CN108983756B - 一种航电飞控系统地面综合调试验证平台 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种航电飞控系统地面综合调试验证平台，包括用于测试、模拟、仿真的航电测试系统，用于模拟真实操作环境的飞控测试系统和用于将所述航电测试系统与飞控测试系统交互连接的交联控制系统，完成对被测对象的航电系统、飞控系统的综合测试。本发明可用于测试维修飞机的航电系统、飞控系统，提高了系统的综合控制和交互控制能力，提高了验证平台的操作性、测试实时响应性、测试可视性与交互性。

Description

一种航电飞控系统地面综合调试验证平台

技术领域

本发明涉及航空机载设备测试技术领域，具体的说是一种航电飞控系统地面综合调试验证平台。

背景技术

新型飞机机载系统通常由结构、航电、飞控和武器系统组成。航电系统作为飞机的“大脑”和“神经中枢”，主要完成与飞行任务相关的功能；飞控系统作为飞机的飞行运动的控制系统，主要完成与飞行员安全且有效地控制飞机相关的功能，两者在机载系统中占有重要地位。联调联试是机载航电和飞控系统整个测试与调试过程的最后环节,是在各系统完成分系统或设备测试的基础上,开展的系统化、跨专业、集成性的综合性测试与调试工作,对机载系统整体系统性能和功能进行综合验证与确认。空军航空维修系统正在开展新机修理保障能力建设，缺少航电飞控系统综合调试验证平台，实现航电飞控系统装机前的单系统复验和地面综合调试能力，保证航电系统和飞控系统的修理质量。

中国发明专利CN201320841988.5(公开日为2014年7月9日)公开了一种航电系统地面联试系统，该系统是通过主控系统、仿真器、模拟器和激励器搭建而成，对系统成品进行装机前校验能力，缺点是该系统只是航电系统的地面联试，没有涉及与飞控系统的交联测试。

中国发明专利CN201410007750.1(公开日为2014年4月30日)公开了一种航电系统的自动测试系统，该系统通过将外挂物模拟器、各目标模拟器、通导激励器、载机飞行仿真器等测试辅助设备进行实时网的连接，在测试总控台的控制下，通过一种可以被称为检索式自动判断的方法，来完成数据正确性的判断，从而完成自动测试，通过该发明，有效提高了航电系统测试的效率，并在很大程度上提高了自动测试的全面性，缺点是该系统只是航电系统的自动测试，没有涉及与飞控系统的交联测试。

中国发明专利CN201410072725.1(公开日为2014年6月4日)公开了一种用于飞控系统的地面测试装置及控制方法，本发明给出了测试装置及其三种测试方法，能更大程度上在地面测试无人飞行器飞控系统的性能，在飞控系统设计试验阶段能有效的检验系统参数，验证控制回路、导航算法等的合理性及有效性。缺点是该系统只是无人飞行器飞控系统的地面测试装置及控制方法，没有涉及与航电系统的交联测试。

中国发明专利CN201620895876.1(公开日为2017年2月22日)公开了一种飞控系统地面检测装置，本发明提出了一种飞控系统地面检测装置，包括机箱、外部电缆、适配器、内部电缆、数据卡和便携PXI计算机，其中所述适配器采用航空连接器，外部电缆的一端通过航空连接器与该地面检测装置连接，另一端与飞控系统连接，其扩展性好，一致性高。缺点是该系统只是一种飞控系统地面检测装置，没有涉及与航电系统的交联测试。

2015年4月出版的《航空维修与工程》第4期第54-56页公开了一种综合航电火控实时网络动态联试系统，该系统将飞行环境仿真设备、测试设备、航电仿真器等设备进行互连,实现系统动态控制与性能分析，能够快速故障定位与排查。缺点只是实现了搭建某型机的综合航电火控地面动态联试平台，没有涉及航电系统与飞控系统综合调试平台。

