CN111200449B - 便携式cni系统检测手持终端 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种便携式CNI系统检测手持终端，旨在提供的一种携带方便，方便外场快捷对机载CNI系统的各项功能进行检测维护，及时排除故障的手持终端。本发明通过下述技术方案予以实现：数字信号处理单元基于集成在手持终端设备内部的射频信道单元、保密机、音频处理电路单元和显控单元，将CNI通信、导航、识别各项功能集于一体，通过标准接口多通道接收来自射频信道单元的语音通信、数据通信、无线电导航、识别和航管应答信号，形成从天线单元、射频信道单元到数字信号处理单元的完整硬件通道链路资源；射频信道单元借助天线单元收发不同频段的射频信号，实现CNI系统与数字信号处理单元进行信号交互；对通验证CNI系统机载设备功能。

Description

便携式CNI系统检测手持终端

技术领域

本发明涉及一种涵盖通信导航识别等多个功能子系统的便携式通信、导航、识别CNI(CommunicationNavigationIdentification)系统检测手持终端。

背景技术

通信、导航、识别子系统CNI是航空电子系统的重要组成部分，随着电子技术飞速发展，其技术正在向综合化、模块化、数字化方向发展。综合化的系统与传统的系统有相当大的差别。传统的系统是基于设备级设计的系统，而综合化的系统是基于模块级设计的系统。综合化的航空电子装备，测试系统不仅要测试到分机，还要深入测试到综合化系统内部的模块。为了确保飞机的CNI系统工作正常，通常需要地面工作人员利用主要由通用测试组件(如功率测试组件、频率测试组件、调制信号测试组件、系统控制信号产生组件等)、通用信号激励组件、总线适配器、测试仪器(如数字示波器、信号发生器、计数器、误码仪、逻辑分析仪、网络分析仪、频谱仪等)、计算机以及测试机架等组成的测试系统定期对机载设备进行检测维护或排故，利用这些规模庞大的设备提供令人满意的检测结果并不是一件轻松的事情。

传统的CNI系统是基于设备级的系统，利用超短波电台端机提供飞机与外界的话音和数据通信，用无线电测高端机和无线电塔康端机测量飞机的高度及导航信息，用识别端机实现航管应答功能，用控制设备对设备端机进行集中控制，通过控制设备接入航空电子系统。由于不同的飞机型号其配备的功能存在差异，对机载CNI系统的功能检测均需单独配置功能激励设备或仪器，当需要检测多项功能时，相应的外部激励设备的数量将会激增，这将耗费大量的人力物力，在外场实际的测试环境中给检测操作带来不便，同时不同功能的测试更换也会使检测时间相应增加，影响检测效率，并且目前已有的测试设备中当系统硬件平台资源扩展、替换时，需重新进行配置操作。采用传统系统软件定制和推翻重来的设计思路，将会导致系统框架不断变化，开发仓促而不进行系统框架的严格测试，软件质量难以保证，扩展性不高。为了检测飞机CNI系统的各项功能指标是否正常，现有技术研制了许多地面检测激励设备，如短波电台、超短波电台、高度表激励器、塔康/微波激励器等。然而，这些检测激励设备功能单一，综合化程度不高，往往只能检测飞机CNI系统中特定的几项功能。飞机CNI系统中所有功能的检测，所用到的地面检测激励设备多达十几种，且这些地面检测激励设备体积大、质量重，不方便贮存与搬运，不具备良好的便携性。由于CNI系统各项功能的地面检测激励设备普遍存在的通用性欠缺、便携性不好以及综合化程度不高等问题，对飞机外场检测人员的维护保障工作造成了极大的不便，大大增加了飞机CNI系统的检测成本。针对外场在检测机载CNI系统多个功能时，面临的功能激励设备或仪器种类繁杂。现阶段为了方便外场检测CNI分系统内所有下挂设备总线数据通信情况以及实现分系统维护和排故，外场检测设备通常需要从硬件、软件、结构、电磁兼容性、可靠性、维修性、测试性、安全性等各方面考虑设计包含了主功率测试组件、频率测试组件、调制信号测试组件、系统控制信号产生组件等通用测试组件，以此来应对在检测机载CNI系统多个功能时所面临的功能激励设备或仪器种类繁杂的问题。存在人工分散检定的效率低下，人工仓储高库存、低能力的缺陷。

