CN114611295B - 一种机载lru通用接口仿真设备 - Google Patents
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Abstract
本申请提供一种机载LRU通用接口仿真设备，包括：交直流电源板，用于为机载LRU通用接口仿真设备的其他组件供电；CPU板控制软件无线电模块、离散IO模块、航空总线通信模块、LRU工作状态指示面板模块的工作；软件无线电模块收发无线电，且包含分别对应不同航电组件模型的多种工作模式；音频输入输出模块对接收的信号进行格式化后输出；离散IO模块输入输出开关量信号；航空总线通信模块实现机载LRU通用接口仿真设备或其组件与其他系统的通信；LRU工作状态指示面板进行工作状态的实时显示；航空插头为交直流电源板、软件无线电模块、离散IO模块、航空总线通信模块、音频输入输出模块提供输入输出。
Description
技术领域
本申请涉及民航科研技术领域，具体而言，涉及一种机载LRU通用接口仿真设备。
背景技术
随着我国民航事业蓬勃发展，对航线可更换单元(LRU，Line Replaceable Unit)的相关应用和教学培训需求愈加强烈，然而一个真实的机载LUR航材组件的采购成本是十分高昂的，且航材设备不具备故障模拟、仿真等功能，在一般的关于飞机的仿真、教学实验中，采用机载LRU航材组件是不合理的。因此，目前的机载LRU航材组件存在不适用于研究、仿真实验等问题。
发明内容
本申请实施例的目的在于提供一种机载LRU通用接口仿真设备，以实现机载LRU的外部接口仿真，模拟真实组件功能及反应，从而应用于一般的关于飞机的仿真实验、教学培训中。
为了实现上述目的，本申请的实施例通过如下方式实现：
第一方面，本申请实施例提供一种机载LRU通用接口仿真设备，包括：交直流电源板、CPU板、软件无线电模块、离散IO模块、航空总线通信模块、音频输入输出模块、LRU工作状态指示面板、航空插头，所述交直流电源板、所述软件无线电模块、所述离散IO模块、所述航空总线通信模块、所述音频输入输出模块均分别与所述CPU板和所述航空插头连接，所述CPU板与所述LRU工作状态指示面板连接，所述交直流电源板，用于为机载LRU通用接口仿真设备的其他组件供电；所述CPU板，用于控制所述软件无线电模块、所述离散IO模块、所述航空总线通信模块、所述LRU工作状态指示面板模块的工作；所述软件无线电模块，用于收发无线电，且包含分别对应不同航电组件模型的多种工作模式；所述音频输入输出模块，用于对接收的信号进行格式化后输出；所述离散IO模块，用于输入输出开关量信号；所述航空总线通信模块，用于实现机载LRU通用接口仿真设备或其组件与其他系统的通信；所述LRU工作状态指示面板，用于进行工作状态的实时显示；所述航空插头，用于为所述交直流电源板、所述软件无线电模块、所述离散IO模块、所述航空总线通信模块、音频输入输出模块提供输入输出；其中，所述软件无线电模块，具体用于：获取从所述CPU板接收的流图设置信号，并基于所述流图设置信号从多种工作模式中确定出目标工作模式；接收所述航空插头输出的检测信号；基于所述目标工作模式对接收的检测信号进行处理后输出至所述音频输入输出模块，以使所述音频输入输出模块对处理后的检测信号进行格式化后输出至所述CPU板进行处理。
结合第一方面，在第一方面的第一种可能的实现方式中，所述机载LRU通用接口仿真设备，还包括LRU机箱，所述LRU机箱包括机箱外壳以及机箱内框架，所述机箱外壳与所述机箱内框架之间通过抽屉式结构进行组合；所述机箱外壳的顶端和底端设有散热孔；所述机箱内框架的前面板采用双层贴装设计，第一层前面板与机箱内框架固定，并设计多个通孔，第二层采用金属铭牌贴装覆盖在第一层前面板上，通过更换第二层金属铭牌展现多种类型组件的前面板配置，实现不同LRU组件功能输出的状态。
结合第一方面，在第一方面的第二种可能的实现方式中，所述LRU工作状态指示面板，具体用于：显示对LRU组件的状态进行自检后输出的检测结果，其中，检测结果包括所述交直流电源板是否能正常供电的供电状态参数，以及电流参数、温度参数；获取并输出模拟故障测试结果，其中，模拟故障测试结果表示：通过航空总线通信模块对CPU板发送指令实现模拟故障外部注入功能，基于所述机载LRU通用接口仿真设备对该指令进行响应后产生的测试结果。
