CN112260776A - 地面对通检测机载cni性能的综合联试系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开的一种地面对通检测机载CNI性能的综合联试系统，旨在提供一种具有通用性、便携性、综合化程度高的地面外场CNI检测系统。本发明通过下述技术方案实现：手持式显控终端通过以太网或无线实现对激励主机的参数配置和状态控制，激励主机在手持式显控终端的控制下，激励主机内各模块通过软件配置的方式，加载主机内相应激励功能的处理线程，并产生相应的射频激励信号，通过天线与机载CNI系统待测功能信号指标进行空间辐射对通检测，激励主机将天线所接收到的检测信号进行射频信号处理和数字信号处理等，并将处理后的检测结果通过以太网或无线反馈至手持式显控终端，手持式显控终端将检测结果经过数据处理后显示出来。

Description

地面对通检测机载CNI性能的综合联试系统

技术领域

本发明涉及一种用于在外场检测飞机通信导航识别功能的地面综合检测系统。

背景技术

飞机通信导航识别系统(Communication Navigation and Identification，CNI)是飞机综合射频传感器系统的重要组成部分，主要完成飞机与飞机、飞机与地面之间的话音/数据通信、航路导航、进场着陆、识别等功能，是保障飞机安全的重要功能子系统。机载CNI系统在频域上覆盖了HF、UV、L、S、C、K和Ka等多个频段，功能上配备了话音通信、数据链、塔康、精密测距、微波着陆、仪表着陆、高度表、航管应答识别和卫通等多项功能，实现了航空电子系统中通信导航识别功能的射频综合。当前为了检测机载CNI系统的各项功能指标是否正常，需要与机载CNI系统的各项功能进行对通检测，于是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，这些地面检测激励设备功能单一，综合化程度不高，往往只能检测机载CNI系统中特定的几项功能。当需要在外场检测机载CNI系统多项功能时，面临的功能激励设备或仪器种类繁杂，相应的外部激励设备的数量将会激增，并且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。这些外部激励设备或仪器体积大、质量重，不方便贮存与搬运，不具备良好的便携性，在外场实际的测试使用中将耗费大量的人力物力，给检测操作带来极大的不便，并且不同功能的测试更换也会使检测时间相应增加，严重影响检测效率。另外，针对不同飞机型号或功能的检测，采用传统系统软件定制或硬件架构推翻重来的设计思路，将会导致检测系统的框架不断变化，使得研制出的检测系统不仅不具备通用性，还会因为研发过程的仓促而无法进行严格的系统框架测试，产品质量难以保证，进而影响检测结果的准确性。

针对当前现状，国内外进行了大量研究，已经有了诸多解决措施和发明成果，但都有所欠缺。比如中国专利申请号201510695278.X(公开日为2016年2月3日)公开了一种ICNI系统智能故障诊断系统。该系统通过用户输入故障现象，结合系统数据库中的历史故障案例，由故障树之间的逻辑关系，推断ICNI系统故障。该专利申请提供了一种智能化自动化诊断ICNI系统故障的措施，提高了ICNI系统维护效率。但是由于局限于历史发生故障和软件分析方法，不具备通用性，并且不能对机载CNI系统的各项功能进行信号级检测，无法准确定位故障。于是中国专利申请号201810940994.3(公开日为2019年1月25日)公开了一种基于性能测试的飞机航电地面综合调试系统。它采用基本集成型测试系统、扩展仿真型测试系统和产品性能型测试系统，虽然实现了航电系统地面联调联试的测试、关键分系统或设备的性能测试及故障分析，提升了环境的综合利用和性能测试能力，但该系统体积庞大，不具备良好的便携性。

《计量与测试技术》2016年2月出版的第43卷第2期第41-43页公开了一种通用型外场测试系统设计研究方法，该方法通过对外场测试系统的几种典型设计方案的比较，说明了用PC104总线构建通用型飞机外场测试系统的优越性，给出了基于PC104总线的通用型飞机外场测试系统的软硬件设计方法。缺点是该研究只是提出了一种通用型外场检测仪的设计方法，没有涉及CNI系统的地面检测平台。

《电讯技术》2015年6月出版的第55卷第6期第678-682页公开了一种综合化CNI设备测试系统，该系统通过专用模拟器模块化设计方法，实现了对机载CNI系统部分传感器功能的对通检测。但综合化程度不高，没有涵盖机载CNI系统的所有传感器功能的对通测试。

