输入至无线电罗盘，无线电罗盘根据接收到的信号进行相应的指示，人们可以根据此时无线电罗盘的指示方位是否与测试预设的方位信息一致，从而判定当前无线电罗盘的精确度。

但是，本发明人在进行本发明的研发过程中发现现有技术至少存在以下缺点：

采用目前测试方法，需要依赖航空器上无线电罗盘外部的、设置在航空器上的组合型天线进行，对无线电罗盘的测试容易受到天线性能的影响，可能由于天线故障而影响测试。且采用目前测试方法的测试设备体积大，且一经定型后硬件和软件即已固化，不便于携带和操控，成本高、不便于升级且出现故障后维修时间长。

发明内容

本发明实施例目的之一在于提供一种无线电罗盘测试系统以及方法，应用该技术方案有利于降低设备的成本，使测试更加便利，有利于提高测试的精确度。

第一发面，本发明实施例提供的一种无线电罗盘的测试方法，包括：

分别实时采集无线电罗盘设备输出的正弦参考信号、余弦参考信号，

将各实时采集获得的所述正弦参考信号分别与方位角正弦信号相乘，得到第一移频信号，将各实时采集获得的所述余弦参考信号分别与方位角余弦信号相乘，得到第二移频信号，所述方位角正弦信号、方位角余弦信号分别根据预设的方位角生成获得；

叠加所述第一移频信号、第二移频信号，得到基带信号，

对所述基带信号进行上变频调制，得到测试信号；

数模转换所述测试信号，得到测试模拟信号，向所述无线电罗盘的无线电输入接口输出所述测试模拟信号，以供所述无线电罗盘根据所述测试模拟信号进行方位角指示，以判断所述无线电罗盘指示的方位角是否与预设的所述方位角相一致。

结合第一方面，在第一种实现方式下，对所述基带信号进行上变频调制，得到测试信号，包括：

根据预设的地面电台载波信号频率，生成一余弦载波信号，

使所述余弦载波信号与所述基带信号相乘，得到调制信号，

将所述余弦载波信号与设定的幅度参数相乘进行调幅，得到调幅后的余弦载波信号；

叠加调幅后的所述余弦载波信号以及所述调制信号，即得所述测试信号。

结合第一方面，在第一种实现方式下，直接数字频率合成单元根据所述地面电台载波信号频率，生成所述余弦载波信号，将所述余弦载波信号输入至上变频单元；

所述上变频单元使所述余弦载波信号与所述基带信号相乘，得到调制信号，

调幅单元将所述余弦载波信号与设定的幅度参数相乘进行调幅，得到调幅后的余弦载波信号；

叠加单元叠加调幅后的所述余弦载波信号以及所述调制信号，得到所述测试信号。

第二发面，本发明实施例提供一种无线电罗盘测试系统，包括：

第一模数转换接口，用于实时采集无线电罗盘设备输出的正弦参考信号，

第二模数转换接口，用于实时采集无线电罗盘设备输出的余弦参考信号，

第一乘法单元，用于将各实时采集获得的所述正弦参考信号与方位角正弦信号相乘，得到第一移频信号，所述方位角正弦信号根据预设的方位角生成获得；

第二乘法单元，用于将各实时采集获得的所述余弦参考信号与所述方位角余弦信号相乘，得到第二移频信号，所述方位角余弦信号根据所述方位角生成获得；

第一叠加单元，用于叠加所述第一移频信号、第二移频信号，得到基带信号；

上变频调制单元，用于对所述基带信号进行上变频调制，得到测试信号，

数模转换输出接口，用于数模转换所述测试信号得到测试模拟信号，向所述无线电罗盘的无线电输入接口输出所述测试模拟信号，以供无线电罗盘根据所述测试模拟信号进行方位角指示，以判断所述无线电罗盘指示的方位是否与预设的所述方位角相一致。