2015年11月出版的《科学中国人》第11期第223页公开了一种武器系统联调联试总体方案设计，该设计通过对联调联试测试内容与测试流程的总体把握，认真研究联调联试的性能参数测试、互联互通测试和作战运用测试，分别针对武器系统的分系统功能、系统通信能力和系统协同能力进行测试验证,从而确保联调联试在有限的时间内实现对武器系统功能和性能的进一步优化。缺点只是实现了搭建某型机的综合航电火控地面动态联试平台，没有涉及航电系统与飞控系统综合调试平台。

2015年11月出版的《军民两用技术与产品》第11期第209，212页公开了一种综合航电火控系统测试方法研究，该研究提出总线测试设备的使用，减少了测设设备、简化了测试环境，使得综合航电火控系统的测试环境真正向通用的方向发展，大大缩短了测设设备的研制周期，提高了测试的可靠性，是系统测试方法的一种发展趋势。缺点只是提出了一种总线测试设备的使用综合航电火控系统测试方法，没有涉及航电系统与飞控系统综合调试平台。

2017年6月出版的《兵工自动化》第6期第903-907页公开了一种某型无人直升机飞行控制系统半实物仿真，该研究以某型“单旋翼风扇共轴”式无人直升机为对象,给出半实物仿真平台实时工作流程,依据动力学知识进行数学建模,论述了设计方案等内容,通过悬停状态仿真对平台功能进行验证了平台可近似模拟飞控系统的运行环境,可有效验证飞控系统的逻辑功能与品质。缺点只是提出了一种无人直升机飞行控制系统半实物仿真研究，没有涉及航电系统与飞控系统综合调试平台。

因此，针对机载系统的测试和地面联试技术研究，主要是对不同型号航电系统、飞控系统测试系统研究，针对航电火控系统的联试，为航电系统提供测试装置和方法。但是就航电系统和飞控系统的联调联试测试验证系统研究较少。有必要开发用于航电飞控系统联调联试的测试验证平台。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于提出了一种航电飞控系统地面综合调试验证平台，实现航电系统和飞控系统地面联调联试测试和故障分析能力，用于测试和验证航电系统、飞控系统、航电和飞控系统维修后系统功能检查，以达到较好地保障机载系统的修理质量，尤其是交联控制系统较好地实现对航电测试系统和飞控测试系统的综合管理和交联控制，在地面环境下综合调试航电和飞控系统，提升平台的综合控制、交互控制和实时响应能力。

本发明所要解决的技术问题采用以下技术方案来实现：

一种航电飞控系统地面综合调试验证平台，包括用于测试、模拟、仿真的航电测试系统，用于模拟真实操作环境的飞控测试系统和用于将所述航电测试系统与飞控测试系统交互连接的交联控制系统；

所述航电测试系统与所述飞控测试系统通过测试电缆连接有被测对象，所述交联控制系统通过控制电缆连接于所述航电测试系统与所述飞控测试系统。

进一步地，所述航电测试系统，包括集中管理设备、综合测试设备、飞行仿真模块、激励器和模拟器、航电系统仿真器、通用和辅助设备、安装架和样件；

所述综合测试设备连接于所述集中管理设备按脚本测试项目，实现对航电系统各种总线数据、非总线信号进行测试；

所述飞行仿真模块连接于所述集中管理设备实现模拟本机和多个目标飞机的飞行状态，输出飞行参数数据，为航电测试系统的仿真器与激励器提供动态激励数据；

所述激励器与模拟器连接于所述集中管理设备提供航电系统外部动态信号的模拟和激励，所述外部动态信号包括：RS-422、HB6096信号；武器的类型、控制逻辑特性、功能及时间特性信号；雷达目标的特征信号；话音、数据通信和方位、距离、高度导航信号；用于机上告警的各种语音和灯光信号；

所述航电系统仿真器连接于所述集中管理设备完成除任务处理机外其他航电系统或设备的功能仿真，仿真数据包括惯性导航、通信导航识别、大气数据、武器管理、飞控和机电控制、电子对抗、光电/雷达、数据管理；