综上所述，为了合理解决机载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，使飞机外场检测人员的维护保障工作更加顺畅高效，进而降低机载CNI系统的检测成本，有必要研制一种用于在外场检测飞机通信导航识别功能的地面综合检测系统，该系统能够在频域上覆盖机载CNI系统的所有频段，能够实现对机载CNI系统中所有功能的检测，具备通用性、便携性以及综合化等优点。

发明内容

本发明针对当前用于在外场检测机载CNI系统的地面检测激励设备普遍存在通用性欠缺、便携性不好以及综合化程度不高等问题，提供了一种通用性、便携性、综合化程度高的，能够在外场对多种型号机载CNI系统所有功能进行地面对通检测的，并能够更好地辅助飞机外场人员进行排故与维护的，以及辅助外场人员进行联试、测试、训练及验证等工作的地面对通检测机载CNI性能的综合联试系统，以降低机载CNI系统的检测成本。

本发明针对所要解决的技术问题，提供一种地面对通检测机载CNI性能的综合联试系统，包括：涵盖了多种型号机载CNI系统所有频段及传感器功能的激励主机3，与CNI地面检测平台进行数据交互的手持式显控终端2，其中：手持式显控终端2通过以太网或无线实现对所述激励主机3的参数配置和状态控制，激励主机3在手持式显控终端2控制下，通过软件配置的方式，将各项激励功能的基带波形数据和信号处理算法写入内置各功能模块，并构建各项激励功能的处理线程；激励主机3内置综合数字信道化模块收到手持式显控终端2发起的控制指令后，通过对自身模块的线程调度和对其它模块的参数控制，实现激励功能的处理线程加载、信号处理和相应功能的射频激励信号收发，综合数字信道化模块产生的射频激励信号通过激励天线进行空间辐射，对通检测机载CNI系统1天线发送的待测功能信号指标11，激励主机3根据激励天线所接收到的射频检测信号进行信号级检测，对CNI各项功能进行射频信号处理和数字信号处理，处理后的检测结果通过以太网或无线反馈至手持式显控终端2，手持式显控终端2将检测结果经过数据处理后显示出来。

本发明相比于现有技术具有如下的有益效果：1具有通用性。本发明采用涵盖了多种型号机载CNI系统所有频段及传感器功能的激励主机3，与CNI地面检测平台进行数据交互的手持式显控终端2组成的地面对通检测机载CNI性能的综合联试系统，利用用于显示与控制的手持式显控终端，通过以太网或无线控制，具备机载CNI系统各项激励功能的激励主机，激励主机产生相应功能的射频激励信号，与机载CNI系统待测功能信号指标进行对通检测，激励主机再将天线收到的检测信号经信号处理后反馈至手持式显控终端，以此完成不局限于对单一型号机载CNI系统各项功能的检测，在外场对多种型号机载CNI系统各项功能的检测，可用于歼击机、无人机、直升机、侦察机等多种型号机载CNI系统各项功能的检测，具备良好的通用性。

2良好的便携性。本发明采用由手持式显控终端和激励主机组成的地面对通检测机载CNI性能的综合联试系统，利用手持式显控终端和激励主机使用时可分离的特点，手持式显控终端和激励主机通过以太网或无线进行数据交互，且无线传输距离可达100米，极大地方便了检测人员在外场进行操作控制；并且手持式显控终端是一种手持式的显示控制终端，小巧轻便可随身携带；激励主机虽然体积稍大质量较重，但是使用时，可放置在滚轮包装箱，便于拖动运输。本发明具有良好的便携性。

3综合化程度高。本发明通过软件配置的方式，将各项激励功能的基带波形数据和信号处理算法写入内置各功能模块，并构建各项激励功能的处理线程；激励主机3内置综合数字信道化模块收到手持式显控终端2发起的控制指令后，通过对自身模块的线程调度和对其它模块的参数控制，实现激励功能的处理线程加载、信号处理和相应功能的射频激励信号收发，综合数字信道化模块产生的射频激励信号通过激励天线进行空间辐射，对通检测机载CNI系统1天线发送的待测功能信号指标11，激励主机3根据激励天线所接收到的射频检测信号进行信号级检测，采用频域上具备HF、UV、L、C、S、K以及Ka等频段，功能上配备了短波话音、超短波话音、超短波数传、信标、仪表着陆、塔康、精密测距、微波着陆、高度表、航管应答、识别询问、识别应答、搜救、机间数据链、JIDS数据链、嵌入式训练链、UHF频段卫通、S频段卫通和Ka频段卫通等功能线程的激励主机，涵盖了多种型号机载CNI系统所有频段及传感器功能，能够实现对多种型号机载CNI系统中所有功能的检测，并能更好地辅助飞机外场人员进行排故与维护，以及辅助外场人员进行联试、测试、训练及验证等工作，具有很高的综合化程度。

