CN106707857B - 一种航空电子系统试验构型智能控制系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种航空电子系统试验构型智能控制系统，包括：客户端、服务器、配线设备和配电PLC；客户端可通信地与服务器连接；服务器通过以太网分别与客户端、配线设备和配电PLC连接，通过中间件接收客户端发起的控制指令，同时反馈状态，通过以太网控制配线设备和配电PLC执行试验构型控制指令，同时接收反馈状态；配线设备通过以太网与服务器连接，接收服务器下发的控制指令，执行相应的航电网络变换操作，同时反馈状态。本发明能够解决航空电子系统试验构型控制智能化、自动化的问题，能够大大降低操作复杂度，有效地提高试验效率。

Description

一种航空电子系统试验构型智能控制系统

技术领域

本发明涉及飞机航空电子系统地面试验领域，尤其涉及一种航空电子系统试验构型智能控制系统。

背景技术

现代飞机航电系统已经进入高度模块化、综合化的时代，航电系统的试验技术已成为航电系统研制的关键技术。在大型航电试验中，既涉及到各种信号在真件和仿真件之间切换，又涉及到对参试设备的电源通道控制的频繁操作，且使用场景复杂，系统硬线连接关系复杂，配线关系灵活多变，因此对配线和配电操作的正确性、安全性、完整性要求很高，需要实现航电系统试验构型的灵活管理，有必要深入研究航电系统试验构型的动态控制技术，研制智能化的配线和配电控制系统。

以往在航空电子系统地面试验中试验构型的控制主要包括：通过插拔连接器或者手工修改接线端子连接来改变航电总线的接线关系，从而实现总线信号的切换；通过手工拨动电源开关实现电源通道控制，从而实现航空电子设备的上下电。这种试验构型控制方法的缺点是效率低，不利于自动化测试，同时也可能引入人为的操作失误，带来对设备和人员的一些安全隐患。本发明采用网络技术、中间件技术和可编程逻辑电路技术实现一种航空电子系统试验构型智能控制系统，该系统能够解决航空电子系统试验构型控制智能化、自动化的问题，能够大大降低试验操作的复杂度，提高准确性和安全性，有效地提高试验效率。

发明内容

本发明提出一种航空电子系统试验构型智能控制系统，能够解决航空电子系统地面试验中试验构型控制智能化、自动化的问题，能够大大降低试验操作的复杂度，提高准确性和安全性，有效地提高试验效率。

本发明采取的技术方案为：一种航空电子系统试验构型智能控制系统，包括客户端101、服务器102、配线设备103和配电PLC(可编程逻辑控制器)104；所述客户端(101)通过以太网与服务器(102)连接，通过中间件通信；服务器(102)通过以太网分别与配线设备(103)、配电PLC(104)连接，通过UDP(用户数据报协议)分别与配线设备(103)、配电PLC(104)通信。

上述配线设备(103)包括供电单元201、第一网络芯片控制器202、第二网络芯片控制器203、网络芯片204、程序下载接口205、配置接口206、拨码开关207、设备ID设置接口208、核心处理板209、高密连接器210、接口板211；供电单元(201)为第一网络芯片控制器(202)、第二网络芯片控制器(203)和核心处理板(209)供电，核心处理板(209)通过网络芯片(204)连接第一网络芯片控制器(202)、第二网络芯片控制器(203)，核心处理板(209)设有程序下载接口(205)、配置接口(206)、拨码开关(207)、设备ID设置接口(208)，接口板(211)通过高密连接器(210)与核心处理板(209)连接。

航空电子系统试验构型控制信息从客户端(101)提供的人机接口输入，客户端(101)通过中间件将控制命令从以太网中传递至配线设备(103)和配电PLC(104)，配线设备(103)响应控制信息，并完成航电总线连接关系变换，从而实现航电网络变换，配电PLC(104)响应控制信息，并完成设备供配电操作，从而实现参试航电设备的智能上下电。

客户端(101)能够显示试验构型控制指令执行的反馈信息及当前航电试验构型状态。配线设备(103)执行航电网络变换指令后将执行状态回报至服务器(102)，服务器(102)通过以太网将状态回报传递至客户端(101)；配电PLC(104)执行供配电指令后将执行状态回报至服务器(102)，服务器(102)通过以太网将状态回报传递至客户端(101)。

