CN105513305A - 一种taws模块仿真测试平台 - Google Patents

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王匀
张明伟
陈培英
章昆
金艳平
王蓓蓓
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    • G08—SIGNALLING
    • G08B—SIGNALLING OR CALLING SYSTEMS; ORDER TELEGRAPHS; ALARM SYSTEMS
    • G08B29/00—Checking or monitoring of signalling or alarm systems; Prevention or correction of operating errors, e.g. preventing unauthorised operation
    • G08B29/12—Checking intermittently signalling or alarm systems
    • G08B29/126—Checking intermittently signalling or alarm systems of annunciator circuits

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Abstract

本发明公开一种TAWS模块仿真测试平台，属于仿真测试技术领域。该TAWS模块仿真测试平台结合地形高程数据，通过软件模拟飞机传感器和相关系统的数据输入，为TAWS模块提供必要的信息输入，并记录和验证TAWS模块的告警输出信息。本发明功能完整、结构简单，具有良好的操作性和可配置性。

Description

一种TAWS模块仿真测试平台
技术领域
本发明属于仿真测试技术领域。
背景技术
地形提示与警告系统(TAWS：Terrainawarenessandwarningsystem)在飞机处于不安全的近地飞行状态时，向机组人员提供听觉和视觉告警，以使飞行员意识到飞机所处的危险状态并立即采取纠正措施，使飞机脱离不安全的近地飞行状态，防止因疏忽大意而导致的可控飞行撞地事故。TAWS是保障飞行安全的一种机载设备。
中国民航总局颁布了标准CTSO-C151b《地形提示与警告系统》，标准规定了地形提示与警告系统A类设备和B类设备所需满足的要求。其中，地形提示与警告系统A类设备功能主要包括：近地告警功能模式(GPWS)1-5、高度报出、前视地形回避(FTLA)、过早下降告警(PDA)以及地形显示。
故，基于TAWS的发展需求，需要提供一种仿真测试平台以配合TAWS模块的研制工作。
发明内容
本发明的目的在于提供一套TAWS模块仿真测试平台及仿真方法，模拟飞机传感器和相关系统的数据输入，为TAWS模块提供必要的信息输入，并记录和验证TAWS模块的告警输出信息。
为达到上述目的，本发明可采用如下技术方案：
一种TAWS模块仿真测试平台，包括仿真测试主机以及连接仿真测试主机的TAWS模块；仿真测试主机中内置有仿真测试模块，包括人机交互层、应用处理层、通信控制层和传输设备层；其中，人机交互层实现操作输入、仿真测试数据显示、TAWS反馈的地形显示、TAWS反馈的声音信息的输出；应用处理层实现测试剧本的解析、各类数据的仿真、TAWS反馈信息的处理；通信控制层根据ICD进行各类数据的转换输出和接收处理；传输设备层通过串口通信卡实现与TAWS模块的物理连接，实现数据信息传输功能。
与现有技术相比，本发明提供一套TAWS模块仿真测试平台及仿真方法，模拟飞机传感器和相关系统的数据输入，为TAWS模块提供必要的信息输入，并记录和验证TAWS模块的告警输出信息。并能够结合地形高程数据，可实时生成TAWS模块需要的外部输入数据，功能完整；结构简单，通过人机交互界面提供良好的操作性；具有良好的可配置性，可满足CTSO-C151b《地形提示与警告系统》标准规定的A类设备功能测试的需要。
附图说明
图1是典型近地告警系统的系统结构图。
图2为本发明TAWS模块仿真测试平台的结构图。
图3为本发明中仿真测试模块的结构示意图。
图4为本发明中仿真数据生成处理流程图。
图5为本发明中TAWS声光告警信息和地形显示处理流程图。
具体实施方式
本发明的目的在于提供一套TAWS模块仿真测试平台及仿真方法，模拟飞机传感器和相关系统的数据输入，为TAWS模块提供必要的信息输入，并记录和验证TAWS模块的告警输出信息。
典型的近地告警系统由飞机传感器信息采集、综合控制模块、显示器、声光告警设施和TAWS模块构成，如图1所示，其中右下角为TAWS模块。本发明的目的在于模拟外部环境并模仿“综合控制模块”与其进行数据交互。
本发明通过串行通信接口与TAWS模块进行数据传输，数据通信协议由实际的ICD(接口控制文档)定义。
本发明模拟飞机传感器数据、离散信号、GPS信息等，通过串口输出给TAWS模块，并接收TAWS模块的输出信息，这些功能通过运行在仿真测试平台的应用软件来实现。仿真测试平台的系统结构如图2所示，包括仿真测试主机以及连接仿真测试主机的TAWS模块；
