CN113086241A - 机载飞行参数模拟装置及系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了机载飞行参数模拟装置及系统，其中装置包括：工控机、程控信号发生器、程控直流电源、程控交流中频电源及测试通道切换控制模块；所述工控机，连接并控制所述程控信号发生器、所述程控直流电源及所述程控交流中频电源；所述测试通道切换控制模块，连接所述程控信号发生器、所述程控交流中频电源及所述程控交流中频电源，用于提供对外输入输出接口，并对采集通道的信号输入输出进行控制。本发明实施例能够为采集器提供各种机载电子信号输出，并接收采集器输出的采集数据，实现采集器的板级故障定位。
Description
技术领域
本发明涉及航空工程测试领域，特别涉及一种机载飞行参数模拟装置及系统。
背景技术
飞行参数采集器用于采集的飞行参数，其功能和性能是否达标十分重要。因此需要一种用于对飞行参数采集器进行测试、维修和检测用的专用测试设备，为采集器提供各种机载电子信号输出，并接收采集器输出的采集数据，判断采集器的功能及性能是否达标，实现采集器的板级故障定位。
发明内容
本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明提出一种机载飞行参数模拟装置，能够为采集器提供各种机载电子信号输出，并接收采集器输出的采集数据，实现采集器的板级故障定位。
本发明还提出一种机载飞行参数模拟系统。
根据本发明的第一方面实施例的机载飞行参数模拟装置用于飞行参数采集器，包括：工控机、程控信号发生器、程控直流电源、程控交流中频电源及测试通道切换控制模块；所述工控机，连接并控制所述程控信号发生器、所述程控直流电源及所述程控交流中频电源；所述测试通道切换控制模块，连接所述程控信号发生器、所述程控交流中频电源及所述程控交流中频电源，用于提供对外输入输出接口，并对采集通道的信号输入输出进行控制。所述测试通道切换控制模块包括：信号调理模块，与所述程控信号发生器连接，用于对飞行参数信号进行调理，并调理或转换出负压信号和直流差分信号；开关矩阵模块，与所述程控直流电源、所述程控交流中频电源及所述信号调理模块连接，用于实现测试通道间切换；测试接口模块，与所述开关矩阵模块连接，用于飞行参数信号与信号驱动匹配、内部回采切换以及采集器主机信号接口切换。
根据本发明的一些实施例，所述信号调理模块包括第一运放电路、第二运放电路以及与所述第一运放电路和所述第二运放电路连接的隔离变压器；所述第一运放电路和所述第二运放电路将输出的单端信号转换为差分信号；所述差分信号经过所述隔离变压器输出。
根据本发明的一些实施例，所述开关矩阵模块包括：信号通道切换模块，与采集器主机接口、系统内部回采接口连接，用于实现信号通道切换；匹配电阻网络模块，用于保持电路稳定；RS232接口及指令解析控制模块，用于实现RS232通讯以及解析所述工控机指令并控制所述信号通道切换模块。
根据本发明的一些实施例，所述测试接口模块包括：接触式机械磁保持继电器，用于在完成继电器切换后完全断开被切换电源及电源地信号。
根据本发明的一些实施例，所述测试接口模块包括：PCI接口通讯模块，用于为采集器提供RS422和/或RS232和/或ARINC429总线和/或1553B通讯接口，实现数据收发；PCI接口三用表模块，用于对各类直流信号、交流信号幅度参数的回采。
根据本发明的一些实施例，所述装置还包括：液晶显示器和鼠标键盘；所述液晶显示器通过VGA或HDMI接口与所述工控机连接；所述鼠标键盘通过USB接口与所述工控机连接。
根据本发明的一些实施例，所述程控信号发生器，用于提供可编程的低压交流信号，为采集器提供低压交直流信号；所述程控直流电源，用于提供可编程控制的开关信号、直流信号，并为所述测试通道切换控制模块提供电源；所述程控交流中频电源，用于提供高压交流信号。
根据本发明的第二方面实施例的机载飞行参数模拟系统，包括：信号配置模块，用于控制程控信号发生器、程控直流电源和程控交流中频电源生成设定的信号；通道信号输出模块，用于控制测试通道切换控制模块，选择采集通道并控制通道数量；数据接收模块，用于接收采集器输出的采集数据；信号测试模块，用于根据采集数据进行数据比对，测试采集器各通道功能性能。
根据本发明的一些实施例，所述系统还包括：机型配置模块，用于对采集器进行机型配置，对采集器输出的机型信号进行检测；存储功能检测模块，用于对采集器内部的FLAH数据进行读写下载，并对FLASH的存储功能进行检测。