4具有良好的可扩展性。本发明采用软件无线电架构的激励主机，在激励主机的综合数字信道化模块内通过软件的方法将各项激励功能的基带波形数据和信号处理算法写入，并构建各项激励功能的处理线程；当综合数字信道化模块收到手持式显控终端发起的控制指令后，通过对自身模块的线程调度和对其他模块的参数控制，实现激励功能的处理线程加载、信号处理和射频收发等，便于功能升级和开发，如果要升级或开发功能，只需改写或添加该功能的基带波形数据和信号处理算法，并构建相应的激励功能加载线程即可，而不必改变现有的硬件结构，具有良好的可扩展性。

5具有良好的易互换性。本发明采用模块化设计方法的激励主机，若激励主机在外场使用过程中，某项功能发生故障，只需更换与该功能相关的模块即可，便于外场维护与保障，具有良好的易互换性。

综上所述，本发明克服了现有技术通用性欠缺、便携性不好以及综合化程度不高等问题，使飞机外场检测人员的维护保障工作更加顺畅高效，进而降低机载CNI系统的检测成本。具备的多种型号机载CNI系统的各项激励功能，可用于在外场检测多种型号机载CNI系统的各项功能指标，具备良好的通用性、便携性、综合化等优点。

附图说明

为了进一步说明而不是限制本发明的上述实现方式，下面结合附图和实施例对本发明进一步说明，但并不因此将本发明限制在所述的实施范围之中。所有这些构思应视为本技术所公开的内容和本发明的保护范围。下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

图1是本发明地面对通检测机载CNI性能的综合联试系统组成示意图。

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。

具体实施方式

参阅图1。在以下描述的优选实施例中，一种地面对通检测机载CNI性能的综合联试系统，包括：涵盖了多种型号机载CNI系统所有频段及传感器功能的激励主机3，与CNI地面检测平台进行数据交互的手持式显控终端2，其中：手持式显控终端2通过以太网或无线实现对所述激励主机3的参数配置和状态控制，激励主机3在手持式显控终端2控制下，通过软件配置的方式，将各项激励功能的基带波形数据和信号处理算法写入内置各功能模块，并构建各项激励功能的处理线程；激励主机3内置综合数字信道化模块收到手持式显控终端2发起的控制指令后，通过对自身模块的线程调度和对其它模块的参数控制，实现激励功能的处理线程加载、信号处理和相应功能的射频激励信号收发，综合数字信道化模块产生的射频激励信号通过激励天线进行空间辐射，对通检测机载CNI系统1天线发送的待测功能信号指标11，激励主机3根据激励天线所接收到的射频检测信号进行信号级检测，对CNI各项功能进行射频信号处理和数字信号处理，处理后的检测结果通过以太网或无线反馈至手持式显控终端2，手持式显控终端2将检测结果经过数据处理后显示出来。

进一步地，所述手持式显控终端2是一种通过以太网或无线实现对所述激励主机3的参数配置和状态控制，并处理与显示所述激励主机3的反馈结果的手持式显控终端2，它包括：连接在人机交互单元22与驱动接口单元23之间的数据处理单元21和将外部输入的+23～+32V直流电源变换为所述手持式显控终端2内部各组件实际工作电压的电源管理单元24；其中，人机交互单元22包括用于显示及控制的显示屏及键盘；驱动接口单元23包括用于收发数据的以太网接口及无线接口；所述数据处理单元21控制所述手持式显控终端2正常运行，从所述人机交互单元22获取人机交互指令，再通过所述驱动接口单元23，将人机交互指令发出；同时，来自以太网或无线的反馈数据，通过所述驱动接口单元23，传至所述数据处理单元21进行数据处理，处理后的结果最终传给所述人机交互单元22进行显示。