所述通用与辅助设备连接于所述集中管理设备，提供测试环境资源，包括电源供电配电、冷气和液冷、模拟座舱、联试台架、测试电缆，衰减器与吸收负载保障资源；

所述安装架和样件包括对被测产品的安装架及控制和显示样件，用于替代机载设备参与系统联试的备件。

进一步地，所述飞控测试系统包括飞控控制设备、转台控制装置、舵面模拟台、模拟座舱；

所述转台控制装置、舵面模拟台、模拟座舱分别连接于所述飞控控制设备为所述飞控控制设备提供真实的操控模拟和动作信息；

所述转台控制设备用于对飞控系统传感器施加不同的角速度、加速度，带动所述模拟座舱运动；

所述舵面模拟台用于安装和测试舵机及作动筒，模拟飞机舵面的静/动态力矩测试；

所述模拟座舱负责通过控制驾驶杆、油门杆、脚蹬等飞行操纵机构为飞行仿真系统提供飞行控制参数；同时与视景系统配合形成逼真人在环动态飞行环境，为试验人员提供检查操作环境。

进一步地，所述交联控制系统包括交联控制设备、音视频同步传输设备、实时网络、交联电缆；

所述交联控制设备集中控制所述航电测试系统与飞控测试系统的资源调配与交互，所述交联控制设备连接于所述实时网络搭建集中交联控制管理网络通道，所述交联控制设备连接于所述音视频同步传输设备通过所述实时网络实现专业操作人员之间的语音传输、控制或视频同步传输，所述交联电缆用于所述航电测试系统与飞控测试系统之间的总线类、非总线类、电源类的接口连接。

本发明的有益效果是：

(1)提供一种航电飞控系统地面综合调试验证平台，实现航电测试系统和飞控测试系统的综合交联调试，可用于测试维修飞机的航电系统、飞控系统、航电和飞控系统，以达到较好的机载航电系统和飞控系统的修理质量，提升机载系统的综合测试、调试验证和故障分析能力；

(2)采用交联控制设备，实现对航电测试系统和飞控测试系统的交联控制，提高系统的综合控制和交互控制能力，同时提高验证平台的操作性；

(3)采用实时网络，实现航电测试系统和飞控测试系统的仿真数据、测试数据、控制命令等信息的网络实时传输，提高验证平台的测试响应实时性；

(4)采用音视频同步传输设备，实现在航电测试系统和飞控测试系统交联调试时，操作人员间能够进行语音、控制或显示视频同步传输，提高了验证平台的系统测试可视性、交互性。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

图1为本发明的系统组成图。

具体实施方式

为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面对本发明进一步阐述。

如图1所示的系统组成图：

一种航电飞控系统地面综合调试验证平台，包括用于测试、模拟、仿真的航电测试系统2，用于模拟真实操作环境的飞控测试系统3和用于将所述航电测试系统2与飞控测试系统3交互连接的交联控制系统4，所述航电测试系统2与飞控测试系统3连接有被测对象1。

所述航电测试系统2包括集中管理设备21、综合测试设备22、飞行仿真模块23、激励器和模拟器24、航电系统仿真器25、通用和辅助设备26、安装架和样件27。

进一步地，所述集中管理设备21作为航电测试系统2综合集中管理设备、控制操作接口设备，可实现试验项目安排、试验初始条件设定，进程控制、过程控制，试验步骤和检查内容提示等功能；可实时采集显示器的显示画面，并捕捉、存储视频画面及显示管理；能够手动或自动获取测试数据，自动生成检查结果；可为检查人员提供良好的系统测试的人机界面；可以通过所述交联控制系统4，与飞控测试系统3进行交联，实现在航电测试系统2下，对飞控测试系统3的控制与交互，完成航电飞控综合交联对被测对象1的测试。

进一步地，所述综合测试设备22作为航电测试系统2内部各种信号的综合测试功能单元，在集中管理设备21的控制下，按脚本测试项目，可实现对航电系统各种总线数据、非总线信号进行测试。

进一步地，所述飞行仿真模块23由集中管理设备21启动和控制，可实现模拟本机和多个目标飞机的飞行状态，输出飞行参数数据，为航电测试系统2的激励器和模拟器24、航电系统仿真器25提供动态激励数据。