结合第二方面，在第一种实现方式下，所述上变频调制单元包括：

直接数字频率合成单元，用于根据预设的地面电台载波信号频率，生成一余弦载波信号，

上变频单元，用于使所述余弦载波信号与所述基带信号相乘，得到调制信号；

调幅单元，用于将所述余弦载波信号与设定的幅度参数相乘进行调幅，得到调幅后的余弦载波信号；

第二叠加单元，用于叠加调幅后的所述余弦载波信号以及所述调制信号，得到所述测试信号。

由上可见，应用本发明实施例技术方案，由于本实施例在对无线电罗盘进行测试时，具体是根据实时采集被测试无线电罗盘发出的参考信号获得的数字化的正弦参考信号、余弦参考信号，将实时采集获得的正弦参考信号、余弦参考信号输入至测试系统，测试系统对各实时采集获得的正弦参考信号、余弦参考信号进行实时的数字信号处理，得到数字化的测试数字信号，数模转换接口对该测试数字信号进行数模转换后输入至被测试的无线电罗盘的无线信号输入端，以供无线电罗盘根据收到的无线电信号而指示，测试人员根据无线电罗盘的指示与预设方位角的一致性而确定该被测试无线电罗盘的精确度，实现对无线电罗盘的测试。

在本实施例中，由于测试信号根据实时采集被测试无线电罗盘发出的参考信号获得的数字化的正弦参考信号、余弦参考信号获得，其完全跟随了无线电罗盘发出的射频信号的变化，即使无线电罗盘在工作工程中发生了延迟或者抖动，采用本实施例技术方案测试方法仍然能够完全跟随无线电罗盘的延迟以及抖动，使对无线电罗盘的测试的精度更高，更符合实际情况。

其相对于以下技术方案：根据无线电罗盘发送的正弦射频信号、余弦射频信号的频率，另外生成一频率与正弦射频信号、余弦射频信号的频率相等的数字信号来模拟罗盘发送的正弦射频信号、余弦射频信号，再根据该数字信号进行相应的数字化运算得到测试信号，采用该技术方案至少存在以下的不足：当罗盘由于其设定或者偶发性地发生延迟或者倒相时，采用该技术方案无法跟踪该延迟以及倒相的情况，此时会出现测试不准确。而采用本实施例技术方案能避免上述的问题，且测试系统设置方便简单易于实现。

另外，采用本实施例测试方案得到的测试信号为直接输入至无线电罗盘的无线电输入接口的信号，在测试时，无需额外连接航空器的组合型天线即可对无线电罗盘进行测试，测试线路连接更加简便，测试仪器更少，使测试更加方便，且测试不受天线性能影响，对无线电罗盘的测试更加精确。

作为本实施例的示意，在本实施例中可以在一元件可编程逻辑闸阵列Field Programmable Gate Array，简称FPGA)上实现本实施例，FPGA的第一模数转换接口、第二模数转换接口，分别采集被测试无线电罗盘发出的正弦参考信号、余弦参考信号，获得数字的正弦参考信号、余弦参考信号，在FPGA内烧入预设好的程序代码，使FPGA按照预设的程序执行对正弦参考信号、余弦参考信号的数字信号处理，在处理后由FPGA的数模转换输出接口对测试数字信号进行数模转换后输入至被测试无线电罗盘的无线电信号输入接口，即可进行测试。其相对于现有技术而言，本实施例方案的实施更有利于测试设备小型化以及测试设备可移植性更强，维护更加简便，降低了测试设备的硬件成本。

附图说明

图1为本实施例1提供的无线电罗盘的测试方法流程示意图；

图2为本实施例1提供的无线电罗盘测试中信号处理以及信号流向示意图；

图3为本实施例2提供的无线电罗盘测试系统结构示意图。

具体实施方式

下面将结合附图以及具体实施例来详细说明本发明，在此本发明的示意性实施例以及说明用来解释本发明，但并不作为对本发明的限定。

实施例1：

图1为本实施例提供的无线电罗盘的测试方法流程示意图，图2为本实施例提供的无线电罗盘测试中信号处理以及信号流向示意图。

参见图1、2所示，本实施的无线电罗盘的测试方法主要包括以下步骤：

S101：分别实时采集无线电罗盘设备输出的正弦参考信号、余弦参考信号。

本实施例采用信号采集器实时采集无线电罗盘输出的射频正弦信号、射频余弦信号从而得到采集获得的各数字信号，将各采集获得的信号分别记为正弦参考信号Asinω_mt、余弦参考信号Acosω_mt，其中A为当前采集信号的振幅，ω_m为当前正弦参考信号、余弦参考信号的角频率。

采集获得的各正弦参考信号Asinω_mt、余弦参考信号Acosω_mt与当前无线电罗盘输出的信号完全同步。

本实施例对各采集获得的正弦参考信号、余弦参考信号进行处理，以进行无线电罗盘测试。

S102：将采集获得的正弦参考信号、余弦参考信号实时输入至本测试系统，进行以下处理：将正弦参考信号、余弦参考信号分别与方位角正弦信号、方位角余弦信号相乘，分别得到第一移频信号、第二移频信号，叠加第一移频信号、第二移频信号，得到基带信号。