结合第一方面，在第一方面的第三种可能的实现方式中，所述软件无线电模块内设软件无线电软件平台GNURadio，所述软件无线电软件平台GNURadio，用于基于从所述CPU板接收的流图设置信号，搭建AM解调流图，以使所述软件无线电模块处于对应的目标工作模式。
结合第一方面的第三种可能的实现方式，在第一方面的第四种可能的实现方式中，软件无线电软件平台GNURadio搭建AM解调流图的具体方式为：将Osmocom Source单元初始化为采样率samp_rate＝10M，Ch0：Frequency(Hz)设置为变量center_freq，默认频率为118.0MHz，其中，Osmocom Source单元用于接收AM信号，使HackRF工作于接收模式；对HackRF采样的信号进行频谱搬移；将Multiply单元的输出连到LP Filter单元的输入，并将Multiply单元的截止频率设置为75kHz，过渡带宽设置为25kHz，Decimation抽取值设置为50；将Rational Resampler单元的比值设置为12/5，其中，Rational Resampler单元用于进行重采样，以继续调整采样率；将AM Demod单元中Audio Decimation设置为10，其中，AMDemod单元用于进行AM解调，以将AM无线电信号转为实数音频信号。
结合第一方面的第四种可能的实现方式，在第一方面的第五种可能的实现方式中，软件无线电软件平台GNURadio搭建AM解调流图的过程中，对HackRF采样的信号进行频谱搬移的具体方式为：获取Signal Source，其中，Signal Source属于流图设置信号中的一个信号，由所述CPU板生成，Signal Source的频率是需要平移的量center_freq-channel_freq，而channel_freq为需要的目标频率；将Signal Source与HackRF生成的信号相乘，以将目标频率channel_freq搬移到频谱中心。
结合第一方面，在第一方面的第六种可能的实现方式中，所述航空总线通信模块，包括但不限于：ARINC664总线、ARINC429总线、ARINC825总线、RS422总线、RS485总线、RS232总线、以太网。
结合第一方面，在第一方面的第七种可能的实现方式中，所述软件无线电模块，可仿真VHF、HF、ADF、MKR、DME、VOR、北斗、GPS、ADS-B中的任一种收发机模型。
有益效果：本申请实施例提供的机载LRU通用接口仿真设备，采用软件无线电技术，通过更换内部电路模块程序(即软件无线电模块在CPU板的控制下从分别对应不同航电组件模型的多种工作模式中确定出相应的目标工作模式)，可以仿真不同航电组件模型实现通用仿真功能。而增加故障注入模拟功能，配合LRU工作状态指示面板可以实现自检功能。并且，机载LRU通用接口仿真设备可以实现机载LRU的高度仿真，模拟真实LRU组件的功能及反应，能够对其他设备进行辅助测试，能够用于机务维修人员的培训，并且有效的降低了培训成本。通过更换第二层金属铭牌展现多种类型组件的前面板配置，可以实现不同LRU组件功能输出的状态，从而使得机载LRU通用接口仿真设备能够适应于更多种类的机载LRU。而在利用软件无线电模块基于从CPU板接收的流图设置信号在软件无线电软件平台GNURadio中搭建AM解调流图的过程中，通过Osmocom Source单元通知HackRF接收信号，从而可以与各种软件无线电设备通信；进行频谱搬移，而不通过直接改变Osmocom Source单元中center_freq的值将目标频率搬移到频谱中心，在实现信号从低频搬移到高频时，有利于减少天线的长度，实现天线的可行性；同时，不同频率系统复用多路信号，可以提高信道利用率。由于带宽太大会同时采样多个广播，为避免把CPU资源浪费在过高的采样上，通过将Multiply单元的输出连到LP Filter单元的输入，将Multiply单元的截止频率设置为75kHz，过渡带宽设置为25kHz，Decimation(降低采样率)抽取值设置为50，即原来高采样率与目标低采样率的比值50，10M每秒的采样点放入LP Filter单元，从而将采样率降低50倍，输出200k每秒的采样点，从而有效减小带宽。由于LP Filter单元中降低采样率的比值Decimation只能设置为整数，而Rational Resampler单元可以用非整数来更改采样率，因此，利用Rational Resampler单元来继续调整采样率，将其比值设置为12/5。