如图3所示，仿真测试主机中内置有仿真测试模块，包括人机交互层、应用处理层、通信控制层和传输设备层；
其中，人机交互层实现操作输入、仿真测试数据显示、TAWS反馈的地形显示、TAWS反馈的声音信息的输出；
应用处理层实现测试剧本的解析、各类数据的仿真、TAWS反馈信息的处理；
通信控制层根据ICD进行各类数据的转换输出和接收处理；
传输设备层通过串口通信卡实现与TAWS模块的物理连接，实现数据信息传输功能。
仿真测试模块需要通过上述剧本文件进行初始化。剧本文件主要定义了三类数据：参考点、导航点、航路点。
参考点(类型为POINT1)通过经纬度指定一个确定的位置点，定义的信息包括该点的名称和经纬度信息。
导航点(类型为POINT2)通过提供与参考点的方位角和相对距离来确定位置，定义的信息包括该点名称、参考点的名称、相对于参考点的方位角、距离和该点的海拔高度。
航路点(类型为ROUTE)用于设定飞行器的飞行轨迹和状态，定义的信息包括导航点名称、海拔高度、空速、真航向。
仿真测试剧本解析模块负责剧本文件的解析。首先读取参考点信息，再根据参考点计算获得导航点的位置信息，最后生成一组包含空间位置和飞行状态信息的航路点数据。
所述人机交互层包括图形操作界面模块和音频播放模块；图形操作界面模块实现仿真剧本的加载、仿真测试状态的显示、人工干预信息的输入、TAWS反馈的地形显示信息的输出；音频播放模块实现预定义告警音频文件的播放，通过扬声器输出。
所述应用处理层包括仿真测试剧本解析模块、飞行器姿态和轨迹数据仿真模块、离散信号数据仿真模块、无线电高度数据仿真模块、大气数据仿真模块和TAWS输出信息解析处理模块。
如图4所示，通过数据流图的方式展示了实时仿真数据的产生过程。
仿真测试剧本解析模块通过读取和解析剧本文件，获得飞行器的初始空间位置和速度信息，同时获得导航点的信息；解析后获得初始位置和姿态数据，以及航路点数据。
飞行器姿态和轨迹数据仿真模块进行周期性的计算，获得飞行器的空间位置和姿态信息，包括：GPS位置、海拔高度、速度、航向、俯仰角、倾转角，以及位置和姿态的变化信息。飞行器姿态和轨迹数据仿真模块以飞行器的初始位置和姿态数据为基础，引导飞行器向下一个航路点运动，并定时通过飞行器运动方程获得飞行器的空间位置和姿态数据。另外，飞行器姿态和轨迹数据仿真模块可以通过人机交互输入获得人工干预数据，影响姿态数据的计算。
离散信号数据仿真模块根据位置、高度、速度，以及导航状态信息，自动计算起落架和襟翼状态数据，包括模拟飞机起落架的收放状态，襟翼的收放角度。
无线电高度数据仿真模块用以根据当前GPS位置信息，结合预存储的地形数据，实时计算无线电高度。首先根据飞行器位置信息结合地形数据获得当前位置的地形高程数据，再根据当前高度计算飞行器与地面的高度差，获得无线电高度数据。
大气数据仿真模块根据GPS高度、速度信息，结合预置的大气条件，实时计算飞行器的气压高度和空速。大气数据仿真模块根据预设的大气状态，通过压高公式生成气压高度数据。同时，结和预设的大气状态和当前高度可计算获得空速数据
TAWS输出信息解析处理模块接收来自TAWS模块的地形显示信息和告警状态信息，经处理后提供给人机交互层进行输出。
仿真测试模块通过定时调用飞行器姿态和轨迹数据仿真模块、无线电高度数据仿真模块、大气数据仿真模块、离散信号数据仿真模块生成下列实时仿真数据：GPS位置、高度、飞行器姿态、无线电高度、气压高度、空速、起落架收放状态、襟翼收放角度等。
通信控制层包括串口数据发送模块和串口数据接收模块；串口数据发送模块将数据通过串口通信卡发送给TAWS模块；串口数据接收模块通过串口通信卡接收来自TAWS模块的数据，并把接收的数据提交给TAWS输出信息解析处理模块。
如图5所示，通过数据流图的方式展示了TAWS声光告警信息和地形显示数据的处理过程。
串口数据接收模块接收来自TAWS模块的TAWS告警信息，经由TAWS输出信息解析处理模块处理后获得告警类别和状态信息。音频播放模块根据告警类别和状态，决定是否以播放以及播放何种音频文件。
串口数据接收模块接收来自TAWS模块的TAWS告警信息，经由TAWS输出信息解析处理模块处理后获得视觉告警信息。图形操作界面模块通过视觉控件显示不同类型的视觉告警信息。
串口数据接收模块接收来自TAWS模块的TAWS地形显示数据，经TAWS输出信息解析处理模块转换为位图数据，再通过图形操作界面模块以绘图方式显示输出。
综上所述，本发明具有以下优点：
结合地形高程数据，可实时生成TAWS模块需要的外部输入数据，功能完整；
结构简单，通过人机交互界面提供良好的操作性；
具有良好的可配置性，可满足CTSO-C151b《地形提示与警告系统》标准规定的A类设备功能测试的需要。
另外，本发明的具体实现方法和途径很多，以上所述仅是本发明的优选实施方式。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。本实施例中未明确的各组成部分均可用现有技术加以实现。