本发明提供的航空电子系统试验构型智能控制系统，具有以下有益效果：通过客户端软件的方式控制航电网络的自动变换，同时通过软件的方式自动控制参试航电设备的电源通道上下电。该系统提供的脚本控制接口支持测试用例程序的函数调用，从而支持航空电子系统的自动化测试，同时也体现了航电试验构型的智能化；该系统能有效解决由于人工插拔航空连接器或接线端子可能引入的误操作，保证了操作的正确性和有效性；该系统的自动化和智能化控制能够大大提高航空电子系统地面试验的效率。

附图说明

图1是本发明系统架构示意图，图中101：客户端、102：服务器、103：配线设备、104：配电PLC；

图2是本发明提供的配线设备原理图，图中201：供电单元、202：第一网络芯片控制器、203：第二网络芯片控制器、204：网络芯片、205：程序下载接口、206：配置接口、207：拨码开关、208：设备ID设置接口、209：核心处理板、210：高密连接器，211：接口板；

图3是本发明提供真件和仿真件信号在配线设备(103)中切换的原理图，图中K1和K2为继电器开关；

图4是本发明提供旁路采集功能在配线设备中实现的原理图，图中K1、K2为继电器开关；

具体实施方式

下面结合说明书附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明提供一种航空电子系统试验构型智能控制系统，包括客户端101、服务器102、配线设备103和配电PLC104(可编程逻辑控制器)；所述客户端101通过以太网与服务器连接，通过中间件通信；服务器102通过以太网分别与配线设备103、配电PLC104连接，通过UDP(用户数据报协议)分别与配线设备103、配电PLC104通信，如图1所示。

上述配线设备103包括供电单元201、为第一网络芯片控制器202、第二网络芯片控制器203、网络芯片204、程序下载接口205、配置接口206、拨码开关207、设备ID设置接口208、核心处理板209、高密连接器210、接口板211；供电单元201为第一网络芯片控制器202、第二网络芯片控制器203和核心处理板209供电，核心处理板209通过网络芯片204连接第一网络芯片控制器202、第二网络芯片控制器203，接口板211通过高密连接器210与核心处理板连接，核心处理板209设有程序下载接口205、配置接口206、拨码开关207、设备ID设置接口208，程序下载接口205可接入程序加载器加载FPGA程序，配置接口206可配置FPGA程序，拨码开关207用于设置光纤接口和RJ45(公用电信网络接口)接口的物理地址，设备ID设置接口208用于设置设备编号，如图2所示。

1总体架构

根据航电试验中构型变化的研究，航空电子系统试验构型智能化控制包括：

a)航电总线的信号切换(A429总线、RS422总线、DIO总线等)；

b)参试航电设备的远程供配电。

要实现航电总线的智能切换，首先考虑用继电器的开关实现信号切换，再考虑用软件及试验网络实现切换的智能化。参试设备的远程供配电可以考虑用PLC控制供电开关的形式实现。因此参考图1航空电子系统试验构型智能控制系统包括客户端101、服务器102、配线设备103和配电PLC104：

◆客户端101：作为综合配线配电系统的上位机，主要承载与用户交互的人机界面和提供操作服务，部署在一台通用Windows计算机上，同时完成与中间件CORBA的数据交互，调用CORBA定义的接口实现与服务器102的通信过程。

◆服务器102：作为综合配线配电系统下位机部分，与硬件实际交互。通过UDP通信方式发送相应指令给设备，实现其端口的切换来达到信号切换的效果，同时也负责向设备获取当前端口的状态回报。

◆配线设备103：作为A429、RS422、DIO配线的硬件部分，实现继电器的开启和关闭，从而实现总线信号的切换。

◆配电PLC 104：接收服务器102命令，实现航电设备上下电的操作。

2详细技术方案

在航空电子系统试验构型智能控制系统中配电PLC104、服务器102、客户端101的硬件都采用成熟的货架产品，功能采用软件技术实现。配线设备103是该系统方案设计的关键。

2.1配线总体架构设计

配线设备103采用核心处理板209加接口板211的架构进行设计。核心处理板209和接口板211通过高密连接器210连接。这样的优点是硬件设计灵活，可以根据不同的需求更改接口板211。不需要再次更改核心处理板209，为航电试验定制需求项目的完成节省成本和开发时间。

2.2核心处理板209设计

核心处理板209采用Altera公司生产的CycloneⅢ系列的EP3C120F780C7N作为主控制FPGA芯片。该系列FPGA前所未有地同时实现了低功耗、低成本和高性能。其体系结构包括高达120K的垂直排列逻辑单元、以9K模块构成的4Mbit嵌入式存储器、200个18×18的嵌入式乘法器。在布局上提供丰富的存储器、乘法器资源和IO口资源，包括200K逻辑单元、8Mbit嵌入式存储器和396个嵌入式乘法器、221路差分IO通道，即442路单端IO通道。

