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一种机载防撞系统闭锁装置及方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种机载防撞系统闭锁装置及方法，该装置主要由FPGA芯片、放大电路、高通滤波电路、降压芯片和隔离芯片组成；该方法包括：当接收到防撞系统译码器输出的A/C模式或全呼叫模式P3触发信号后，输出A/C模式闭锁信号；而后在一定的时间范围内，若接收到防撞系统译码器输出的全呼叫模式P4触发信号，则不继续输出A/C模式闭锁信号，否则继续输出A/C模式闭锁信号。本发明能够根据需求调整机载防撞系统输出闭锁的提前量，调整输出闭锁信号滞后量值，灵活地解决了经过航电系统闭锁综合交联设备后与导航、雷达告警器等同频段其他航电子系统的闭锁问题，减小了射频干扰，提高了设备的加装适应性。

Description

一种机载防撞系统闭锁装置及方法
技术领域
本发明涉及飞机航电系统领域，尤其是涉及一种机载防撞系统闭锁装置及方法。
背景技术
飞机航电系统的稳定性和可靠性是至关重要的，而系统的抗干扰性能是系统可靠性的一个重要指标。航电系统设备从几MHz、几十MHz到GHz极都有而且存在几个子系统同频段的情况，会产生大量射频干扰。其中机载防撞系统与导航、雷达告警器等子系统的接收频率、发射频率处于同频段，会产生大量射频干扰。
机载防撞系统的A模式询问信号如图1所示。机载防撞系统的C模式询问信号如图2所示。而询问译码除了处理A、C模式询问译码还要进行A/S模式全呼叫译码、C/S模式全呼叫译码、仅A/S模式全呼叫译码、仅C/S模式全呼叫译码等。A/S模式全呼叫如图3所示。C/S模式全呼叫如图4所示。仅A/S模式全呼叫如图5所示。仅C/S模式全呼叫如图6所示。因为机载防撞系统具有S模式应答能力，对仅A/S模式全呼叫和仅C/S模式全呼叫不应答，而对A/S模式全呼叫和C/S模式全呼叫进行S模式应答，所以询问译码需要在判断有没有P4来进行A、C模式应答触发。应答编码收到应答触发才开始应答。而P3上升沿到P4上升沿的时间为2微秒，以至于A、C模式应答编码输出的闭锁提前射频信号最多1微秒。而机载防撞系统输出的闭锁信号经过航电系统闭锁综合交联设备，会造成导航、雷达告警器等子系统接收闭锁的时间延迟大概几百纳秒，另外导航、雷达告警器等子系统响应闭锁的时间接近一微秒，导致导航、雷达告警器等子系统接收到了机载防撞系统发射的A、C模式应答射频信号，产生了干扰，需要将闭锁信号提前射频信号输出的时间量增大，满足抗干扰的要求。
另外，不同飞机平台同频段设备处理方式不同，对机载防撞系统输出闭锁的提前量和滞后量需求不同。现有的机载防撞系统闭锁输出装置不能根据需求调整输出闭锁信号的提前量和滞后量。
发明内容
本发明的目的在于：针对现有技术存在的问题，提供一种机载防撞系统闭锁装置及方法，解决A、C模式应答编码时输出的闭锁提前射频信号不满足经过航电系统闭锁综合交联设备后闭锁导航、雷达告警器等同频段其他航电子系统的要求的问题。
本发明的发明目的通过以下技术方案来实现：
一种机载防撞系统闭锁装置，该装置包括：
FPGA芯片，用于接收处理输入闭锁信号和产生输出闭锁信号；
放大电路，用于放大输出闭锁信号；
高通滤波电路，用于对输入闭锁信号进行滤波；
降压芯片，用于降低输入闭锁信号的电压；
隔离芯片，用于降压芯片和FPGA芯片之间电平转换。
作为进一步的技术方案，该装置还包括耐压二极管，设置在外部输入输出端口处，用于闭锁装置输出输入的隔离处理。
作为进一步的技术方案，放大电路包括电阻R109、三极管Q1、二极管D62、电阻R110、电阻R111、三极管Q2和二极管D63，所述电阻R109连接在三极管Q1的基极，三极管Q1的集电极通过电阻R110连接到三极管Q2的基极，三极管Q1的发射极接地，所述二极管D62的正极连接三极管Q1的基极、负极连接三极管Q1的集电极，所述电阻R111连接在三极管Q2基极与发射极之间，所述二极管D63的正极连接三极管Q2的集电极、负极连接三极管Q2的基极。
一种机载防撞系统闭锁方法，该方法包括：
当接收到防撞系统译码器输出的A/C模式或全呼叫模式P3触发信号后，输出A/C模式闭锁信号；而后在一定的时间范围内，若接收到防撞系统译码器输出的全呼叫模式P4触发信号，则不继续输出A/C模式闭锁信号，否则继续输出A/C模式闭锁信号。