经过重采样，采样率变化为200k*12/5＝480kHz。而使用AM Demod单元来进行AM解调，将AM无线电信号转为实数音频信号，将Audio Decimation(进一步降低采样率的倍数)设置为10，将采样率480kHz转变为480k/10＝48kHz，以此来适应Audio Sink所要求的48kHz。还可以利用Multiply Constant单元对Audio Sink入口的信号乘以一个量来调节声音大小，由此搭建适于需要检测的LRU组件的AM解调流图(目标工作模式)。
为使本申请的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对本申请实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本申请的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
图1为本申请实施例提供的一种机载LRU通用接口仿真设备的系统框架图。
图2为本申请实施例提供的一种LRU机箱的结构示意图。
图3为本申请实施例提供的第一层前面板及示例性的金属铭牌的示意图。
图4为软件无线电软件平台GNURadio中搭建的AM解调流图。
图标：100-机载LRU通用接口仿真设备；110-交直流电源板；120-CPU板；130-软件无线电模块；140-离散IO模块；150-航空总线通信模块；160-音频输入输出模块；170-LRU工作状态指示面板；180-航空插头；190-LRU机箱；191-机箱外壳；192-机箱内框架；193-第一层前面板；194-第二层金属铭牌；195-阻尼铰链；196-拉杆把手。
具体实施方式
下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行描述。
请参阅图1，图1为本申请实施例提供的一种机载LRU通用接口仿真设备100的系统框架图。
在本实施例中，机载LRU通用接口仿真设备100，包括：交直流电源板110、CPU板120、软件无线电模块130、离散IO模块140、航空总线通信模块150、音频输入输出模块160、LRU工作状态指示面板170、航空插头180。其中，交直流电源板110、软件无线电模块130、离散IO模块140、航空总线通信模块150、音频输入输出模块160均分别与CPU板120和航空插头180连接，CPU板120与LRU工作状态指示面板170连接。
交直流电源板110，用于为机载LRU通用接口仿真设备100的其他部件供电。例如，交直流电源板110可以把输入的28V或115V转为正负12V和正负5V，用于为机载LRU通用接口仿真设备100内部其他电路板的工作供电。
CPU板120，用于控制软件无线电模块130、离散IO模块140、航空总线通信模块150、LRU工作状态指示面板模块170的工作。例如，CPU板120用来计算、逻辑分析，控制软件无线电模块130、离散IO模块140、航空总线通信模块150、LRU工作状态指示面板模块170的工作，设置参数(流图)来确定软件无线电模块130的工作模式(即确定目标工作模式)等。
软件无线电模块130，用于收发无线电，且包含分别对应不同航电组件模型的多种工作模式，可在CPU板120的控制下确定出相应的目标工作模式，以适应对不同航电组件的仿真。
示例性的，软件无线电模块130可仿真VHF、HF、ADF、MKR、DME、VOR、北斗、GPS、ADS-B中的任一种收发机模型，以实现通用功能。机载LRU通用接口仿真设备100可以采用有线或无线的方式与功能控制端(即外部的终端)通信，实现LRU仿真模型切换，LRU仿真模型则包含VHF、HF、ADF、MKR、DME、VOR、北斗、GPS、ADS-B等通用仿真模型。例如，仿真组件(即仿真的航电组件)可以采用以太网，与功能控制端通信，实现仿真组件的CPU板120加载和切换不同模块或者仿真程序(即利用CPU板120控制软件无线电模块130切换不同的工作模式)，实现仿真组件的功能切换和通用性。
而机载LRU通用接口仿真设备100的软件无线电模块130还可以使用专用无线电模块替代。专用无线电模块与CPU板120连接，CPU板120可以控制专用无线电模块，用于实现收发专用无线电信号或仿真专用无线电模型。
