CN104236500A - 直升机机载高度表、速度表校准装置 - Google Patents
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Abstract
直升机机载高度表、速度表校准装置，属于航空航天领域，本发明为解决现有直升机机载高度速度校准设备成本高，不能普及的问题。本发明包括信号发射系统、回波信号接收系统、信号处理系统、天线系统、收发开关、本振和同步器；信号发射系统包括功放、调制器和电源；回波信号接收系统包括功放和混频、中放和带通滤波器；信号处理系统包括信号处理单元和通信接口；天线系统包括收发天线；本振输出原始信号经调制后通过收发天线辐射到空间，并回收目标反射的回波脉冲信号；调制后的原始信号和回波脉冲信号同时送入功放和混频，获得IF中频信号，取出差频信号。经中频放大、带通滤波器滤波，由信号处理系统获得直升机的飞行速度、飞行高度参数。
Description
技术领域
本发明涉及一种校准装置，属于航空航天领域。
背景技术
飞行速度和飞行高度是直升机飞行时的十分重要的参数指标。对于机组人员而言，为了控制直升机的飞行姿态，避免低速飞行时失去控制或高速飞行时防止飞行结构强度以及空气动力的超负荷，必须精确的测量直升机的飞行速度和飞行高度。对于地面人员而言，通过对其飞行参数和方位的监测，可以进行相应的指挥调度或目标跟踪等。目前，机载型直升机空速测试技术主要以旋转式结构为主，高度测量以振筒式压力传感器居多，结构复杂，需要定期进行校准维护。国内的直升机空速和高度校准设备成品较少，并且其精度和稳定性也不高，而进口的相关校准仪器成本很高，造价昂贵，校准费用巨大，以至于许多民用直升机取消空速测试系统的安装于校准，降低了直升机的安全系数和综合性能指标。
发明内容
本发明目的是为了解决现有直升机机载高度速度校准设备成本高，不能普及的问题，提供了一种直升机机载高度表、速度表校准装置。
本发明所述直升机机载高度表、速度表校准装置，它包括信号发射系统、回波信号接收系统、信号处理系统、天线系统、收发开关、本振和同步器；
信号发射系统包括功放、调制器和电源；
回波信号接收系统包括功放和混频、中放和带通滤波器；
信号处理系统包括信号处理单元和通信接口；
天线系统包括收发天线；
本振的原始信号输出端分别与功放的原始信号输入端、同步器的原始信号输入端、功放和混频的原始信号输入端和中放的原始信号输入端相连；
同步器的同步信号输出端分别与调制器的同步原始信号输入端、中放的同步原始信号输入端和信号处理单元的同步原始信号输入端相连；
电源为调制器提供工作电源；调制器的已调制高频脉冲发射信号输出端与功放的输入端相连；功放的放大的已调制高频脉冲发射信号通过收发天线辐射到空间，并回收目标反射的回波脉冲信号；
功放的回波脉冲信号输出端与功放和混频的回波脉冲信号输入端相连；功放和混频的差频信号输出端与中放的差频信号输入端相连；中放的放大信号输出端与带通滤波器的输入端相连；带通滤波器的滤波放大后的差频信号输出端与信号处理单元的信号输入端相连；信号处理单元的速度及高度信号输出端与通信接口的输入端相连。
本发明的优点：本发明装置从地面检测的角度出发，拟采用有源型目标定位方式。直升机处于停飞状态完成测试。飞机处于停飞状态，但机载仪表处于工作状态，其测距测速原理与机载雷达一致。利用线性调频连续波雷达体制，利用测量回波信号相对于发射信号的频率差的方法来测定目标距离，并利用多普勒效应，测量目标的径向速度。最后通过对固定目标定距、运动目标测速实验为直升机的机载高度表和速度表的准确性提供理论支持。
本发明装置从降低成本角度出发，根据机载仪表的测量原理，产生模拟回波信号，在直升机停飞状态下，即可完成直升机高度和速度的校准。既降低成本又缩短校准时间，有很强的实用价值。
附图说明
图1是本发明所述直升机机载高度表、速度表校准装置的检测系统框图；
图2是信号处理系统框图。
具体实施方式