发明内容

本发明针对外场在检测机载CNI系统多个功能时面临的功能激励设备或仪器种类繁杂、检测操作带不便、通用性差、实际测试环境效率低的不足之处，提供一种携带方便，通用性强，测试效率高，综合化程度高，可手持操作的CNI系统检测手持终端。

为实现上述目的，本发明提供一种便携式CNI系统检测手持终端，包括：接收CNI系统机载天线空间传播信号的天线单元，采用软件无线电架构和模块化的数字信号处理单元、射频信道单元、音频处理电路单元、显控单元和电源管理单元，以及设置在手持CNI终端设备面板上的按键(1)、人机交互显示屏幕(2)和用于连接不同频段的天线单元来收发射频信号的射频接口(3)，其特征在于，数字信号处理单元基于集成在手持终端设备内部的射频信道单元、保密机、音频处理电路单元和显控单元，将CNI通信、导航、识别各项功能集于一体，通过标准接口多通道接收来自射频信道单元的语音通信、数据通信、无线电导航、识别和航管应答信号，形成从天线单元、射频信道单元到数字信号处理单元的完整硬件通道链路资源；射频信道单元将接收和发射各种频段信号的上下变频模块集中在同一个手持终端设备中，借助天线单元收发不同频段的射频信号，实现CNI系统与数字信号处理单元进行信号交互；数字信号处理单元通过音频处理电路单元响应耳机话筒组件的语音信号，通过机体上分布的按键(1)选择功能或参数，控制加载运行相关的功能软件，对通验证CNI系统机载设备功能，对机载各项功能进行检测维护，通过显控单元的显示屏幕(2)显示当前功能状态。

总体而言，本发明与现有技术相比，能够取得以下有益效果：

(1)携带方便，通用性强。本发明采用接收CNI功能系统机载天线空间传播信号的天线单元，采用软件无线电架构和模块化的数字信号处理单元、射频信道单元、音频处理电路单元、显控单元和电源管理单元构成的手持终端设备平面尺寸与A4纸相当，整体体积小重量轻，功能强大，传输速度快，轻巧易携，配合装配在侧面的挂带可手持进行操作，人机交互界面直观，操作简单方便，读距稳定，具备良好的便携性。利用基于集成在手持终端设备内部的射频信道单元、保密机、音频处理电路单元和显控单元，将CNI通信、导航、识别各项功能集于一体，拥有良好的人机交互性和通用性。打破了外场空间的局限性，操作人员可携带手持终端围绕飞机在各个方位进行功能测试，因而在飞机放飞前后的短时间内进行测试具有相当突出的优势，可以更方便快捷地进行机载设备的检测维护，降低检测时间成本。

(2)测试效率高。本发明从纷繁复杂的系统中，通过标准接口多通道接收来自射频信道单元的语音通信、数据通信、无线电导航、识别和航管应答信号，形成从天线单元、射频信道单元到数字信号处理单元的完整硬件通道链路资源，抽象出系统主要逻辑关系进行软件需求分析，标识、分析产品外部和内部的接口需求，按照需求规格进行软件编码、单元测试及软件集成；采用软件无线电架构和模块化将通信、导航、识别等CNI各项功能集于一体，多通道工作实现系统诸多功能的接收和发射，各种频段的众多通用的上下变频模块集中，数据采集系统软件通过数据流的传输协议，为应用程序提供可靠的通信连接，通过发送指令来控制数据采集的参数，读取采集被测CNI设备中的数据，并且通过参数回读功能来验证被测CNI设备工作是否正常且参数设置是否成功，同时通过显示屏幕显示出来，在同一个终端设备内实现其功能。基于终端设备内部的“公共资源”实现语音通信、数据通信、无线电导航、识别、航管应答等功能的综合，“公共资源”之间的互连通过标准接口实现。当系统功能增加或功能升级时，通过增加相应的公共资源单元和功能软件即可。在外场可快速完成飞机放飞前后的短时间测试，及时排除故障，提升了以往的测试效率。这种为操作人员提供现场采集、现场检测数据的实时性和真实性传输的工作方式，能够全方位的立体展示检测现场的情况，保证检测数据的客观性，极大的减轻了数据采集人员的工作量，大大提高了工作效率。