实时将步骤S101中采集获得的正弦参考信号Asinω_mt、余弦参考信号Acosω_mt输入至测试系统，由测试系统能对输入的正弦参考信号Asinω_mt、余弦参考信号Acosω_mt分别进行以下实时处理:

将正弦参考信号Asinω_mt与方位角正弦信号(记为sinθ)相乘，得到第一移频信号，记为V1，有：

V₁＝Asinθsinω_mt，(1)

将余弦参考信号Acosω_mt与方位角余弦信号cosθ相乘，得到第二移频信号，记为V2，有：

V₂＝Acosθcosω_mt，(2)

在上述(1)、(2)中θ为预设的方位角，用于模拟航空器当前与地面电台的相对方位角。在本实施例中根据预设的方位角θ，得到方位角正弦信号sinθ、方位角余弦信号cosθ。

叠加第一移频信号V1、第二移频信号V2，得到基带信号，记为V3，有：

V₃＝V₁+V₂

＝Asinθsinω_mt+Acosθcosω_mt，(3)

＝Acos(ω_mt-θ)

S103：对基带信号进行上变频调制，得到测试信号。

对基带信号V3进行上变频调制，以将基带信号的频率调制到无线电罗盘的接收信号带宽范围内，得到与被测试的无线电罗盘的接收带宽以及接收功率匹配的测试信号。

作为本实施例的示意，可以但不限于预设一调制频率，记为ω_c，采用调制频率ω_c来模拟地面电台发出的地面电台载波信号频率，在本实施例中可以但不限于采用直接数字频率合成器(Direct Digital Synthesizer，简称DDS)生成一余弦载波信号，记为cosω_ct。

将余弦载波信号cosω_ct与基带信号V3相乘，以对基带信号V3进行上变频调制，得到调制信号，记为V4，具体如下：

V₄＝V₃cosω_ct

＝Acosω_ctcos(ω_mt-θ)，(4)

由式(4)可见，调制信号V4中携带了预设的方位角θ的信息。

作为本实施例的示意，可以但不限于采用上变频器(Digital Up Converter，简称DUC)或者通过软件功能实现的上变频单元实现对对基带信号V3进行上变频调制，即实现上述函数式(4)中的数字信号处理。

作为本实施例的示意，本实施例可以采用直接数字频率合成器或者采用软件实现的直接数字频率合成单元来根据预设的频率ω_c而生成数字信号：余弦载波信号cosω_ct，得到的余弦载波信号cosω_ct的精度更高，更为准确。

由式(4)可见，调制信号V4与参考信号(相位为ω_m)的相位差与飞机到地面电台的相对方位角成正比，但在方位0°、以及180°的两个定向点上可能产生180°的定向误差，为了完全消除在0°、以及180°两定向点上的定向误差，本实施例还进一步进行式(5)所示的数字信号处理。

作为本实施例的示意，将余弦载波信号cosω_ct与设定的幅度参数(记为B)相乘，得到调幅后的余弦载波信号Bcosω_ct，然后叠加调制信号V4以及幅度调节后的余弦载波信号Bcosω_ct，即得本实施例的测试信号，记为V5：

V₅＝V₄+Bcosω_ct

＝Acosω_ctcos(ω_mt-θ)+Bcosω_ct

＝Bcosω_ct[1+A/Bcos(ω_mt+θ)]，(5)

由式(5)可见，经过式(5)的进一步处理，能完全消除定向误差点，使得到的测试信号V5的外部包络相位即包含有相对方位角θ的信息，使对无线电罗盘的测试更加准确。

S104：数模转换测试信号，得到测试模拟信号，向无线电罗盘的无线电输入接口输出测试模拟信号。

数模转换输出接口对该测试信号进行D/A转换，得到测试模拟信号，将该测试模拟信号输入至无线电罗盘的无线电输入接口输出测试模拟信号。无线电罗盘即可根据当前的测试模拟信号进行方位角指示，用户可根据无线电罗盘当前指示的方位角与预设的所述方位角的一致性而判断当前无线电罗盘的精确度，实现无线电罗盘的测试。