作为进一步的技术方案，该方法包括：在S模式应答时，调整输出闭锁的提前量为A微秒。
作为进一步的技术方案，该方法包括：在发送断续振荡和发射询问信号时，调整输出闭锁的提前量为A微秒。
作为进一步的技术方案，A微秒设置为2.2微秒。
作为进一步的技术方案，该方法包括：在发射询问、应答和断续振荡射频信号时，调整输出闭锁的滞后量为B微秒。
作为进一步的技术方案，B微秒设置为4微秒。
作为进一步的技术方案，调整输出的闭锁信号的前后沿。
与现有技术相比，本发明能够根据需求调整机载防撞系统输出闭锁的提前量(最大2.2微秒)，调整输出闭锁信号滞后量值(最大4微秒)，灵活地解决了经过航电系统闭锁综合交联设备后与导航、雷达告警器等同频段其他航电子系统的闭锁问题，减小了射频干扰，提高了设备的加装适应性。
附图说明
图1为A询问模式；
图2为C询问模式；
图3为A/S模式全呼叫；
图4为C/S模式全呼叫；
图5为仅A/S模式全呼叫；
图6为仅C/S模式全呼叫；
图7为闭锁电路的FPGA芯片部分电路图；
图8为闭锁电路其余部分电路图；
图9为调整通过BSJL_OUT端口输出的闭锁信号的前后沿的流程图；
图10为本发明的系统框图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。
实施例
本发明提供一种机载防撞系统闭锁装置，如图7～图10所示，该装置包括：FPGA芯片，用于接收处理输入闭锁信号和产生输出闭锁信号；放大电路，用于放大闭锁信号；高通滤波电路，用于对输入闭锁信号进行滤波；降压芯片，用于降低输入的闭锁信号的电压；隔离芯片，用于降压芯片和FPGA芯片之间电平转换。
放大电路包括电阻R109、三极管Q1、二极管D62、电阻R110、电阻R111、三极管Q2和二极管D63。电阻R109连接在三极管Q1的基极。三极管Q1的集电极通过电阻R110连接到三极管Q2的基极。三极管Q1的发射极接地。二极管D62的正极连接三极管Q1的基极、负极连接三极管Q1的集电极。电阻R111连接在三极管Q2基极与发射极之间。二极管D63的正极连接三极管Q2的集电极、负极连接三极管Q2的基极。各电阻的阻值均为10K欧姆。三极管Q1的型号为PMBT5551，三极管Q2的型号为PMBT5401。二极管都采用肖特基二极管。
该装置还包括耐压二极管，设置在外部输入输出端口(BSJL_INOUT端口)处，用于闭锁装置输出输入的隔离处理。在本实施例中，耐压二极管的正极通过两个并联的电阻R112和电阻R113与三极管Q2的集电极相连，负极连接BSJL_INOUT端口。电阻R112和电阻R113的阻值均为100欧姆。
高通滤波电路主要由电容C23和电阻R33组成。电容C23与电阻R33连接后再通过电阻R34接地。
耐压二极管的负极分别通过电阻R116、电阻R117、电阻R118、电阻R119、电阻R120接地。耐压二极管的负极还与二极管D121的负极连接，二极管D121的正极接地。
FPGA芯片的BSJL_OUT端口输出的闭锁信号(高电平)经过三极管Q1、三极管Q2导通，使得输出闭锁信号为28V(通过BSJL_INOUT端口输出到外部)，同时不从BS_IN端接收闭锁信号，完成机载防撞系统对外部设备的闭锁。该电路的三极管Q1、三极管Q2采用了PMBT5401开关三极管，开关速度最大300MHz，使得闭锁信号的输出延迟几乎为零。另外在三极管Q1、三极管Q2的BC极配置了肖特基二极管，使得三极管从导通快速进入截止，保持陡峭的脉冲沿，便于同频段设备的采集。该电路使用的二极管RGL41J，耐压高达几百V保护D64正极边的电路。
当外部输入的输入闭锁信号28V有效(也通过BSJL_INOUT端口输入)，则输入闭锁信号经过高通滤波电路和降压芯片DEI1054完成28V转5V后，经隔离芯片16245隔离后输入FPGA，通过FPGA的MQ_BS_IN端口给防撞系统的编码器，通过FPGA的MQ_BS_IN端口给防撞系统的译码器,完成外部设备对机载防撞系统的闭锁。
当FPGA接收到编码器的编码框架信号BMQ_AM时，将产生单独的内部闭锁信号给译码器，完成编码器对译码器的闭锁。