(3)综合化程度高。本发明采用的天线单元通过射频信道单元选择功能覆盖频段较集中的L波段、C波段和HF/UV波段，在多种频段无线网络中进行数据传输，实现射频综合化。利用机体上设置的按键(1)、人机交互显示屏幕(2)和用于连接不同频段的天线单元来收发射频信号的射频接口(3)，可以非常方便地选择不同机型通信、导航和识别功能大类，切换不同机型选择界面。可以通过每个功能大类里再细分的HF功能、UV功能、TACAN功能、MLS功能、ILS功能、DMEP功能、XS功能、ATC功能等多个功能小类，支持多个硬件线程和软件线程，完成对多个功能信号的处理，实现多种功能的信号传输；当需要运行某功能项时，与此功能项有关的所有硬件单元资源可在天线单元适配以及系统网络的支持下进行组合，形成完成该项功能从天线单元、射频信道单元、数字信号处理单元的完整硬件通道链路资源，同时通过加载运行相关的功能软件，构成一个实时交互的功能线程。可以通过软件程序控制及功能参数加载来实现与机载设备的功能对通验证，可用于多种飞机型号的功能检测，且不需要配置多个外部功能激励设备或仪器。

(4)易扩展。本发明基于集成在手持终端设备内部的射频信道单元、保密机、音频处理电路单元和显控单元，将CNI通信、导航、识别各项功能集于一体，采用开放式体系架构保证系统具有良好的拓展性，功能的扩展只需增加天线单元、射频单元以及相应信号处理，通过更改内部信息处理软件程序即可实现功能扩展，具有易扩展性及通用性。

附图说明

图1是本发明便携式CNI系统检测手持终端的三维示意图。

图2是图1的左视图。

图3是集成在图1手持终端设备中的功能模块电路原理示意图。

图4是图1手持终端设备中数字信号处理单元的原理框图。

图中：1按键，2显示屏幕，3射频接口，4控制接口，5保密机附件接口，6耳机/话筒接口，7电源接口。

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。

具体实施方式

图1-图4。在以下描述的优选实施例中，一种便携式CNI系统检测手持终端，包括：接收CNI系统机载天线空间传播信号的天线单元，采用软件无线电架构和模块化的数字信号处理单元、射频信道单元、音频处理电路单元、显控单元和电源管理单元，以及设置在手持CNI终端设备面板上的按键(1)、人机交互显示屏幕(2)和用于连接不同频段的天线单元来收发射频信号的射频接口(3)，其特征在于，数字信号处理单元基于集成在手持终端设备内部的射频信道单元、保密机、音频处理电路单元和显控单元，将CNI通信、导航、识别各项功能集于一体，通过标准接口多通道接收来自射频信道单元的语音通信、数据通信、无线电导航、识别和航管应答信号，形成从天线单元、射频信道单元到数字信号处理单元的完整硬件通道链路资源；射频信道单元将接收和发射各种频段信号的上下变频模块集中在同一个手持终端设备中，借助天线单元收发不同频段的射频信号，实现CNI系统与数字信号处理单元进行信号交互；数字信号处理单元通过音频处理电路单元响应耳机话筒组件的语音信号，通过机体上分布的按键(1)选择功能或参数，控制加载运行相关的功能软件，对通验证CNI系统机载设备功能，对机载各项功能进行检测维护，通过显控单元的显示屏幕(2)显示当前功能状态。

其中，手持终端机体上设有控制接口(4)、保密机附件接口(5)、保密机附件接口(5)、耳机/话筒接口(6)和电源接口(7)，并与所述射频接口(3)线阵排列在手持终端机体的一侧，其中，射频接口(3)连接不同频段的天线单元收发射频信号；控制接口(4)通过网口连接CNI系统检测手持终端外部其他设备，数字信号处理单元通过驱动接口经控制接口(4)与外部设备进行程序驱动和指令收发；保密机附件接口(5)连接保密机，针对某些检测功能进行加解密处理；耳机/话筒接口(6)连接外部耳机话筒组件，接收话筒语音信号输入，并输出语音信号到耳机；电源接口(7)连接外部供电电源。

