CN203630773U - 一种无人机航空电子系统检测模拟设备 - Google Patents
一种无人机航空电子系统检测模拟设备 Download PDFInfo
- Publication number
- CN203630773U CN203630773U CN201320853395.0U CN201320853395U CN203630773U CN 203630773 U CN203630773 U CN 203630773U CN 201320853395 U CN201320853395 U CN 201320853395U CN 203630773 U CN203630773 U CN 203630773U
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- module
- chipset
- microprocessor
- unmanned plane
- input
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Lifetime
Links
- 238000004891 communication Methods 0.000 claims abstract description 7
- 238000012545 processing Methods 0.000 claims description 4
- 238000001514 detection method Methods 0.000 abstract description 37
- 238000013461 design Methods 0.000 abstract description 4
- 238000013528 artificial neural network Methods 0.000 description 17
- 238000003745 diagnosis Methods 0.000 description 16
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 15
- RZVHIXYEVGDQDX-UHFFFAOYSA-N 9,10-anthraquinone Chemical compound C1=CC=C2C(=O)C3=CC=CC=C3C(=O)C2=C1 RZVHIXYEVGDQDX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 11
- 238000012549 training Methods 0.000 description 11
- 238000000034 method Methods 0.000 description 10
- 238000004088 simulation Methods 0.000 description 5
- 230000006378 damage Effects 0.000 description 4
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 3
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 2
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 2
- 238000012631 diagnostic technique Methods 0.000 description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 2
- 238000011835 investigation Methods 0.000 description 2
- 230000004807 localization Effects 0.000 description 2
- 238000003786 synthesis reaction Methods 0.000 description 2
- 230000003044 adaptive effect Effects 0.000 description 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 230000001066 destructive effect Effects 0.000 description 1
- 230000003028 elevating effect Effects 0.000 description 1
- 238000007689 inspection Methods 0.000 description 1
- 238000012423 maintenance Methods 0.000 description 1
- 230000007257 malfunction Effects 0.000 description 1
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 1
- 230000036651 mood Effects 0.000 description 1