具体实施方式一：下面结合图1说明本实施方式，本实施方式所述直升机机载高度表、速度表校准装置，它包括信号发射系统1、回波信号接收系统2、信号处理系统3、天线系统4、收发开关5、本振6和同步器7；
信号发射系统1包括功放101、调制器102和电源103；
回波信号接收系统2包括功放和混频201、中放202和带通滤波器203；
信号处理系统3包括信号处理单元301和通信接口302；
天线系统4包括收发天线401；
本振6的原始信号输出端分别与功放101的原始信号输入端、同步器7的原始信号输入端、功放和混频201的原始信号输入端和中放202的原始信号输入端相连；
同步器7的同步信号输出端分别与调制器102的同步原始信号输入端、中放202的同步原始信号输入端和信号处理单元的同步原始信号输入端相连；
电源103为调制器102提供工作电源；调制器102的已调制高频脉冲发射信号输出端与功放101的输入端相连；功放101的放大的已调制高频脉冲发射信号通过收发天线401辐射到空间，并回收目标反射的回波脉冲信号；
功放101的回波脉冲信号输出端与功放和混频201的回波脉冲信号输入端相连；功放和混频201的差频信号输出端与中放202的差频信号输入端相连；中放202的放大信号输出端与带通滤波器203的输入端相连；带通滤波器203的滤波放大后的差频信号输出端与信号处理单元301的信号输入端相连；信号处理单元301的速度及高度信号输出端与通信接口302的输入端相连。
收发天线401采用雷达单个天线实现。
系统的原始信号是周期性的脉冲序列，为便于使信号发送到空间，在发射系统中需要利用该脉冲序列对超高频震荡器进行振幅调制，于是得到已调高频脉冲作为发射脉冲信号。收发开关5使雷达的单个天线可兼作发射和接收信号之用。发射脉冲经收发开关5由收发天线401辐射到空间。发射脉冲本身并不包含目标信息，它仅对目标进行探测和搜索。当发射脉冲碰到目标或其他反射体时既产生反射，少量的信号沿雷达方向返回并由雷达天线接收，这就是回波脉冲信号。回波脉冲信号由雷达进行检测，将发射脉冲信号和回收脉冲信号都送入功放和混频201，获得IF中频信号，取出差频信号(即多普勒频率)。差频信号经中频202放大、经带通滤波器203滤波，最终通过信号处理系统3可以获得直升机的飞行速度、飞行高度参数。
具体实施方式二：下面结合图2说明本实施方式，本实施方式对实施方式一作进一步说明，信号处理单元301包括A/D转换电路3011、输入控制面板3012、DSP3013、单片机3014、FLASH存储器3015和输出显示器3016；A/D转换电路3011接收带通滤波器203输出的滤波放大后的差频信号，A/D转换电路3011的数字信号输出端与DSP3013的差频信号输入端相连；DSP3013的数据存储输入输出端与FLASH存储器3015的数据存储输入输出端相连；DSP3013的数据通信端与单片机3014的数据通信端相连；单片机3014的外部指令输入端与输入控制面板3012的外部指令输出端相连；
通信接口302包括RS3232通信接口3021和遥控无线收发模块3022；RS3232通信接口3021的数据传输端与单片机3014的数据传输端相连；遥控无线收发模块3022的速度及高度数据传输端与单片机3014的速度及高度数据传输端相连。
DSP3013采用型号为TMS320C5402的数字信号处理器实现。
单片机3014采用型号为MSP430F449的单片机实现。
A/D转换电路3011接收带通滤波器203输出的滤波放大后的差频信号为模拟信号，将其转换为数字信号后发送给DSP3013处理，DSP3013负责算法、滤波和实时信号处理，获取直升机的飞行速度、飞行高度参数，单片机3014主要完成输入输出处理及和DSP3013的通信。直升机的飞行速度、飞行高度参数可以通过输出显示器3016显示，还可以通过RS3232通信接口3021或遥控无线收发模块3022实现与外部的数据通信。输入控制面板3012用于下达上述显示、外部通信命令。
Claims (5)