所述激励主机3包括：连接在声码话模块32与时密模块33之间的综合数字信道化模块31，共端相连综合数字信道化模块31的第一射频前端模块34、第二射频前端模块35、高度表模块36和对外部输入的数字+28V电压进行滤波防护，并将外部输入的数字+28V稳压变换为激励主机3内部各模块需要的+28V、±12V及+5V等电压的电源模块37。其中，所述综合数字信道化模块31是所述激励主机3的调度控制中心和数字处理中心，通过以太网或无线接收来自所述手持式显控终端2的控制指令，并通过对自身模块内部的线程调度和对其他模块的参数控制，实现对激励功能的处理线程加载；并且所述综合数字信道化模块31也用于实现所有基带信号的模数AD/DA变换、调制/解调、解扩/解跳、纠错编译码、波束包络处理、时间测量等数字信号处理；所述综合数字信道化模块31将最终的检测结果通过以太网或无线反馈至手持式显控终端2。

所述声码话模块32用于短波、超短波、搜救、机间链、JIDS数据链、UHF频段卫通、S频段卫通和Ka频段卫通等功能的音频编解码处理；

所述时密模块33实现对识别卡中时密信息的读取，并将时密信息加载至所述综合数字信道化模块31的敌我识别激励源线程中，提供传密成功、传密失败信息；

所述第一射频前端模块34用于对HF、L、C等频段的变频、增益及滤波处理，实现短波话音功能、塔康功能、精密测距功能、航管应答功能、敌我识别询问功能、敌我识别应答功能、JIDS数据链功能、嵌入式训练链功能以及微波着陆功能的射频收发；所述第二射频前端模块35用于对UV、S、K、Ka等频段的变频、增益及滤波处理，实现超短波话音功能、超短波数传功能、信标功能、仪表着陆功能、搜救功能、UHF频段卫通功能、S频段卫通功能、机间数据链功能以及Ka频段卫通功能的射频收发，并提供激励主机3内部的参考时钟晶振信号；所述高度表模块36模拟高度表在各种高度及反射系数下的静态或动态回波信号，实现高度表功能的射频收发。

进一步地，所述综合数字信道化模块31通过以太网或无线接收来自所述手持式显控终端2的控制指令，并通过对自身模块内部的线程调度和对其它模块的参数控制，实现相应激励功能的处理线程加载，如果涉及到音频通信，则所述综合数字信道化模块31控制声码话模块32进行声音信号的采集与解析；如果需要加载识别询问功能或识别应答功能，则所述综合数字信道化模块31控制时密模块33进行时密信息的读取与传输；所述综合数字信道化模块31控制第一射频前端模块34、第二射频前端模块35或高度表模块36的射频通道选择、收发开关切换等；同时，综合数字信道化模块31对所有基带信号进行AD/DA变换、调制/解调、解扩/解跳、纠错编译码、波束包络处理、时间测量等数字信号处理；

第一射频前端模块34、第二射频前端模块35或高度表模块36在收到所述综合数字信道化模块31的控制指令后，完成对HF、L、C、UV、S、K、Ka等频段的变频、增益及滤波等射频信号处理，实现短波话音、超短波话音、超短波数传、信标、仪表着陆、塔康、精密测距、微波着陆、高度表、航管应答、识别询问、识别应答、搜救、机间数据链、JIDS数据链、嵌入式训练链、UHF频段卫通、S频段卫通和Ka频段卫通等功能的射频收发；然后经由所述激励主机3上的激励天线，与机载CNI系统1待测功能信号指标11进行空间辐射对通，激励主机3再将天线所接收到的检测信号，通过增益、变频、滤波、AD变换、解调等信号处理，并由所述综合数字信道化模块31通过以太网或无线将检测结果反馈至手持式显控终端2，所述手持式显控终端2在收到反馈的检测结果后，由数据处理单元21进行数据处理，最后人机交互单元22将数据处理后的检测结果显示出来。

以上所述为本发明较佳实施例，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。应该注意的是上述实施例和说明书中描述的只是本发明的原理，对于本领域内的普通技术人员而言，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，做出各种变型和改进，还可设计出替换实施例，这些变型和改进也视为本发明的保护范围。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 (10)