本发明还提供一种机载防撞系统闭锁方法，该方法基于FPGA实现能够根据需求增大机载防撞系统输出闭锁的提前量到A微秒(最大值为2.2微秒)，调整输出闭锁信号滞后量值到B微秒(最大值为4微秒)，其具体方法包括：
FPGA芯片通过P3_trig端口接收防撞系统译码器输出的A/C模式或全呼叫模式P3触发信号后，通过BSJL_OUT端口输出A/C模式闭锁信号(高电平有效)。然后，如果FPGA芯片在一定的时间范围内通过P4_trig端口接收到防撞系统译码器输出的全呼叫模式P4触发信号，则不继续输出A/C模式闭锁信号，如果没有接收到P4触发信号将继续输出A/C模式闭锁信号。
FPGA芯片通过s_trig端口接收防撞系统译码器输出的s模式触发信号后到发送应答信号的时间大约为128微秒，S模式应答有足够的时间调整输出闭锁的提前量2.2微秒。
FPGA通过squiter_trig端口接收防撞系统断续振荡触发信号后发送断续振荡是主动发送。另外FPGA发射询问信号也是主动发射。因此，FPGA有足够的时间调整输出闭锁的提前量2.2微秒。
因为机载防撞系统在发射询问、应答和断续振荡射频信号时都是主动发射，因此有足够的时间调整输出闭锁的滞后量4微秒。
综上所述，实现了能够增大机载防撞系统输出闭锁的提前量到2.2微秒，滞后量到4微秒。
FPGA通过422串口读取配置信息，调整通过BSJL_OUT端口输出的闭锁信号(高电平有效)的前后沿，流程图如图9所示：判断标识头并读取配置信息，若第3字节第8位为0，则表示调整的是提前量，若第3字节第8位为1，则表示调整的是滞后量；然后判断第3字节第4到7位的值是1～7中的那个数字，若是1则表示对应调整常规模式前沿，若是2则表示对应调整常规模式后沿，若是3则表示对应S模式前沿，若是4则表示对应调整S模式后沿，若是5则表示对应调整断续振荡前沿，若是6则表示对应调整断续振荡后沿。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，应当指出的是，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种机载防撞系统闭锁装置，其特征在于，该装置包括：
FPGA芯片，用于接收处理输入闭锁信号和产生输出闭锁信号；
放大电路，用于放大输出闭锁信号；
高通滤波电路，用于对输入闭锁信号进行滤波；
降压芯片，用于降低输入闭锁信号的电压；
隔离芯片，用于降压芯片和FPGA芯片之间电平转换。
2.根据权利要求1所述的机载防撞系统闭锁装置，其特征在于，该装置还包括耐压二极管，设置在外部输入输出端口处，用于闭锁装置输出输入的隔离处理。
3.根据权利要求1所述的机载防撞系统闭锁装置，其特征在于，放大电路包括电阻R109、三极管Q1、二极管D62、电阻R110、电阻R111、三极管Q2和二极管D63，所述电阻R109连接在三极管Q1的基极，三极管Q1的集电极通过电阻R110连接到三极管Q2的基极，三极管Q1的发射极接地，所述二极管D62的正极连接三极管Q1的基极、负极连接三极管Q1的集电极，所述电阻R111连接在三极管Q2基极与发射极之间，所述二极管D63的正极连接三极管Q2的集电极、负极连接三极管Q2的基极。
4.一种机载防撞系统闭锁方法，其特征在于，该方法包括：
当接收到防撞系统译码器输出的A/C模式或全呼叫模式P3触发信号后，输出A/C模式闭锁信号；而后在一定的时间范围内，若接收到防撞系统译码器输出的全呼叫模式P4触发信号，则不继续输出A/C模式闭锁信号，否则继续输出A/C模式闭锁信号。
5.根据权利要求4所述的机载防撞系统闭锁方法，其特征在于，该方法包括：在S模式应答时，调整输出闭锁的提前量为A微秒。
6.根据权利要求4所述的机载防撞系统闭锁方法，其特征在于，该方法包括：在发送断续振荡和发射询问信号时，调整输出闭锁的提前量为A微秒。
7.根据权利要求5或6所述的机载防撞系统闭锁方法，其特征在于，A微秒设置为2.2微秒。
8.根据权利要求4所述的机载防撞系统闭锁方法，其特征在于，该方法包括：在发射询问、应答和断续振荡射频信号时，调整输出闭锁的滞后量为B微秒。
9.根据权利要求8所述的机载防撞系统闭锁方法，其特征在于，B微秒设置为4微秒。
10.根据权利要求4所述的机载防撞系统闭锁方法，其特征在于，调整输出的闭锁信号的前后沿。
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