- 230000005855 radiation Effects 0.000 description 1
- 238000011084 recovery Methods 0.000 description 1
- 238000012552 review Methods 0.000 description 1
Images
Abstract
本实用新型公开了一种无人机航空电子系统检测模拟设备，涉及航空仪表检测装置技术领域。被测信号通过输入输出接口输入至A/D采集模块和串行通信模块然后通过PC/104Plus扩展总线传送给微处理器及芯片组进行处理，微处理器及芯片组将处理过的信号通过PC/104Plus扩展总线传送给D/A输出模块然后通过输入输出接口输出至无人机航空电子设备，输入及显示单元与微处理器及芯片组双向连接，电源模块和定时器计数器通过所述PC/104Plus扩展总线与所述微处理器及芯片组连接。所述设备采用小型化、便携式设计方案，检测工作量小，出动人员少，检测速度快。
Description
技术领域
本实用新型涉及航空仪表检测装置技术领域，尤其涉及一种无人机航空电子系统检测模拟设备。
背景技术
无人机航空电子系统作为无人机的重要组成部分担负着为飞机电子系统供电、飞行控制与管理、数据链设备控制与管理、飞行定位与导航、任务设备控制与管理、遥控信号的接收、解码与数据处理、遥测信号的编码与发射等多项重要任务，因此，该系统性能与可靠性对无人机系统的作战能力有着重要的影响，一旦出现故障，就有可能导致无人机毁灭性的破坏。
目前，无人机航空电子系统检测过程包括飞机系统的功能检测、飞机系统控制参数检测等，必须在飞行控制站和地面数据终端同时参与的环境下进行，要求无线电信道通畅，检测程序非常繁琐。特别是在飞机航空电子系统故障诊断时，需开启所有的地面设备，这样耗费大量的人力、物理和时间资源，给部队的作战训练带来了极大的不便，主要表现为：
（1）限制了飞机系统检测的架次：由于每次检测都要求飞行控制站和地面数据终端同时参与，这就决定了无人机在同一时间只能进行一个架次的飞机系统检测，大大制约了无人机的作战使用效率。（2）检测数据不够全面：目前部队配备的飞机系统检测表在功能和操作方式上均未达到自动化、智能化的要求，使得飞机系统检测数据不够全面，作战可靠性和使用效率均得不到有效保证。（3）延长了飞机系统检测的时间，在飞机系统检测过程中，遥控指令的决定权掌握在飞行控制站手中，增加了一种飞行控制站与飞机检测人员之间的无线通讯，使飞机系统检测过程更加复杂，检测时间也随之延长。（4）缩短了飞行控制站和地面数据终端的使用寿命：飞机系统的检测在无人机的使用过程中是一项非常繁琐的工作，每架无人机在技术阵地和起飞前都要进行检测，根据目前装备的实际情况和部队的使用特点，一架无人机在起飞前至少要进行5-6次的飞机系统检测，每次检测都要求飞行控制站和地面数据终端同时参与，飞行控制站和地面数据终端在整个无人机系统中处于核心地位，如果使用过于频繁，必将缩短飞行控制站的的使用寿命。（5）增加了检测人员的电磁伤害：在检测过程中，无人机的无线电发射功率为20W，检测人员和无线电发射源的距离为2公里，一个架次的飞行检测时间约为3小时，在如此近的距离的高强度无线电辐射下，必将影响检测人员的身体健康。
由此可见，传统的航空电子系统检测极大的加重了无人机对日常的装备维护工作量，给部队造成了一定的畏惧情绪，有些部队为了减少装备车辆的出动率和人员出动率，一般都故意避开无人机航空电子设备维护保养这一训练内容，严重影响了装备的寿命。
实用新型内容
本实用新型所要解决的技术问题是提供一种无人机航空电子系统检测模拟设备，所述设备与航空电子系统通过有线连接的方式连接，能够模拟和实现对航空电子系统的检测功能，具有检测工作量小，出动人员少的特点。
为解决上述技术问题，本实用新型所采取的技术方案是：一种无人机航空电子系统检测模拟设备，其特征在于硬件部分包括输入及显示单元、微处理器及芯片组、电源模块、定时器计数器、A/D采集模块、D/A输出模块和串行通信模块，被测信号通过输入输出接口输入至A/D采集模块和串行通信模块然后通过PC/104 Plus扩展总线传送给微处理器及芯片组进行处理，微处理器及芯片组将处理过的信号通过PC/104 Plus扩展总线传送给D/A输出模块然后通过输入输出接口输出至无人机航空电子设备，输入及显示单元与微处理器及芯片组双向连接，电源模块和定时器计数器通过所述PC/104 Plus扩展总线与所述微处理器及芯片组连接。
本实用新型的进一步方案在于：所述硬件部分还包括网络接口模块和USB接口模块，所述网络接口模块和USB接口模块通过所述PC/104 Plus扩展总线与所述微处理器及芯片组连接。
本实用新型的进一步方案在于：所述输入及显示单元为键盘和显示器或者为触摸屏。
采用上述技术方案所产生的有益效果在于：所述设备采用小型化、便携式设计方案，检测工作量小，出动人员少，检测速度快；通过有线连接的方式解决了无人机航空电子系统在检测过程中需要地面控制站频繁开机及与地面控制站自检相冲突的问题。所述检测模拟设备首先将无人机下传的遥测帧进行解码，提取出相应的信息并用阀值判定将其与标准数据库信息进行匹配，对故障类型和位置进行初步诊断，然后采用基于模型残差的神经网络故障诊断技术对故障进行快速准确定位。若通过软件诊断测试不能完全定位故障，便以此为基础首先缩小疑似故障设备和参数的邻域范围，然后利用所述检测模拟设备的A/D、D/A数据采集和转换电路对无人机进行详细的物理电气特性排查，由于通常情况下，无人机参数检测通常采用仪表检测，人工读取的方式存在一定的检测误差，通过使用所述检测模拟设备可实现对无人机机载传感器的快速、自动化、精确检测，大大提高了检测精确度和效率，可准确的将故障定位到现场可更换单元。