Claims (4)

1.一种TAWS模块仿真测试平台，其特征在于，包括仿真测试主机以及连接仿真测试主机的TAWS模块；
仿真测试主机中内置有仿真测试模块，包括人机交互层、应用处理层、通信控制层和传输设备层；
其中，人机交互层实现操作输入、仿真测试数据显示、TAWS反馈的地形显示、TAWS反馈的声音信息的输出；
应用处理层实现测试剧本的解析、各类数据的仿真、TAWS反馈信息的处理；
通信控制层根据ICD进行各类数据的转换输出和接收处理；
传输设备层通过串口通信卡实现与TAWS模块的物理连接，实现数据信息传输功能。
2.根据权利要求1所述的TAWS模块仿真测试平台，其特征在于：所述人机交互层包括图形操作界面模块和音频播放模块；图形操作界面模块实现仿真剧本的加载、仿真测试状态的显示、人工干预信息的输入、TAWS反馈的地形显示信息的输出；音频播放模块实现预定义告警音频文件的播放，通过扬声器输出。
3.根据权利要求1或2所述的TAWS模块仿真测试平台，其特征在于：所述应用处理层包括仿真测试剧本解析模块、飞行器姿态和轨迹数据仿真模块、离散信号数据仿真模块、无线电高度数据仿真模块、大气数据仿真模块和TAWS输出信息解析处理模块；
仿真测试剧本解析模块通过读取和解析剧本文件，获得飞行器的初始空间位置和速度信息，同时获得导航点的信息；
飞行器姿态和轨迹数据仿真模块进行周期性的计算，获得飞行器的空间位置和姿态信息，包括：GPS位置、海拔高度、速度、航向、俯仰角、倾转角，以及位置和姿态的变化信息；
离散信号数据仿真模块用以模拟飞机起落架的收放状态，襟翼的收放角度；
无线电高度数据仿真模块用以根据当前GPS位置信息，结合预存储的地形数据，实时计算无线电高度；
大气数据仿真模块根据GPS高度、速度信息，结合预置的大气条件，实时计算飞行器的气压高度和空速；
TAWS输出信息解析处理模块接收来自TAWS模块的地形显示信息和告警状态信息，经处理后提供给人机交互层进行输出。
4.根据权利要求1或2所述的TAWS模块仿真测试平台，其特征在于：通信控制层包括串口数据发送模块和串口数据接收模块；
串口数据发送模块将数据通过串口通信卡发送给TAWS模块；
串口数据接收模块通过串口通信卡接收来自TAWS模块的数据，并把接收的数据提交给TAWS输出信息解析处理模块。
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