航空插头180，用于为交直流电源板110、软件无线电模块130、离散IO模块140、航空总线通信模块150、音频输入输出模块160提供输入输出。
音频输入输出模块160，用于对接收的信号进行格式化后输出。
离散IO模块140，用于输入输出开关量信号。
航空总线通信模块150，用于实现机载LRU通用接口仿真设备100或其组件与其他系统的通信。航空总线通信模块150包括但不限于：ARINC664总线、ARINC429总线、ARINC825总线、RS422总线、RS485总线、RS232总线、以太网。
LRU工作状态指示面板170，用于进行工作状态的实时显示。
请参阅图2，机载LRU通用接口仿真设备100还包括LRU机箱190。
在本实施例中，LRU机箱190可以包括机箱外壳191以及机箱内框架192，机箱外壳191与机箱内框架192之间可以通过抽屉式结构进行组合。
示例性的，机箱外壳191的顶端和底端设有散热孔。
示例性的，机箱内框架192的前面板采用双层贴装设计，第一层前面板193与机箱内框架192固定，并设计多个通孔，第一层前面板193通过阻尼铰链195安装拉杆把手196，便于机箱内框架192的抽屉式更换；第二层采用金属铭牌贴装覆盖在第一层前面板193上，通过更换第二层金属铭牌194展现多种类型组件的前面板配置，实现不同LRU组件功能输出的状态，如图3所示(图3左侧展示的为第一层前面板193，右侧展示的为第二层金属铭牌194)。
那么，LRU工作状态指示面板170可以用于：显示对LRU组件(即航电组件)的状态进行自检后输出的检测结果，其中，检测结果包括交直流电源板110是否能正常供电的供电状态参数，以及电流参数、温度参数等。例如，LRU工作状态指示面板170可以在自检后输出LRU组件的状态，如：CPU板120对电源(即交直流电源板110)，天线，电路等的状态进行检测，并将检测结果通过LRU工作状态指示板输出。
在本实施例中，机载LRU通用接口仿真设备100可以增加故障注入模拟功能，该功能的实现，可由功能控制端通过局域网来发送故障注入指令，故障信息则保存到仿真组件，进一步通过第一层前面板193的外层可贴式金属铭牌(即第二层金属铭牌194)上指示灯的显示，来判断工作状态。例如，以图3为例，在操作Test按键后能够根据故障信息，显示故障灯：用LRUSTATUS指示灯表示当前的工作状态，其中绿灯代表工作正常状态，红灯代表故障状态；CONTROLFAIL指示灯用来表示判断控制始态调谐、调频的成功与否；ANTENNAFAIL用来表示天线是否故障；以此实现故障模拟功能。
此处，机载LRU通用接口仿真设备100的自检状态的仿真，可以通过监测电压幅值、天线信号强度进行设置；其他故障类型注入则可以通过功能控制端远程设置，有线配置可采用以太网、RS232/485/422、CAN总线等，无线配置可采用WIFI、蓝牙等，此处不作限定。
基于此，LRU工作状态指示面板170还可以用于：获取并输出模拟故障测试结果，其中，模拟故障测试结果表示：通过航空总线通信模块150对CPU板120发送指令实现模拟故障外部注入功能，基于机载LRU通用接口仿真设备100对该指令进行响应后产生的测试结果。由此可以通过航空总线通信模块150对CPU板120发送指令实现模拟故障外部注入功能，再将检测结果通过LRU工作状态指示板输出。
因此，机载LRU通用接口仿真设备100，采用软件无线电技术，通过更换内部电路模块程序(即软件无线电模块130在CPU板120的控制下从分别对应不同航电组件模型的多种工作模式中确定出相应的目标工作模式)，可以仿真不同航电组件模型实现通用仿真功能。而增加故障注入模拟功能，配合LRU工作状态指示面板170可以实现自检功能。并且，机载LRU通用接口仿真设备100可以实现机载LRU的高度仿真，模拟真实LRU组件的功能及反应，能够对其他设备进行辅助测试，能够用于机务维修人员的培训，并且有效的降低了培训成本。通过更换第二层金属铭牌194展现多种类型组件的前面板配置，可以实现不同LRU组件功能输出的状态，从而使得机载LRU通用接口仿真设备100能够适应于更多种类的机载LRU。