本发明实施例至少具有如下有益效果：本发明实施例的机载飞行参数模拟装置是一种用于对飞行参数采集器进行测试、维修和检测用的专用测试设备，可为采集器提供各种机载电子信号输出，并接收采集器输出的采集数据，判断采集器的功能及性能是否达标，实现采集器的板级故障定位；本发明实施例的系统将接收到的采集器数据和存贮的对应模拟飞行参数进行比对，以确定采集器采集状态和性能指标是否符合要求，能实时高效地测试采集器工作状态并确定故障部位，能根据检测结果分析故障原因并对故障进行板级定位，有效解决了机场一线测试保障能力不足的问题。
本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
附图说明
本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：
图1为本发明实施例的装置的结构示意框图。
图2为本发明实施例的单端转差分信号原理框图。
图3为本发明实施例的开关矩阵模块功能示意框图。
图4为本发明另一实施例的装置的结构示意框图。
图5为本发明实施例的系统的模块示意框图。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
在本发明的描述中，若干的含义是一个或者多个，多个的含义是两个及两个以上，大于、小于、超过等理解为不包括本数，以上、以下、以内等理解为包括本数。如果有描述到第一、第二只是用于区分技术特征为目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量或者隐含指明所指示的技术特征的先后关系。
本发明的描述中，除非另有明确的限定，设置、安装、连接等词语应做广义理解，所属技术领域技术人员可以结合技术方案的具体内容合理确定上述词语在本发明中的具体含义。
本发明的机载飞行参数模拟装置是一种用于对飞行参数采集器(以下简称采集器)进行测试、维修和检测用的专用测试设备，可为采集器提供各种机载电子信号输出，并接收采集器输出的采集数据，判断采集器的功能及性能是否达标，实现采集器的板级故障定位。
参照图1，本发明实施例的装置主要包括：工控机、程控信号发生器、程控直流电源、程控交流中频电源及测试通道切换控制模块。
其中，各个功能模块说明如下：
工控机：作为系统控制中心，提供PCI插槽用于集成各个PCI接口模块，提供USB接口、RS422/RS232接口、VGA/HDMI接口，用于控制其它程控模块和连接液晶显示器鼠标键盘等，配套Win7操作系统，安装应用界面软件，通过界面软件实现相关控制流程，控制相关功能模块实现飞行参数的模拟输入输出；
程控直流电源：提供可编程控制的开关信号、直流信号，并为测试通道切换模块提供电源；
程控信号发生器：提供可编程的低压交流信号，可提供正弦信号、方波信号、直流信号等低压交流信号，为采集器提供低压交直流信号；
程控交流中频电源：采用程控三相400Hz中频电源，提供三相36V、单相36V、115V、220V等高压交流信号。该类电源需采用高频电力电子开关变换技术，专门为航空航天电子电气设备设计制造，用于机载设备、雷达、导航等电子设备供电，以及其它需要400Hz中频电源的场合，是机组式变频电源的换代产品；
测试通道切换控制模块：提供对外输入输出接口，用于与03C采集器连接，并对采集通道的信号输入输出进行通断等控制；测试通道切换模块主要由信号调理模块(信号输入调理)、开关矩阵模块、测试接口模块等组成。
参照图4，在一些实施例中，该装置还包括液晶显示器及鼠标键盘、PCI接口RS422/232通讯模块、PCI接口三用表模块、PCI接口ARINC429总线通讯模块以及PCI接口1553B通讯模块。各个功能模块通过各类线缆进行互连，受控与模拟器内部的系统控制中心，系统控制中心采用专业工控机实现，配套Win7操作系统，安装应用界面软件，用户通过操作应用界面软件实现对模拟器的操作。
参照图2，信号调理模块主要实现对系统内部功能模块产生的飞行参数信号进行调理，并调理或转换出负压信号和直流差分信号，包括0～100mV直流差分信号。
经过信号调理，可输出以下信号：
0～100mV直流差分信号；
－5～+5V直流差分信号；
－32V～32V单端直流信号；
在一些实施例中，参照图2，信号调理模块的单端转差分电路如图2所示，采用双运放电路，将信号源模块输出的单端信号转换为差分信号，该差分信号再经过隔离变压器，实现差分信号输出。