1.一种地面对通检测机载CNI性能的综合联试系统，包括：涵盖了多种型号机载CNI系统所有频段及传感器功能的激励主机(3)，与CNI地面检测平台进行数据交互的手持式显控终端(2)，其特征在于：手持式显控终端(2)通过以太网或无线实现对所述激励主机(3)的参数配置和状态控制，激励主机(3)在手持式显控终端(2)控制下，通过软件配置的方式，将各项激励功能的基带波形数据和信号处理算法写入内置各功能模块，并构建各项激励功能的处理线程；激励主机(3)内置综合数字信道化模块收到手持式显控终端(2)发起的控制指令后，通过对自身模块的线程调度和对其它模块的参数控制，实现激励功能的处理线程加载、信号处理和相应功能的射频激励信号收发，综合数字信道化模块产生的射频激励信号通过激励天线进行空间辐射，对通检测机载CNI系统(1)天线发送的待测功能信号指标(11)，激励主机(3)根据激励天线所接收到的射频检测信号进行信号级检测，对CNI各项功能进行射频信号处理和数字信号处理，处理后的检测结果通过以太网或无线反馈至手持式显控终端(2)，手持式显控终端(2)将检测结果经过数据处理后显示出来。

2.如权利要求1所述的地面对通检测机载CNI性能的综合联试系统，其特征在于：所述手持式显控终端(2)包括：连接在人机交互单元(22)与驱动接口单元(23)之间的数据处理单元(21)和将外部输入的+23～+32V直流电源变换为所述手持式显控终端(2)内部各组件实际工作电压的电源管理单元(24)。

3.如权利要求2所述的地面对通检测机载CNI性能的综合联试系统，其特征在于：所述数据处理单元(21)控制所述手持式显控终端(2)正常运行，从人机交互单元(22)获取人机交互指令，再通过驱动接口单元(23)，将人机交互指令发出。

4.如权利要求3所述的地面对通检测机载CNI性能的综合联试系统，其特征在于：来自以太网或无线的反馈数据，通过驱动接口单元(23)传至数据处理单元(21)进行数据处理，处理后的结果最终传给人机交互单元(22)进行显示。

5.如权利要求1所述的地面对通检测机载CNI性能的综合联试系统，其特征在于：所述激励主机(3)包括：连接在声码话模块(32)与时密模块(33)之间的综合数字信道化模块(31)，共端相连综合数字信道化模块(31)的第一射频前端模块(34)、第二射频前端模块(35)、高度表模块(36)和对外部输入的数字+28V电压进行滤波防护，并将外部输入的数字+28V稳压变换为激励主机(3)内部各模块需要的+28V，±12V及+5V电压的电源模块(37)。

6.如权利要求5所述的地面对通检测机载CNI性能的综合联试系统，其特征在于：所述综合数字信道化模块(31)是激励主机(3)的调度控制中心和数字处理中心，并且所述综合数字信道化模块(31)也用于实现所有基带信号的AD/DA变换、调制/解调、解扩/解跳、纠错编译码、波束包络处理、时间测量的数字信号处理。

7.如权利要求5所述的地面对通检测机载CNI性能的综合联试系统，其特征在于：所述声码话模块(32)用于短波、超短波、搜救、机间链、JIDS数据链、UHF频段卫通、S频段卫通和Ka频段卫通等功能的音频编解码处理。

8.如权利要求5所述的地面对通检测机载CNI性能的综合联试系统，其特征在于：所述时密模块(33)实现对识别卡中时密信息的读取，并将时密信息加载至所述综合数字信道化模块(31)的敌我识别激励源线程中，提供传密成功、传密失败信息。

9.如权利要求5所述的地面对通检测机载CNI性能的综合联试系统，其特征在于：所述第一射频前端模块(34)用于对HF、L、C频段的变频、增益及滤波处理，实现短波话音功能、塔康功能、精密测距功能、航管应答功能、敌我识别询问功能、敌我识别应答功能、JIDS数据链功能、嵌入式训练链功能以及微波着陆功能的射频收发；所述第二射频前端模块(35)用于对UV、S、K、Ka频段的变频、增益及滤波处理，实现超短波话音功能、超短波数传功能、信标功能、仪表着陆功能、搜救功能、UHF频段卫通功能、S频段卫通功能、机间数据链功能以及Ka频段卫通功能的射频收发，并提供激励主机(3)内部的参考时钟晶振信号。

10.如权利要求5所述的地面对通检测机载CNI性能的综合联试系统，其特征在于：所述高度表模块(36)模拟高度表在各种高度及反射系数下的静态或动态回波信号，实现高度表功能的射频收发。

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