其中，电源管理单元包括：通过DC/DC充电的便携式充电电池、LDO电源适配器和连接保护电路的充电电路；电源管理单元将充电电池或外部输入的直流电源变换为数字信号处理单元、射频信道单元和显控单元的实际工作电压，并且采取多级、多种防辐射、抗干扰和抗浪涌措施，以满足手持终端系统供电的稳定和安全。

其中，显控单元包括：设置在手持CNI终端设备面板上，实现操作者的人机交互的显示屏幕(2)和排列在周围的按键(1)，其中显示屏幕(2)显示当前功能状态，能及时回传CNI设备处理数据；可以进行实时监控、实时信息查询、作业信息查询、终端信息增删等，可直接在界面上设定信号类型、参数值、收发状态等；按键(1)实现机载CNI系统各项功能测试或参数选择。

进一步，显控单元中显示屏幕(2)采用材料为有机物，可自主发光，亮度可调，低温特性好，可在-40℃环境条件下正常显示的OLED显示屏，且可配置为触控模式。显控单元中与按键(1)处理电路相连的按键(1)分为旋转编码器和硅胶按键(1)两种，同时在手持终端面板上装配有一个光敏电阻，使得硅胶按键(1)上的标识具备有感光功能，低光照度时，可在光敏电阻的作用下自动点亮背景灯，提高标识醒目度。

参阅图4。数字信号处理单元包括：围绕单片机互连的温度采集电路、亮度采集电路、高性能AD/DA芯片、音频处理电路、按键(1)电路、显示接口电路，以及时钟电路和电源管理电路，并通过保密机附件接口(5)连接保密机。

其中，按键(1)和显示屏幕(2)实现操作人员与手持终端检测仪之间的人机交互，实现对手持终端功能或参数的选择；数字信号处理单元从人机接口获取指令，在为射信道单元提供激励信号的同时，获取来自于射频信道单元的接收信号，同时控制射频信道单元的衰减、开关状态，保证整个检测仪终端的正常运行。

其中，射频信道单元借助天线单元用来收发不同频段的射频信号，与数字信号处理单元进行信号交互，实现与机载系统相应功能的通信。优选地，射频信道单元的射频通道包括实现短波、超短波、信标和仪表着陆功能通信的HF/UV波段通道、实现微波着陆功能通信的C波段通道和实现塔康、精密测距和航管应答功能通信的L波段通道，共3个独立通道；当需要完成某功能项的接收和处理接收CNI系统机载天线信号时，射频信道单元将来自天线单元的下行信号通过适配转换和混频、滤波、放大射频预处理，形成标准中频信号，数字信号处理单元根据加载的不同功能软件对标准中频信号、基带有效数据进行链路解析、协议封装处理，形成CNI功能系统检测手持终端设备需要的数据信息；相反，当需要完成CNI系统某功能项的发射时，数字信号处理单元根据CNI系统功能要求对发送数据进行信道编码、信号调制处理，并产生所需的射频激励信号，该信号经过射频信道单元功率放大后送至天线单元发射。

其中，音频处理电路单元自带音量控制，接收话筒的语音信号输入，响应耳机话筒的PTT开关切换信号，并输出语音信号到耳机。借助于耳机话筒组件和不同类型的天线单元，可实现便携式CNI系统检测手持终端设备与机载设备的CNI功能系统对通测试，通过参数配置下发及显示屏幕(2)调显，在外场可更方便快捷地对机载CNI系统的各项功能进行检测维护，及时排除故障，确保系统正常。