进一步地，所述激励器与模拟器24由集中管理设备21启动和控制，在所述飞行仿真模块23的数据驱动下，完成提供航电系统外部动态信号的模拟和激励，保证航电系统各类传感器或终端正常测试所需的信号；所述信号具体提供包括RS-422、HB6096信号；提供武器的类型、控制逻辑特性、功能及时间特性等信号；提供雷达目标的特征信号；提供话音、数据等通信和方位、距离、高度等导航信号；提供用于机上告警的各种语音和灯光信号。

进一步地，所述航电系统仿真器25在集中管理设备21启动和控制下，根据测试对象的不同，完成除任务处理机外其他航电系统或设备的功能仿真；主要仿真数据包括：惯性导航、通信导航识别、大气数据、武器管理、飞控和机电控制、电子对抗、光电/雷达、数据管理。

进一步地，所述通用与辅助设备26在集中管理设备21启动和控制下，可控制电源供电和液冷供压，用于支撑被测机载产品和地面联试设备的电气交联，及产品和设备工作环境条件保障；主要包括电源供电配电、冷气和液冷、模拟座舱、联试台架、测试电缆，衰减器与吸收负载等保障资源。

进一步地，安装架和样件27主要包括被测对象1的航电系统产品的安装架及控制和显示样件，用于替代机载产品参与测试系统联试的备件。

所述飞控测试系统3包括飞控控制设备31、转台控制装置32、舵面模拟台33、模拟座舱34。

进一步地，所述飞控控制设备31作为飞控测试系统3的综合集中管理设备、控制操作接口设备，可实现测试项目管控、飞控仿真驱动与实施、音效控制、I/O控制，产生和显示逼真的三维虚拟视景及各种影像；可为检查人员提供良好的系统测试的人机界面，并且能够生成相应的测试数据和报告；可以通过交联控制系统4，与航电测试系统2进行交联，实现在飞控测试系统3下，对航电测试系统2的控制与交互，完成航电飞控综合交联对被测对象1的测试。

进一步地，所述转台控制装置32在飞控控制设备31的管理下，针对不同的测试项目，可实现对飞控系统传感器施加不同的角速度、加速度，带动所述模拟座舱34运动。

进一步地，所述舵面模拟台33负责安装和测试舵机及作动筒，用于模拟飞机舵面的静/动态力矩测试；在飞控控制设备31的管理下，根据转台控制装置32的不同的角速度、加速度，通过舵面传动机构在液压的作用下，模拟飞机飞行时各舵面的运动。

进一步地，所述模拟座舱34负责通过控制驾驶杆、油门杆、脚蹬等飞行操纵机构为飞行仿真系统3提供飞行控制参数；同时与飞控控制设备31的视景系统配合形成逼真人在环动态飞行环境，为试验人员提供检查操作环境。

所述交联控制系统4包括交联控制设备41、音视频同步传输设备42、实时网络43、交联电缆44。

进一步地，所述交联控制设备41作为航电飞控综合调试平台的交联控制设备，集中管理控制航电测试系统2和飞控测试系统3的资源，可实现综合调试平台的测试模式设置、交联类型和资源切换能力，通过人机接口控制操作，对航电测试系统2和飞控测试系统3的控制设备进行调配，实现在航电测试系统2下，对飞控测试系统3的控制与交互；在飞控测试系统3下，对航电测试系统2的控制与交互，完成航电飞控综合交联测试控制。

进一步地，所述音视频同步传输设备42在航电测试系统2和飞控测试系统3交联调试时，在交联控制设备41控制下，通过实时网络43，实现专业操作人员间的语音传输、控制或显示视频同步传输，完成建立测试实施时音频视景的同步传输。

进一步地，所述实时网络43作为与航电测试系统2和飞控测试系统3的共同实时网络，通过反射内存网与千兆以太网的配合使用，负责连接航电测试系统2和飞控测试系统3，需要实时传输数据的设备资源，实现仿真数据、测试数据、控制命令等信息的网络实时传输，完成搭建集中交联控制管理网络通道。