1.直升机机载高度表、速度表校准装置，其特征在于，它包括信号发射系统(1)、回波信号接收系统(2)、信号处理系统(3)、天线系统(4)、收发开关(5)、本振(6)和同步器(7)；
信号发射系统(1)包括功放(101)、调制器(102)和电源(103)；
回波信号接收系统(2)包括功放和混频(201)、中放(202)和带通滤波器(203)；
信号处理系统(3)包括信号处理单元(301)和通信接口(302)；
天线系统(4)包括收发天线(401)；
本振(6)的原始信号输出端分别与功放(101)的原始信号输入端、同步器(7)的原始信号输入端、功放和混频(201)的原始信号输入端和中放(202)的原始信号输入端相连；
同步器(7)的同步信号输出端分别与调制器(102)的同步原始信号输入端、中放(202)的同步原始信号输入端和信号处理单元的同步原始信号输入端相连；
电源(103)为调制器(102)提供工作电源；调制器(102)的已调制高频脉冲发射信号输出端与功放(101)的输入端相连；功放(101)的放大的已调制高频脉冲发射信号通过收发天线(401)辐射到空间，并回收目标反射的回波脉冲信号；
功放(101)的回波脉冲信号输出端与功放和混频(201)的回波脉冲信号输入端相连；功放和混频(201)的差频信号输出端与中放(202)的差频信号输入端相连；中放(202)的放大信号输出端与带通滤波器(203)的输入端相连；带通滤波器(203)的滤波放大后的差频信号输出端与信号处理单元(301)的信号输入端相连；信号处理单元(301)的速度及高度信号输出端与通信接口(302)的输入端相连。
2.根据权利要求1所述直升机机载高度表、速度表校准装置，其特征在于，收发天线(401)采用雷达单个天线实现。
3.根据权利要求1所述直升机机载高度表、速度表校准装置，其特征在于，信号处理单元(301)包括A/D转换电路(3011)、输入控制面板(3012)、DSP(3013)、单片机(3014)、FLASH存储器(3015)和输出显示器(3016)；A/D转换电路(3011)接收带通滤波器(203)输出的滤波放大后的差频信号，A/D转换电路(3011)的数字信号输出端与DSP(3013)的差频信号输入端相连；DSP(3013)的数据存储输入输出端与FLASH存储器(3015)的数据存储输入输出端相连；DSP(3013)的数据通信端与单片机(3014)的数据通信端相连；单片机(3014)的外部指令输入端与输入控制面板(3012)的外部指令输出端相连；
通信接口(302)包括RS3232通信接口(3021)和遥控无线收发模块(3022)；RS3232通信接口(3021)的数据传输端与单片机(3014)的数据传输端相连；遥控无线收发模块(3022)的速度及高度数据传输端与单片机(3014)的速度及高度数据传输端相连。
4.根据权利要求2所述直升机机载高度表、速度表校准装置，其特征在于，DSP(3013)采用型号为TMS320C5402的数字信号处理器实现。
5.根据权利要求2所述直升机机载高度表、速度表校准装置，其特征在于，单片机(3014)采用型号为MSP430F449的单片机实现。
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Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN105467158A (zh) * | 2015-12-28 | 2016-04-06 | 太原航空仪表有限公司 | 直升机机动飞行的空速修正方法 |
| CN105547328A (zh) * | 2015-12-14 | 2016-05-04 | 中航通飞华南飞机工业有限公司 | 一种无线电高度表指示器检测系统和检测方法 |
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2014
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