附图说明
下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步详细的说明。
图1是本实用新型原理框图；
图2是本实用新型模拟软件框图；
图3是故障诊断系统的控制舵面故障树的结构示意图；
图4是控制舵面故障诊断神经网络的结构示意图。
具体实施方式
如图1所示，一种无人机航空电子系统检测模拟设备，所述硬件部分包括输入及显示单元、微处理器及芯片组、电源模块、定时器计数器、A/D采集模块、D/A输出模块和串行通信模块。被测信号通过输入输出接口输入至A/D采集模块和串行通信模块然后通过PC/104 Plus扩展总线传送给微处理器及芯片组进行处理，微处理器及芯片组将处理过的信号通过PC/104 Plus扩展总线传送给D/A输出模块然后通过输入输出接口输出至无人机航空电子设备；输入及显示单元与微处理器及芯片组双向连接，电源模块和定时器计数器通过所述PC/104 Plus扩展总线与所述微处理器及芯片组连接。
为了以后的扩展方便，所述硬件部分还包括网络接口模块和USB接口模块，所述网络接口模块和USB接口模块通过所述PC/104 Plus扩展总线与所述微处理器及芯片组连接，所述输入及显示单元为键盘和显示器或者为触摸屏。
微处理器选择PM1.4G，主要考虑硬件系统的散热性。数据采集方式包括：串口、网络接口和USB三种方式。网络接口通过和地面控制站网络接口连接采集数据；直接和传感器连接时，可通过D/A和A/D模块进行检测和采集；所述设备采用串口与航空电子系统电缆相连接（采用其它方式连接时，可采用接口适配器和航空电子系统连接）。使用PC/104 Plus扩展总线来满足检测装置小型化的需求，根据检测需求在触摸屏上的指令键盘包括以下指令：自检、功能切换、手控、程控、开关灯、大马力、中马力、小马力、停车、回收、开关舱门、左盘旋、右盘旋、直飞、开关气道、平台升、平台降、爬升、俯冲及应急备用。
如图2所示，所述设备的软件系统主要由五部分组成：遥控指令发送模块、遥测参数接收及显示模块、状态检测及故障诊断模块、模拟训练模块和后台软面板模块。为了利于操作人员操作，所述设备的检测模拟软件系统设计以数字和图形化两种形式提供无人机状态；具有人工遥控和程序控制两种控制方式，可根据需要进行控制转换，实现对无人机飞行操作的模拟训练；可以检测中继机和任务机两种机型的航空电子系统。
遥控指令发送模块：所述设备的检测模拟软件接收来自检测模拟设备键盘和综合显示软面板的遥控信号，经过编码形成遥控帧直接传送给飞控机或通过无人机机载无线电射频链路系统发送至机载无线电接收设备后在传送给飞控机，具体包括飞行控制模块和数据链管理模块。
遥测参数接收及显示模块：所述设备的检测模拟软件接收来自飞控机或者无人机射频链路系统的遥测信号，经过解码形成遥测数据流传递给综合参数显示模块其它后台面板，实现对无人机状态参数的实时显示和动态更新。具体包括飞行参数、发动机参数、飞行状态、指令BIT状态、后台软面板、被控飞机选择以及系统状态栏等模块。
状态检测及故障诊断模块：状态报警区对被检无人机的速度、油量、姿态、电压、停机等故障或状态进行实时显示，分为手动测试和自动检测及诊断。
模拟训练模块：所述设备的检测模拟软件的操作界面整体按照中程无人飞机地面控制站飞行控制软件进行布局，沿用无人机控制界面的黑色色调，按照当前通用飞行控制界面改进飞行姿态角的图形显示方式，可以按照无人机操作规章将模拟训练操作区划分为7个功能区，部分功能区即可用于航空电子系统检测又可进行模拟训练。
后台软面板模块：采用下拉菜单方式，选择综合显示主画面之后的后台软面板，可进行相关控制，同时显示相关参数。后台软面板内容包括：飞行控制设置、数据链控制设置、飞行参数设置、导航参数设置、数据链参数设置、机载设置、地面参数设置和记录与回放设置。
无人机航空电子系统检测模拟设备的软件部分的算法包括以下步骤：建立无人机航空电子系统的故障树，设计故障诊断系统结构组成；确定输入样本集数据和相应的决策属性值，针对故障树各层网络的不同用途，分类处理输入数据；将建立好的样本集作为神经网络的子网络的输入用以训练神经网络；分别训练神经网络系统的各子网络，直到达到系统要求的精度；输入诊断集进行故障诊断。
如图3所示为故障诊断系统的控制舵面故障树的结构示意图，采用故障树分层实现神经网络故障检测方法，可以简化神经网络结构，缩短网络训练时间。对于不同的子网络采用不同的样本输入，由各子网络的判决输出进行诊断，这样就在诊断输出维数不变的情况下达到了简化神经网络结构、提高训练速度的目的，同时又使故障检测系统具有一定的容错能力。因为，当输入属性中有一个或多个属性的采样值由于某种原因发生偏差时，仍然不会影响网络的诊断能力。当各个网络输入是合理的，采用各子网络诊断结果作为诊断结果；当某个诊断子网络诊断结果与其它网络结果偏差较大时，屏蔽此子网络的输出，而考虑其余子网络的诊断结果。