另外，机载LRU通用接口仿真设备100，可以用于航空类课程的教学培训、民航领域科研仿真、民航维修领域充当辅助维修设备。采用软件无线电技术，实现机载LRU的高度仿真，能降低仿真组件的成本，增强效益。同时满足LRU组件的接口功能，快速以低成本的方式充当辅助维修设备，极大的提高系统维修的效率、便捷性和经济性。在实际应用中，飞机仿真驾驶舱进行操作时，LRU仿真组件可以给出相应的反应；飞机设计阶段集成仿真验证的时候，可以用LRU仿真组件替代真实LRU组件；在维修的时候，也可以用LRU仿真组件作为调谐控制面板的辅助测试设备。
为了便于理解，以下将对机载LRU通用接口仿真设备100的运行过程进行介绍：
天线接收到的信号(即检测信号)经过航空插头180输入给软件无线电模块130，而软件无线电模块130则需要在软件无线电软件平台GNURadio中搭建AM解调流图，以便对天线接收到的信号(检测信号)进行处理和检测。
请结合参阅图4，图4为软件无线电软件平台GNURadio中搭建的AM解调流图。
软件无线电模块130具体可以获取从CPU板120接收的流图设置信号，并基于流图设置信号从多种工作模式中确定出目标工作模式。
示例性的，软件无线电模块130内设软件无线电软件平台GNURadio，软件无线电软件平台GNURadio用于基于流图设置信号，搭建AM解调流图，以使软件无线电模块130处于对应的目标工作模式。
具体的，软件无线电软件平台GNURadio搭建AM解调流图的具体方式可以包含以下几个过程：
1.HackRF接收信号阶段、2.频谱搬移阶段；3.低通滤波阶段；4.重采样阶段；5.AM解调阶段；6.音量调节阶段(可不含此阶段)。
首先，HackRF接收信号阶段：可以将Osmocom Source单元初始化为采样率samp_rate＝10M，Ch0：Frequency(Hz)设置为变量center_freq，默认频率为118.0MHz，其中，Osmocom Source单元用于接收AM信号，使HackRF工作于接收模式。此处，Osmocom Source单元的存在，能够保证利用软件无线电模块130与各种软件无线电设备进行通信，作为一个Source，它生成的数据将会被后面的单元(例如Multiply单元)进行处理，它的实际工作方式是通知HackRF工作于接收模式，并将采样获得的数据流流入后面的单元(例如Multiply单元)。
对于频谱搬移阶段：需要对HackRF采样的信号进行频谱搬移。示例性的，可以获取Signal Source(属于流图设置信号中的一个信号，由CPU板120生成)，Signal Source的频率是需要平移的量center_freq-channel_freq，而channel_freq为需要的目标频率；将Signal Source与HackRF生成的信号相乘，以将目标频率channel_freq搬移到频谱中心。
通过频谱搬移而不通过直接改变Osmocom Source单元中center_freq的值，来实现将目标频率搬移到频谱中心，因为这样信号从低频搬移到高频，有利于减少天线的长度，实现天线的可行性；同时不同频率系统复用多路信号，可以提高信道利用率。channel_freq的取值设定为一个可调节的变量channel_freq，可以根据需要进行调节。
对于低通滤波阶段：可以将Multiply单元的输出连到LP Filter单元(即Low PassFilter单元)的输入，并将Multiply单元的截止频率设置为75kHz，过渡带宽设置为25kHz，Decimation(降低采样率)抽取值设置为50，降低的倍数取决于信号的带宽，带宽太大会同时采样多个广播，为避免把CPU资源浪费在过高的采样上，通过减小带宽，将Decimation设置为原来高采样率与目标低采样率的比值50，10M每秒的采样点放入LP Filter单元，它会将采样率降低50倍，输出200k每秒的采样点。
对于重采样阶段：可以将Rational Resampler单元的比值设置为12/5，其中，Rational Resampler单元用于进行重采样，以继续调整采样率。LP Filter单元中降低采样率的比值Decimation只能设置为整数，Rational Resampler单元可以用非整数来更改采样率，由此进一步调整采样率。经过重采样，采样率则变化为200k*12/5＝480kHz。