进一步地，所述交联电缆44负责实现航电测试系统2与飞控测试系统3之间总线类和非总线类信号电气连接，负责连接交联控制系统4中内各设备间的各种电源、音频、视频等电气连接。

以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (3)

1.一种航电飞控系统地面综合调试验证平台，其特征在于：包括用于测试、模拟、仿真的航电测试系统(2)，用于模拟真实操作环境的飞控测试系统(3)和用于将所述航电测试系统(2)与飞控测试系统(3)交互连接的交联控制系统(4)；

所述航电测试系统(2)与所述飞控测试系统(3)通过测试电缆连接有被测对象(1)，所述交联控制系统(4)通过控制电缆连接于所述航电测试系统(2)与所述飞控测试系统(3)；

所述航电测试系统(2)，包括集中管理设备(21)、综合测试设备(22)、飞行仿真模块(23)、激励器和模拟器(24)、航电系统仿真器(25)、通用和辅助设备(26)、安装架和样件(27)；

所述综合测试设备(22)连接于所述集中管理设备(21)按脚本测试项目，实现对航电系统各种总线数据、非总线信号进行测试；

所述飞行仿真模块(23)连接于所述集中管理设备(21)实现模拟本机和多个目标飞机的飞行状态，输出飞行参数数据，为航电测试系统的仿真器与激励器提供动态激励数据；

所述激励器和 模拟器(24)连接于所述集中管理设备(21)提供航电系统外部动态信号的模拟和激励，所述外部动态信号包括：RS-422、HB6096信号；武器的类型、控制逻辑特性、功能及时间特性信号；雷达目标的特征信号；话音、数据通信和方位、距离、高度导航信号；用于机上告警的各种语音和灯光信号；

所述航电系统仿真器(25)连接于所述集中管理设备(21)完成除任务处理机外其他航电系统或设备的功能仿真，仿真数据包括惯性导航、通信导航识别、大气数据、武器管理、飞控和机电控制、电子对抗、光电/雷达、数据管理；

所述通用和 辅助设备(26)连接于所述集中管理设备(21)，提供测试环境资源，包括电源供电配电、冷气和液冷、模拟座舱、联试台架、测试电缆，衰减器与吸收负载保障资源；

所述安装架和样件(27)包括对被测产品的安装架及控制和显示样件，用于替代机载设备参与系统联试的备件。

2.根据权利要求1所述的一种航电飞控系统地面综合调试验证平台，其特征在于：

所述飞控测试系统(3)包括飞控控制设备(31)、转台控制装置(32)、舵面模拟台(33)、模拟座舱(34)；

所述转台控制装置(32)、舵面模拟台(33)、模拟座舱(34)分别连接于所述飞控控制设备(31)为所述飞控控制设备(31)提供真实的操控模拟和动作信息；

所述转台控制装置 (32)用于对飞控系统传感器施加不同的角速度、加速度，带动所述模拟座舱(34)运动；

所述舵面模拟台(33)用于安装和测试舵机及作动筒，模拟飞机舵面的静/动态力矩测试；

所述模拟座舱(34)负责通过控制驾驶杆、油门杆、脚蹬飞行操纵机构为飞行仿真系统提供飞行控制参数；同时与视景系统配合形成逼真人在环动态飞行环境，为试验人员提供检查操作环境。

3.根据权利要求1所述的一种航电飞控系统地面综合调试验证平台，其特征在于：

所述交联控制系统(4)包括交联控制设备(41)、音视频同步传输设备(42)、实时网络(43)、交联电缆(44)；

所述交联控制设备(41)集中控制所述航电测试系统(2)与飞控测试系统(3)的资源调配与交互，所述交联控制设备(41)连接于所述实时网络(43)搭建集中交联控制管理网络通道，所述交联控制设备(41)连接于所述音视频同步传输设备(42)通过所述实时网络(43)实现专业操作人员之间的语音传输、控制或视频同步传输，所述交联电缆(44)用于所述航电测试系统(2)与飞控测试系统(3)之间的总线类、非总线类、电源类的接口连接。

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