控制舵面故障诊断神经网络的结构，具体如图4所示，故障诊断神经网络包含四层神经网络，第一层神经网络的用途为检测系统是否处于故障状态，如果发生故障,开启第二层神经网络；第二层神经网络作用是判断在升降舵、副翼和方向舵三类舵面具体哪类舵面发生了故障，即判别故障发生的部位；第三层神经网络有三个子网络，每个子网络的作用是检测各个舵面具体是发生了卡死故障还是损伤故障；第四层神经网络有六个子网络，每个子网络的作用是检测各种故障的具体程度，对于卡死故障可以根据舵面卡死的角度分为-20，-18，…，-2，0，2，…，18，20等二十一种故障结果，而损伤则可以根据飞机损伤的故障程度分为10%，20%，…，90%，100%等十种故障结果。
所述设备采用小型化、便携式设计方案，检测工作量小，出动人员少，检测速度快；通过有线连接的方式解决了无人机航空电子系统在检测过程中需要地面控制站频繁开机及与地面控制站自检相冲突的问题；采用基于帧格式自适应的测控编码技术，有效模拟地面控制站对无人机的遥控遥测过程；通过建立无人机航空电子系统数据库，提升了所述设备检测的信息化能力。
所述检测模拟设备首先将无人机下传的遥测帧进行解码，提取出相应的信息并用阀值判定将其与标准数据库信息进行匹配，对故障类型和位置进行初步诊断，然后采用基于模型残差的神经网络故障诊断技术对故障进行快速准确定位。若通过软件诊断测试不能完全定位故障，便以此为基础首先缩小疑似故障设备和参数的邻域范围，然后利用所述检测模拟设备的A/D、D/A数据采集和转换电路对无人机进行详细的物理电气特性排查，由于通常情况下，无人机参数检测通常采用仪表检测，人工读取的方式存在一定的检测误差，通过使用所述检测模拟设备可实现对无人机机载传感器的快速、自动化、精确检测，大大提高了检测精确度和效率，可准确的将故障定位到现场可更换单元。
Claims (3)
1.一种无人机航空电子系统检测模拟设备，其特征在于硬件部分包括输入及显示单元、微处理器及芯片组、电源模块、定时器计数器、A/D采集模块、D/A输出模块和串行通信模块，被测信号通过输入输出接口输入至A/D采集模块和串行通信模块然后通过PC/104 Plus扩展总线传送给微处理器及芯片组进行处理，微处理器及芯片组将处理过的信号通过PC/104 Plus扩展总线传送给D/A输出模块然后通过输入输出接口输出至无人机航空电子设备，输入及显示单元与微处理器及芯片组双向连接，电源模块和定时器计数器通过所述PC/104 Plus扩展总线与所述微处理器及芯片组连接。
2.根据权利要求1所述的一种无人机航空电子系统检测模拟设备，其特征在于所述硬件部分还包括网络接口模块和USB接口模块，所述网络接口模块和USB接口模块通过所述PC/104 Plus扩展总线与所述微处理器及芯片组连接。
3.根据权利要求1或2所述的一种无人机航空电子系统检测模拟设备，其特征在于所述输入及显示单元为键盘和显示器或者为触摸屏。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201320853395.0U CN203630773U (zh) | 2013-12-23 | 2013-12-23 | 一种无人机航空电子系统检测模拟设备 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201320853395.0U CN203630773U (zh) | 2013-12-23 | 2013-12-23 | 一种无人机航空电子系统检测模拟设备 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN203630773U true CN203630773U (zh) | 2014-06-04 |
Family
ID=50817230
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201320853395.0U Expired - Lifetime CN203630773U (zh) | 2013-12-23 | 2013-12-23 | 一种无人机航空电子系统检测模拟设备 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN203630773U (zh) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN104535097A (zh) * | 2014-11-05 | 2015-04-22 | 中国人民解放军第二炮兵工程大学 | 一种小型状态监测记录及故障诊断报警装置 |
| CN104570793A (zh) * | 2014-11-14 | 2015-04-29 | 南京航空航天大学 | 一种飞行控制计算机模拟量单元的自检测方法 |
| CN105928695A (zh) * | 2016-05-11 | 2016-09-07 | 中国矿业大学 | 一种小型无人直升机机械零部件故障诊断系统及故障诊断方法 |
| CN106681309A (zh) * | 2017-02-15 | 2017-05-17 | 合肥市融宇电子有限公司 | 一种无人机综合测试平台 |
| CN112104407A (zh) * | 2020-09-07 | 2020-12-18 | 西安电子科技大学 | 基于隐私保护的无人机群通信网络异常检测及溯源方法 |