对于AM解调阶段：可以使用AM Demod单元来进行AM解调，AM Demod单元可以将AM无线电信号转为实数音频信号。此处，可以将Audio Decimation(进一步降低采样率的倍数)设置为10，表示将采样率480kHz转变为480k/10＝48kHz，以此来适应Audio Sink所要求的48kHz。对应的，Channel Rate(输入的采样率)则设置为480kHz。
对于音量调节阶段：利用Multiply Constant单元对Audio Sink入口的信号乘以一个量，以此实现调节声音大小。
在本实施例中，CPU板120可以通过对软件无线电模块130设置不同的流图来改变软件无线电模块130的工作模式和功能。
那么，对于输入软件无线电模块130的检测信号，软件无线电模块130可以基于目标工作模式对接收的检测信号进行处理后输出至音频输入输出模块160，以使音频输入输出模块160对处理后的检测信号进行格式化后输出至CPU板120进行处理，再通过航空插头180实现相应的信息显示。
例如，信号经过软件无线电模块130处理后，再通过CPU板120输入到音频输入输出模块160，进行格式转化后输出；LRU工作状态指示面板170用来自检后输出LRU组件的状态，CPU板120对电源是否能正常供电，天线是否能接收信号，电路电流温度等状态参数进行检测，并将检测结果通过LRU工作状态指示板输出；也可以通过航空总线通信模块150对CPU板120发送指令实现模拟故障外部注入功能，再将检测结果通过LRU工作状态指示板输出。例如，以树莓派为CPU板120，利用socket通信，实现CPU板120与PC端之间的通信，CPU板120根据接收到的“故障”驱动指示板不同的显示状态；离散IO模块140输出离散信号，当各模块准备完毕后，CPU板120向离散IO模块140输出高电平，表示组件已经准备完毕。
基于此，机载LRU通用接口仿真设备100利用软件无线电模块130在软件无线电软件平台GNURadio中搭建AM解调流图，通过Osmocom Source单元通知HackRF接收信号，从而可以与各种软件无线电设备通信；进行频谱搬移，而不通过直接改变Osmocom Source单元中center_freq的值将目标频率搬移到频谱中心，在实现信号从低频搬移到高频时，有利于减少天线的长度，实现天线的可行性；同时，不同频率系统复用多路信号，可以提高信道利用率。由于带宽太大会同时采样多个广播，为避免把CPU资源浪费在过高的采样上，通过将Multiply单元的输出连到LP Filter单元的输入，将Multiply单元的截止频率设置为75kHz，过渡带宽设置为25kHz，Decimation(降低采样率)抽取值设置为50，即原来高采样率与目标低采样率的比值50，10M每秒的采样点放入LP Filter单元，从而将采样率降低50倍，输出200k每秒的采样点，从而有效减小带宽。由于LP Filter单元中降低采样率的比值Decimation只能设置为整数，而Rational Resampler单元可以用非整数来更改采样率，因此，利用Rational Resampler单元来继续调整采样率，将其比值设置为12/5。经过重采样，采样率变化为200k*12/5＝480kHz。而使用AM Demod单元来进行AM解调，将AM无线电信号转为实数音频信号，将Audio Decimation(进一步降低采样率的倍数)设置为10，将采样率480kHz转变为480k/10＝48kHz，以此来适应Audio Sink所要求的48kHz。还可以利用Multiply Constant单元对Audio Sink入口的信号乘以一个量来调节声音大小，由此搭建适于需要检测的LRU组件的AM解调流图(目标工作模式)。
综上所述，本申请实施例提供一种机载LRU通用接口仿真设备100，采用软件无线电技术，通过更换内部电路模块程序(即软件无线电模块130在CPU板120的控制下从分别对应不同航电组件模型的多种工作模式中确定出相应的目标工作模式)，可以仿真不同航电组件模型实现通用仿真功能。而增加故障注入模拟功能，配合LRU工作状态指示面板170可以实现自检功能。并且，机载LRU通用接口仿真设备100可以实现机载LRU的高度仿真，模拟真实LRU组件的功能及反应，能够对其他设备进行辅助测试，能够用于机务维修人员的培训，并且有效的降低了培训成本。通过更换第二层金属铭牌194展现多种类型组件的前面板配置，可以实现不同LRU组件功能输出的状态，从而使得机载LRU通用接口仿真设备100能够适应于更多种类的机载LRU。