参照图3，开关矩阵模块的设计主要考虑通道切换链路的阻抗匹配、通道隔离、信号串扰、绝缘耐压性能、四线法测电阻等因素，包括各个信号通道切换模块、匹配电阻网络模块、RS232接口及指令解析控制模块3个部分，实现了测试通道间切换、采集信号的调理、保护等功能。开关矩阵模块的系统框图如图3所示。开关矩阵模块的功能包括通过系统内部模块间接口接收飞行参数信号输入，进行通道切换链路的阻抗匹配，通过信号通道切换模块进行测试通道的切换，切换与采集器主机连接的接口或系统内部回采接口，通过RS232接口驱动接收指令，通过指令解析控制模块实现对测试通道切换的控制。
测试通道切换模块是系统中一个关键设计，因为它负责系统输出的飞行参数信号与信号驱动匹配、内部回采切换、03C主机信号接口等之间的切换。在一些实施例中，为保证在进行各种通道切换过程中，不会对激励信号传输以及回采，带来干扰或误差，用于切换的开关选用了接触式机械磁保持继电器，磁保持继电器可在完成继电器切换后，完全断开相关电源及电源地信号，剔除了切换通路的外界干扰等影响，保证了被测信号的干净度。
在一些实施例中，测试接口模块包括：PCI接口RS422/232通讯模块，用于为03C采集器提供RS422、RS232通讯接口，实现数据收发；PCI接口三用表模块，用于对各类直流信号、交流信号幅度参数的回采；PCI接口ARINC429总线通讯模块，用于为03C采集器提供ARINC429通讯接口，实现数据收发；PCI接口1553B通讯模块，用于为03C采集器提供1553B通讯接口，可模拟BC/RT/BM三种工作模式，实现数据的收发。
在一些实施例中，本发明实施例的装置通过液晶显示器提供人机交互界面。
参照图5，本发明实施例的系统主要包括：信号配置模块，用于控制程控信号发生器、程控直流电源和程控交流中频电源生成设定的信号；通道信号输出模块，用于控制测试通道切换控制模块，选择采集通道并控制通道数量；数据接收模块，用于接收采集器输出的采集数据；信号测试模块，用于根据采集数据进行数据比对，测试采集器各通道功能性能。
在一些实施例中，系统还包括：机型配置模块，用于对采集器进行机型配置，对采集器输出的机型信号进行检测；存储功能检测模块，用于对采集器内部的FLAH数据进行读写下载，并对FLASH的存储功能进行检测。
在一些实施例中，该系统具有一键全自动测试特征。启动全自动测试功能后按程序设置自动输出共255路飞参数据到采集器，同时自动采样存贮输出的每一路模拟飞行参数。
在一些实施例中，该系统具有分步测试功能。用户可根据每次测试要求对输出模拟飞行参数类型和数值进行调整，完成某些参数的单独输出测试。既可进行全自动测试，也可分步测试。
在一些实施例中，该系统包括形成分析报告模块。信号测试模块将接收到的采集器数据和存贮的对应模拟飞行参数进行比对，以确定采集器采集状态和性能指标是否符合要求，能实时高效地测试采集器工作状态并确定故障部位，形成分析报告模块能根据检测结果分析故障原因并对故障进行板级定位，有效解决了机场一线测试保障能力不足的问题。
在一些实施例中，该系统通过串口通信改变仪器类型和仪器输出信号的电压、频率、极性等参数，模拟多类飞行参数，在飞行参数取值范围内连续输出全范围参数。
本发明实施例采用FPGA测试通道切换模块+工控主机+多种外接信号源的结构，利用FPGA扩展多路模拟飞行参数控制接口和通道切换接口、采样测试命令接口、采样数据存储接口。采用工控主机做为系统控制中心，运行上位机程序和生成各种控制命令，显示飞行参数模拟器所有界面和参数，通过串口控制外接程控仪器生成的要求的飞行参数，和FPGA通信获取所有数据并形成测试报告和故障分析报告，实现最大程序的无人测试智能化功能。
尽管本文描述了具体实施方案，但是本领域中的普通技术人员将认识到，许多其它修改或另选的实施方案同样处于本公开的范围内。例如，结合特定设备或组件描述的功能和/或处理能力中的任一项可以由任何其它设备或部件来执行。另外，虽然已根据本公开的实施方案描述了各种例示性具体实施和架构，但是本领域中的普通技术人员将认识到，对本文所述的例示性具体实施和架构的许多其它修改也处于本公开的范围内。
上文参考根据示例性实施方案所述的系统、方法、系统和/或计算机程序产品的框图和流程图描述了本公开的某些方面。应当理解，框图和流程图中的一个或多个块以及框图和流程图中的块的组合可分别通过执行计算机可执行程序指令来实现。同样，根据一些实施方案，框图和流程图中的一些块可能无需按示出的顺序执行，或者可以无需全部执行。另外，超出框图和流程图中的块所示的那些部件和/或操作以外的附加部件和/或操作可存在于某些实施方案中。