FPGA芯片的主要功能是实现与服务器102之间的通信，通过网络芯片204接收服务器102下发的配线指令并根据指令来控制接口板211的继电器来完成配线切换工作。

配线设备103与服务器102连接通过以太网通信。其中网络芯片204芯片采用Marvell公司的88E1111芯片，该收发器支持10M/100M/1000M网络互连，可提供一个稳定可靠、成本低廉的优质网络解决方案。88E1111既支持铜介质又支持光纤介质的物理层收发，主要具有如下特点：

◆超低功耗，只需0.75W；

◆兼容IEEE802.3，接口速度自动适应；

◆支持多种数据传输接口；

◆集成1.25G SERDES串行器&解串器接口；

◆自动探测铜介质与光纤介质；

◆直接LED指示灯控制，并且支持软件配置；

◆用户可编程PHY(物理层接口)地址。

核心处理板209设计有如下优点：采用4个独立高密连接器210支持配线数量最高达442路单端通道，且不同配线需求都可以完全复用硬件设计，从而缩短了开发周期，简化了后续开发的复杂度，并且为今后扩展衍生产品打下了良好的基础。

网络芯片204支持光纤和RJ45两种1000M以太网接口，可以通过光口/电口两种接口方式通信。

第一网络芯片控制器202实现对网络芯片204光口模式的控制。

第二网络芯片控制器203实现对网络芯片204电口模式的控制。

2.3接口板设计

接口板211采用4个高密连接器210与和核心处理板209连接，为了实现A429/RS422和DIO的配线功能，采用Tyco公司型号为IM03TS-5VDC继电器。该继电器具有体积小、开关动作时间短、使用寿命长等优点，最大触点电流达2A，完全能满足航电试验网络需求。配线切换和旁路采集的原理分别参见图3和图4。

图3表明了真件和仿真件切换的原理：当K1闭合、K2断开时，真件输入信号接入航电试验网络；当K1断开，K2闭合时，仿真件输入信号接入航电试验网络。

图4表明了旁路采集的原理：当采集设备接入旁路采集的正和负端后，无论是真件输入信号接入航电试验网络还是仿真件信号接入，采集设备都能旁路采集航电试验网络的通讯数据。

以上所述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，这些改进和润饰也视为本发明的保护范围。

Claims (2)

1.一种航空电子系统试验构型智能控制系统，其特征在于:包括客户端(101)、服务器(102)、配线设备(103)和配电PLC(104):所述客户端(101)采用以太网与服务器(102)连接，通过中间件通信；服务器(102)通过以太网分别与配线设备(103)配电PLC(104)连接，通过UDP分别与配线设备(103)配电PLC(104)通信；

试验构型控制信息从客户端(101)提供的人机接口输入，客户端(101)通过中间件将控制命令从以太网中传递至配线设备(103)和配电PLC(104)；配线设备(103)响应控制信息，并完成航电总线连接关系变换，从而实现航电网络变换；配电PLC(104)响应控制信息，并完成设备供配电操作，从而实现参试航电设备的智能上下电；

所述客户端(101)能够显示试验构型控制指令执行的反馈信息及当前航电试验构型状态；配线设备(103)执行航电网络变换指令后将执行状态回报至服务器(102)；服务器(102)通过以太网将状态回报传递至客户端(101)；配电PLC(104)执行供配电指令后将执行状态回报至服务器(102)，服务器(102)通过以太网将状态回报传递至客户端(101)。

2.根据权利要求1所述的航空电子系统试验构型智能控制系统, 其特征在于:配线设备(103)包括供电单元(201)为第一网络芯片控制器(202)、第二网络芯片控制器(203)、网络芯片(204)、程序下载接口(205)配置接口(206)拨码开关(207)、设备ID设置接口(208)核心处理板(209)、高密连接器(210)和接口板(211)；供电单元(201)为第一网络芯片控制器(202)、第二网络芯片控制器(203)和核心处理板(209)供电，核心处理板(209)通过网络芯片(204)连接第一网络芯片控制器(202)和第二网络芯片控制器(203)，接口板(211)通过高密连接器(210)与核心处理板(209)连接，核心处理板(209)设有程序下载接口(205)、配置接口(206)、拨码开关(207)、设备ID设置接口(208)。

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