在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。
以上所述仅为本申请的实施例而已，并不用于限制本申请的保护范围，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。
Claims (5)
1.一种机载LRU通用接口仿真设备，其特征在于，包括：交直流电源板、CPU板、软件无线电模块、离散IO模块、航空总线通信模块、音频输入输出模块、LRU工作状态指示面板、航空插头，所述交直流电源板、所述软件无线电模块、所述离散IO模块、所述航空总线通信模块、所述音频输入输出模块均分别与所述CPU板和所述航空插头连接，所述CPU板与所述LRU工作状态指示面板连接，
所述交直流电源板，用于为机载LRU通用接口仿真设备的其他组件供电；
所述CPU板，用于控制所述软件无线电模块、所述离散IO模块、所述航空总线通信模块、所述LRU工作状态指示面板模块的工作；
所述软件无线电模块，用于收发无线电，且包含分别对应不同航电组件模型的多种工作模式；
所述音频输入输出模块，用于对接收的信号进行格式化后输出；
所述离散IO模块，用于输入输出开关量信号；
所述航空总线通信模块，用于实现机载LRU通用接口仿真设备或其组件与其他系统的通信；
所述LRU工作状态指示面板，用于进行工作状态的实时显示；
所述航空插头，用于为所述交直流电源板、所述软件无线电模块、所述离散IO模块、所述航空总线通信模块、音频输入输出模块提供输入输出；
其中，所述软件无线电模块，具体用于：获取从所述CPU板接收的流图设置信号，并基于所述流图设置信号从多种工作模式中确定出目标工作模式；接收所述航空插头输出的检测信号；基于所述目标工作模式对接收的检测信号进行处理后输出至所述音频输入输出模块，以使所述音频输入输出模块对处理后的检测信号进行格式化后输出至所述CPU板进行处理；
所述软件无线电模块内设软件无线电软件平台GNURadio，所述软件无线电软件平台GNURadio，用于基于从所述CPU板接收的流图设置信号，搭建AM解调流图，以使所述软件无线电模块处于对应的目标工作模式；
软件无线电软件平台GNURadio搭建AM解调流图的具体方式为：
将Osmocom Source单元初始化为采样率samp_rate=10M，Ch0：Frequency（Hz）设置为变量center_freq，默认频率为118.0MHz，其中，Osmocom Source单元用于接收AM信号，使HackRF工作于接收模式；对HackRF采样的信号进行频谱搬移；将Multiply单元的输出连到LP Filter单元的输入，并将Multiply单元的截止频率设置为75kHz，过渡带宽设置为25kHz，Decimation抽取值设置为50；将Rational Resampler单元的比值设置为12/5，其中，Rational Resampler单元用于进行重采样，以继续调整采样率；将AM Demod单元中AudioDecimation设置为10，其中，AM Demod单元用于进行AM解调，以将AM无线电信号转为实数音频信号；
软件无线电软件平台GNURadio搭建AM解调流图的过程中，对HackRF采样的信号进行频谱搬移的具体方式为：
获取Signal Source，其中，Signal Source属于流图设置信号中的一个信号，由所述CPU板生成，Signal Source的频率是需要平移的量center_freq-channel_freq，而channel_freq为需要的目标频率；将Signal Source与HackRF生成的信号相乘，以将目标频率channel_freq搬移到频谱中心。
2.根据权利要求1所述的机载LRU通用接口仿真设备，其特征在于，所述机载LRU通用接口仿真设备，还包括LRU机箱，
所述LRU机箱包括机箱外壳以及机箱内框架，所述机箱外壳与所述机箱内框架之间通过抽屉式结构进行组合；
所述机箱外壳的顶端和底端设有散热孔；
所述机箱内框架的前面板采用双层贴装设计，第一层前面板与机箱内框架固定，并设计多个通孔，第二层采用金属铭牌贴装覆盖在第一层前面板上，通过更换第二层金属铭牌展现多种类型组件的前面板配置，实现不同LRU组件功能输出的状态。
3.根据权利要求1所述的机载LRU通用接口仿真设备，其特征在于，所述LRU工作状态指示面板，具体用于：