由上可见，应用本实施例技术方案，由于本实施例在对无线电罗盘进行测试时，具体是根据实时采集被测试无线电罗盘发出的参考信号获得的数字化的正弦参考信号、余弦参考信号，将实时采集获得的正弦参考信号、余弦参考信号输入至测试系统，测试系统对各实时采集获得的正弦参考信号、余弦参考信号进行实时的数字信号处理，得到数字化的测试数字信号，数模转换接口对该测试数字信号进行数模转换后输入至被测试的无线电罗盘的无线信号输入端，以供无线电罗盘根据收到的无线电信号而指示，测试人员根据无线电罗盘的指示与预设方位角的一致性而确定该被测试无线电罗盘的精确度，实现对无线电罗盘的测试。

在本实施例中，由于测试信号根据实时采集被测试无线电罗盘发出的参考信号获得的数字化的正弦参考信号、余弦参考信号获得，其完全跟随了无线电罗盘发出的射频信号的变化，即使无线电罗盘在工作工程中发生了延迟或者抖动，采用本实施例技术方案测试方法仍然能够完全跟随无线电罗盘的延迟以及抖动，使对无线电罗盘的测试的精度更高，更符合实际情况。

其相对于以下技术方案：根据无线电罗盘发送的正弦射频信号、余弦射频信号的频率，另外生成一频率与正弦射频信号、余弦射频信号的频率相等的数字信号来模拟罗盘发送的正弦射频信号、余弦射频信号，再根据该数字信号进行相应的数字化运算得到测试信号，采用该技术方案至少存在以下的不足：当罗盘由于其设定或者偶发性地发生延迟或者倒相时，采用该技术方案无法跟踪该延迟以及倒相的情况，此时会出现测试不准确。而采用本实施例技术方案能避免上述的问题，且测试系统设置方便简单易于实现。

另外，采用本实施例测试方案得到的测试信号为直接输入至无线电罗盘的无线电输入接口的信号，在测试时，无需额外连接航空器的组合型天线即可对无线电罗盘进行测试，测试线路连接更加简便，测试仪器更少，使测试更加方便，且测试不受天线性能影响，对无线电罗盘的测试更加精确。

作为本实施例的示意，在本实施例中可以在一元件可编程逻辑闸阵列Field Programmable Gate Array，简称FPGA)上实现本实施例，FPGA的第一模数转换接口、第二模数转换接口，分别采集被测试无线电罗盘发出的正弦参考信号、余弦参考信号，获得数字的正弦参考信号、余弦参考信号，在FPGA内烧入预设好的程序代码，使FPGA按照预设的程序执行对正弦参考信号、余弦参考信号的数字信号处理，在处理后由FPGA的数模转换输出接口对测试数字信号进行数模转换后输入至被测试无线电罗盘的无线电信号输入接口，即可进行测试。其相对于现有技术而言，本实施例方案的实施更有利于测试设备小型化以及测试设备可移植性更强，维护更加简便，降低了测试设备的硬件成本。

实施例2：

图3为本实施例提供的一种无线电罗盘测试系统结构示意图，参见图3所示，该系统主要包括：

第一模数转换接口3011，用于实时采集无线电罗盘设备输出的正弦参考信号，将实施采集获取的所述正弦参考信号实时输入至所述第一乘法单元3021；

第二模数转换接口3012，用于实时采集无线电罗盘设备输出的余弦参考信号，将实施采集获取的所述余弦参考信号实时输入至所述第二乘法单元3022；

第一乘法单元3021，用于将各实时采集获得的所述正弦参考信号与方位角正弦信号相乘，得到第一移频信号，所述方位角正弦信号根据预设的方位角生成获得；

第二乘法单元3022，用于将各实时采集所述余弦参考信号与所述方位角余弦信号相乘，得到第二移频信号，所述方位角余弦信号根据所述方位角生成获得；

第一叠加单元303，用于叠加所述第一移频信号、第二移频信号，得到基带信号；

上变频调制单元304，用于对所述基带信号进行上变频调制，得到测试信号，

数模转换输出接口305，用于数模转换所述测试信号得到测试模拟信号，向所述无线电罗盘的无线电输入接口输出所述测试模拟信号，以供无线电罗盘根据所述测试模拟信号进行方位角指示，以判断所述无线电罗盘指示的方位是否与预设的所述方位角相一致。

作为本实施例的示意，本实施例的上变频调制单元304包括：

直接数字频率合成单元3041，用于根据预设的地面电台载波信号频率，生成该余弦载波信号，

上变频单元3042(数字上变频，英文Digital Up Converter，简称DUC)，用于使所述余弦载波信号与所述基带信号相乘，以对所述基带信号进行上变频调制，得到调制信号；