本领域的技术人员容易理解，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，凡在本发明的精神和原则之内所做的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种便携式CNI系统检测手持终端，包括：接收CNI系统机载天线空间传播信号的天线单元，采用软件无线电架构和模块化的数字信号处理单元、射频信道单元、音频处理电路单元、显控单元和电源管理单元，以及设置在手持CNI终端设备面板上的按键（1）、人机交互显示屏幕（2）和用于连接不同频段的天线单元来收发射频信号的射频接口（3），其特征在于，数字信号处理单元基于集成在手持终端设备内部的射频信道单元、保密机、音频处理电路单元和显控单元，将CNI通信、导航、识别各项功能集于一体，通过标准接口多通道接收来自射频信道单元的语音通信、数据通信、无线电导航、识别和航管应答信号，形成从天线单元、射频信道单元到数字信号处理单元的完整硬件通道链路资源；射频信道单元将接收和发射各种频段信号的上下变频模块集中在同一个手持终端设备中，借助天线单元收发不同频段的射频信号，实现CNI系统与数字信号处理单元进行信号交互；数字信号处理单元从人机接口获取指令，在为射信道单元提供激励信号的同时，获取来自于射频信道单元的接收信号，通过音频处理电路单元响应耳机话筒组件的语音信号，通过软件程序控制加载运行相关的功能软件构成一个功能线程，当需要完成某功能项的接收和处理接收CNI系统机载天线信号时，将来自天线单元的下行信号通过适配转换和混频、滤波、放大射频预处理，形成标准中频信号，根据加载的不同功能软件对标准中频信号、基带有效数据进行链路解析、协议封装处理，形成CNI功能系统检测手持终端设备需要的数据信息；当需要完成CNI系统某功能项的发射时，数字信号处理单元根据CNI系统功能要求对发送数据进行信道编码、信号调制处理，并产生所需的射频激励信号，该信号经过射频信道单元功率放大后送至天线单元发射；数字信号处理单元选择机体上分布的按键（1）功能或参数，控制加载运行相关的功能软件，对通验证CNI系统机载设备功能，实现与机载设备的功能对通，及时排除故障，对机载各项功能进行检测维护，通过显控单元的显示屏幕（2）显示当前功能状态。

2.如权利要求1所述的便携式CNI系统检测手持终端，其特征在于：手持终端机体上设有控制接口（4）、保密机附件接口（5）、耳机/话筒接口（6）和电源接口（7），并与所述射频接口（3）线阵排列在手持终端机体的一侧，其中，射频接口（3）连接不同频段的天线单元收发射频信号；控制接口（4）通过网口连接CNI系统检测手持终端外部其他设备，数字信号处理单元通过驱动接口经控制接口（4）与外部设备进行程序驱动和指令收发；保密机附件接口（5）连接保密机。

3.如权利要求2所述的便携式CNI系统检测手持终端，其特征在于：保密机附件接口（5）所连接的保密机针对某些检测功能进行加解密处理；耳机/话筒接口（6）连接外部耳机话筒组件，接收话筒语音信号输入，并输出语音信号到耳机。

4.如权利要求1所述的便携式CNI系统检测手持终端，其特征在于：电源管理单元包括：通过DC/DC充电的便携式充电电池、LDO电源适配器和连接保护电路的充电电路；电源管理单元将充电电池或外部输入的直流电源变换为数字信号处理单元、射频信道单元和显控单元的实际工作电压，并且采取多级、多种防辐射、抗干扰和抗浪涌措施，轻松运行管理信息功能，以满足手持终端系统供电的稳定和安全。

5.如权利要求1所述的便携式CNI系统检测手持终端，其特征在于：显控单元包括：设置在手持CNI终端设备面板上，实现人机交互的显示屏幕（2）和排列在周围的按键（1），其中显示屏幕（2）显示当前功能状态，按键（1）实现机载CNI系统各项功能测试或参数选择。

6.如权利要求1所述的便携式CNI系统检测手持终端，其特征在于：数字信号处理单元包括：围绕单片机互连的温度采集电路、亮度采集电路、高性能AD/DA芯片、音频处理电路、按键（1）电路、显示接口电路，以及时钟电路和电源管理电路，并通过保密机附件接口（5）连接保密机。

7.如权利要求5所述的便携式CNI系统检测手持终端，其特征在于：按键（1）和显示屏幕（2）实现操作人员与手持终端检测仪之间的人机交互，实现对手持终端功能或参数的选择；同时控制射频信道单元的衰减、开关状态，保证整个检测仪终端的正常运行。

8.如权利要求1所述的便携式CNI系统检测手持终端，其特征在于：射频信道单元的射频通道包括实现短波、超短波、信标和仪表着陆功能通信的HF/UV波段通道、实现微波着陆功能通信的C波段通道和实现塔康、精密测距和航管应答功能通信的L波段通道，共3个独立通道。

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