因此，框图和流程图中的块支持用于执行指定功能的装置的组合、用于执行指定功能的元件或步骤的组合以及用于执行指定功能的程序指令装置。还应当理解，框图和流程图中的每个块以及框图和流程图中的块的组合可以由执行特定功能、元件或步骤的专用硬件计算机系统或者专用硬件和计算机指令的组合来实现。
本文所述的程序模块、应用程序等可包括一个或多个软件组件，包括例如软件对象、方法、数据结构等。每个此类软件组件可包括计算机可执行指令，所述计算机可执行指令响应于执行而使本文所述的功能的至少一部分(例如，本文所述的例示性方法的一种或多种操作)被执行。上面结合附图对本发明实施例作了详细说明，但是本发明不限于上述实施例，在所属技术领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下作出各种变化。
Claims (9)
1.一种机载飞行参数模拟装置，用于飞行参数采集器，其特征在于，包括：工控机、程控信号发生器、程控直流电源、程控交流中频电源及测试通道切换控制模块；
所述工控机，连接并控制所述程控信号发生器、所述程控直流电源及所述程控交流中频电源；
所述测试通道切换控制模块，连接所述程控信号发生器、所述程控交流中频电源及所述程控交流中频电源，用于提供对外输入输出接口，并对采集通道的信号输入输出进行控制；
所述测试通道切换控制模块包括：
信号调理模块，与所述程控信号发生器连接，用于对飞行参数信号进行调理，并调理或转换出负压信号和直流差分信号；
开关矩阵模块，与所述程控直流电源、所述程控交流中频电源及所述信号调理模块连接，用于实现测试通道间切换；
测试接口模块，与所述开关矩阵模块连接，用于飞行参数信号与信号驱动匹配、内部回采切换以及采集器主机信号接口切换。
2.根据权利要求1所述的机载飞行参数模拟装置，其特征在于，所述信号调理模块包括第一运放电路、第二运放电路以及与所述第一运放电路和所述第二运放电路连接的隔离变压器；所述第一运放电路和所述第二运放电路将输出的单端信号转换为差分信号；所述差分信号经过所述隔离变压器输出。
3.根据权利要求1所述的机载飞行参数模拟装置，其特征在于，所述开关矩阵模块包括：
信号通道切换模块，与采集器主机接口、系统内部回采接口连接，用于实现信号通道切换；
匹配电阻网络模块，用于保持电路稳定；
RS232接口及指令解析控制模块，用于实现RS232通讯以及解析所述工控机指令并控制所述信号通道切换模块。
4.根据权利要求1所述的机载飞行参数模拟装置，其特征在于，所述测试接口模块包括：接触式机械磁保持继电器，用于在完成继电器切换后完全断开被切换电源及电源地信号。
5.根据权利要求1所述的机载飞行参数模拟装置，其特征在于，所述测试接口模块包括：
PCI接口通讯模块，用于为采集器提供RS422和/或RS232和/或ARINC429总线和/或1553B通讯接口，实现数据收发；
PCI接口三用表模块，用于对各类直流信号、交流信号幅度参数的回采。
6.根据权利要求1所述的机载飞行参数模拟装置，其特征在于，所述装置还包括：液晶显示器和鼠标键盘；
所述液晶显示器通过VGA或HDMI接口与所述工控机连接；
所述鼠标键盘通过USB接口与所述工控机连接。
7.根据权利要求1所述的机载飞行参数模拟装置，其特征在于，
所述程控信号发生器，用于提供可编程的低压交流信号，为采集器提供低压交直流信号；
所述程控直流电源，用于提供可编程控制的开关信号、直流信号，并为所述测试通道切换控制模块提供电源；
所述程控交流中频电源，用于提供高压交流信号。
8.一种机载飞行参数模拟系统，用于如权利要求1至7中任一项所述的装置，其特征在于，包括：
信号配置模块，用于控制程控信号发生器、程控直流电源和程控交流中频电源生成设定的信号；
通道信号输出模块，用于控制测试通道切换控制模块，选择采集通道并控制通道数量；
数据接收模块，用于接收采集器输出的采集数据；
信号测试模块，用于根据采集数据进行数据比对，测试采集器各通道功能性能。
9.根据权利要求8所述的机载飞行参数模拟系统，其特征在于，所述系统还包括：
机型配置模块，用于对采集器进行机型配置，对采集器输出的机型信号进行检测；
存储功能检测模块，用于对采集器内部的FLAH数据进行读写下载，并对FLASH的存储功能进行检测。
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