调幅单元3043，用于将所述余弦载波信号与设定的幅度参数相乘，得到余弦载波信号；

第二叠加单元3044，用于将所述余弦载波信号与设定的幅度参数相乘进行调幅，得到调幅后的余弦载波信号。

各部件的工作原理以及有益效果可以但不限于参见实施例1中的描述。

作为本实施例的示意，参见图2所示意，可以但不限于在一FPGA上实现本实施例的无线电罗盘测试系统。

通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到各实施方式可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现，当然也可以通过硬件。基于这样的理解，上述技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品可以存储在计算机可读存储介质中，如ROM/RAM、磁碟、光盘等，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行各个实施例或者实施例的某些部分所述的方法。

以上所述的实施方式，并不构成对该技术方案保护范围的限定。任何在上述实施方式的精神和原则之内所作的修改、等同替换和改进等，均应包含在该技术方案的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种无线电罗盘的测试方法，其特征是，包括：

分别实时采集无线电罗盘设备输出的正弦参考信号、余弦参考信号，

将各实时采集获得的所述正弦参考信号分别与方位角正弦信号相乘，得到第一移频信号，将各实时采集获得的所述余弦参考信号分别与方位角余弦信号相乘，得到第二移频信号，所述方位角正弦信号、方位角余弦信号分别根据预设的方位角生成获得；

叠加所述第一移频信号、第二移频信号，得到基带信号，

对所述基带信号进行上变频调制，得到测试信号；

数模转换所述测试信号，得到测试模拟信号，向所述无线电罗盘的无线电输入接口输出所述测试模拟信号，以供所述无线电罗盘根据所述测试模拟信号进行方位角指示，以判断所述无线电罗盘指示的方位角是否与预设的所述方位角相一致。

2.根据权利要求1所述的无线电罗盘的测试方法，其特征是，

对所述基带信号进行上变频调制，得到测试信号，包括：

根据预设的地面电台载波信号频率，生成一余弦载波信号，

使所述余弦载波信号与所述基带信号相乘，得到调制信号，

将所述余弦载波信号与设定的幅度参数相乘进行调幅，得到调幅后的余弦载波信号；

叠加调幅后的所述余弦载波信号以及所述调制信号，即得所述测试信号。

3.根据权利要求2所述的无线电罗盘的测试方法，其特征是，

直接数字频率合成单元根据所述地面电台载波信号频率，生成所述余弦载波信号，将所述余弦载波信号输入至上变频单元；

所述上变频单元使所述余弦载波信号与所述基带信号相乘，得到调制信号，

调幅单元将所述余弦载波信号与设定的幅度参数相乘进行调幅，得到调幅后的余弦载波信号；

叠加单元叠加调幅后的所述余弦载波信号以及所述调制信号，得到所述测试信号。

4.一种无线电罗盘测试系统，其特征是，包括：

第一模数转换接口，用于实时采集无线电罗盘设备输出的正弦参考信号，

第二模数转换接口，用于实时采集无线电罗盘设备输出的余弦参考信号，

第一乘法单元，用于将各实时采集获得的所述正弦参考信号与方位角正弦信号相乘，得到第一移频信号，所述方位角正弦信号根据预设的方位角生成获得；

第二乘法单元，用于将各实时采集获得的所述余弦参考信号与所述方位角余弦信号相乘，得到第二移频信号，所述方位角余弦信号根据所述方位角生成获得；

第一叠加单元，用于叠加所述第一移频信号、第二移频信号，得到基带信号；

上变频调制单元，用于对所述基带信号进行上变频调制，得到测试信号，

数模转换输出接口，用于数模转换所述测试信号得到测试模拟信号，向所述无线电罗盘的无线电输入接口输出所述测试模拟信号，以供无线电罗盘根据所述测试模拟信号进行方位角指示，以判断所述无线电罗盘指示的方位是否与预设的所述方位角相一致。

5.根据权利要求4所述的无线电罗盘测试系统，其特征是，

所述上变频调制单元包括：

直接数字频率合成单元，用于根据预设的地面电台载波信号频率，生成一余弦载波信号，

上变频单元，用于使所述余弦载波信号与所述基带信号相乘，得到调制信号；

调幅单元，用于将所述余弦载波信号与设定的幅度参数相乘进行调幅，得到调幅后的余弦载波信号；

第二叠加单元，用于叠加调幅后的所述余弦载波信号以及所述调制信号，得到所述测试信号。