显示对LRU组件的状态进行自检后输出的检测结果，其中，检测结果包括所述交直流电源板是否能正常供电的供电状态参数，以及电流参数、温度参数；
获取并输出模拟故障测试结果，其中，模拟故障测试结果表示：通过航空总线通信模块对CPU板发送指令实现模拟故障外部注入功能，基于所述机载LRU通用接口仿真设备对该指令进行响应后产生的测试结果。
4.根据权利要求1所述的机载LRU通用接口仿真设备，其特征在于，所述航空总线通信模块，包括但不限于：
ARINC664总线、ARINC429总线、ARINC825总线、RS422总线、RS485总线、RS232总线、以太网。
5.根据权利要求1所述的机载LRU通用接口仿真设备，其特征在于，所述软件无线电模块，可仿真VHF、HF、ADF、MKR、DME、VOR、北斗、GPS、ADS-B中的任一种收发机模型。
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Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101913427A (zh) * | 2010-08-04 | 2010-12-15 | 北京航空航天大学 | 一种适用于多用途无人飞行器的航空电子系统 |
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| CN103475522A (zh) * | 2013-09-10 | 2013-12-25 | 中国民航大学 | 飞机集中维护系统模拟装置及方法 |
| WO2017083873A1 (en) * | 2015-11-13 | 2017-05-18 | Sandel Avionics, Inc. | Avionics system, architecture, and method |
| CN114117794A (zh) * | 2021-11-26 | 2022-03-01 | 中国航空工业集团公司西安飞行自动控制研究所 | 一种基于功能模块化的飞行管理仿真测试方法及系统 |
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Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2012005639A1 (en) * | 2010-07-06 | 2012-01-12 | Saab Ab | Simulating and testing avionics |
| CN101913427A (zh) * | 2010-08-04 | 2010-12-15 | 北京航空航天大学 | 一种适用于多用途无人飞行器的航空电子系统 |
| CN103475522A (zh) * | 2013-09-10 | 2013-12-25 | 中国民航大学 | 飞机集中维护系统模拟装置及方法 |
| WO2017083873A1 (en) * | 2015-11-13 | 2017-05-18 | Sandel Avionics, Inc. | Avionics system, architecture, and method |
| CN114117794A (zh) * | 2021-11-26 | 2022-03-01 | 中国航空工业集团公司西安飞行自动控制研究所 | 一种基于功能模块化的飞行管理仿真测试方法及系统 |
Non-Patent Citations (4)
| Title |
|---|
| LRU可靠性评估仿真模型及实例分析;胡启先等;《航空工程进展》;20191231;第10卷(第5期);第634-642页 * |
| 关于VHF地空数据链ACARS调制解调算法仿真浅析;任婷;;甘肃科技纵横;20170225(第02期);第17-19页 * |
| 基于仿真组件模型(SCM)的航空电子组件仿真模型研究;陈静杰;郜丽娜;耿宏;;科学技术与工程;20160408(第10期);第50-55页 * |
| 调谐控制仿真器设计及集成验证过程中的应用;陈志雄;;科技创新导报;20180721(第21期);第6-8页 * |
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