-
2013
- 2013-12-23 CN CN201320853395.0U patent/CN203630773U/zh not_active Expired - Lifetime
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN104535097A (zh) * | 2014-11-05 | 2015-04-22 | 中国人民解放军第二炮兵工程大学 | 一种小型状态监测记录及故障诊断报警装置 |
| CN104570793A (zh) * | 2014-11-14 | 2015-04-29 | 南京航空航天大学 | 一种飞行控制计算机模拟量单元的自检测方法 |
| CN104570793B (zh) * | 2014-11-14 | 2017-07-18 | 南京航空航天大学 | 一种飞行控制计算机模拟量单元的自检测方法 |
| CN105928695A (zh) * | 2016-05-11 | 2016-09-07 | 中国矿业大学 | 一种小型无人直升机机械零部件故障诊断系统及故障诊断方法 |
| CN106681309A (zh) * | 2017-02-15 | 2017-05-17 | 合肥市融宇电子有限公司 | 一种无人机综合测试平台 |
| CN106681309B (zh) * | 2017-02-15 | 2019-08-23 | 合肥市融宇电子有限公司 | 一种无人机综合测试平台 |
| CN112104407A (zh) * | 2020-09-07 | 2020-12-18 | 西安电子科技大学 | 基于隐私保护的无人机群通信网络异常检测及溯源方法 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN103744416B (zh) | 一种无人机机载电子系统检测设备 | |
| CN203630773U (zh) | 一种无人机航空电子系统检测模拟设备 | |
| CN202533754U (zh) | 无人飞行器物理仿真试验平台地面监控系统 | |
| EP2266880B1 (en) | Method and apparatus for automated fault analysis and diagnostic testing of an aircraft | |
| CN109855651B (zh) | 现代飞机无线电通信导航系统的地面测试系统及测试方法 | |
| JP6002173B2 (ja) | 航空機メッセージトリガロジックのテスト装置とテスト方法 | |
| EP2775457B1 (en) | Electrical power health monitoring system | |
| CN107544458B (zh) | 空空导弹机载检测装置及检测方法 | |
| CN103925853B (zh) | 一种运载火箭地面测试系统装置 | |
| CN204286792U (zh) | 一种双余度航空涡轴发动机状态监测装置 | |
| CN109634141A (zh) | 一种开闭环结合的中大型无人机半物理仿真方法及系统 | |
| CN106855693B (zh) | 一种临近空间浮空器半物理仿真系统、航电系统测试与飞控半物理仿真方法及地面操纵方法 | |
| CN103576650A (zh) | 一种机场地面设备运行安全监控管理系统 | |
| CN206515670U (zh) | 一种具有黑匣子功能的无人机云监控系统 | |
| CN110884687A (zh) | 一种机电系统phm技术半物理实时仿真验证平台 | |
| CN207258013U (zh) | 一种小型直升机飞控系统原位检测设备 | |
| CN112817295A (zh) | 一种飞机管理系统的试验系统及方法 | |
| CN102799175A (zh) | 一种无人机系统快速检测装置及检测方法 | |
| CN114020563A (zh) | 基于关键参数组监控机载测试系统健康状态的系统及方法 | |
| CN110356441A (zh) | 机车信号车载设备在车检测作业的系统、方法及装置 | |
| CN204189339U (zh) | 一种机载电子干扰吊舱维护训练系统 | |
| GB2496395A (en) | Apparatus and Method for Aggregating Health Management Informaton in an Aircraft | |
| CN207304780U (zh) | 基于图像采集设备的车载接触网运行状态信息采集装置 | |
| CN102591320A (zh) | 一种用于直升机飞控系统的便携式综合试验器 | |
| CN105700379A (zh) | 一种系统自适应的近地告警仿真测试设备 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| CX01 | Expiry of patent term | ||
| CX01 | Expiry of patent term |
Granted publication date: 20140604 |