CN204856926U - 一种基于机载防撞系统的多功能数据转换系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种基于机载防撞系统的多功能数据转换系统，包括大气高度转换单元、无线电高度转换单元、飞参转换单元。其中，载机大气数据机、载机无线电高度表分别与大气高度转换单元、无线电高度转换单元的输入端连接，机载防撞系统的飞参输出端与载机飞参设备连接。本实用新型在工程上容易实施，能根据载机平台的需求完成载机设备和防撞系统之间的大气高度、无线电高度、飞参信号的多种信号格式转换。采用的采样电路减小了模拟数据转换的采样误差，提高了模拟数据转换系统的采样精度和防护能力；增加了RS422数据与ARINC429数据、高速ARINC429数据与低速ARINC429数据的转换。
Description
技术领域
本实用新型涉及机载防撞技术领域，尤其涉及一种基于机载防撞系统的多功能数据转换系统。
背景技术
空中防撞系统的根本目的是保障航线上的飞机安全，有效的完成航线上飞机在飞行过程中的相互避让。它通过对附近空域装有空管应答机飞机的有效跟踪与监视，完成对目标飞机的距离、速度、飞行高度、方位等信息的获取并进行计算，根据目标的运动轨迹正确产生交通告警，或进一步依据威胁程度产生决断告警，以语音方式向飞行员提供告警信息，并同时在交通/决断显示器上显示告警信息，及时提醒飞行员采取措施，避让危险，防止与其它飞机发生碰撞，把告警信息输出给载机的飞参设备记录。由于不同载机的无线电高度表、大气数据机输出的信号格式与机载防撞系统输入的低速ARINC429信号格式不匹配，机载防撞系统输出的低速ARINC429与载机飞参设备信号格式不匹配，需要多数据转换系统进行转换，满足用户的需要。
现有的基于机载防撞系统的数据转换系统转换无线电高度、大气高度、飞参信号格式单一，只是将载机设备输出的无线电高度、大气高度模拟直流电压信号转换成防撞系统需要的低速ARINC429数字信号，将防撞系统输出的低速ARINC429数字飞参信号转换成载机设备需要的模拟信号、RS422信号、高速ARINC429信号。
发明内容
为解决上述问题，本实用新型提供了一种基于机载防撞系统的多功能数据转换系统，包括大气高度转换单元、无线电高度转换单元、飞参转换单元，其中，大气高度转换单元、无线电高度转换单元的输入端载机分别与大气数据机、载机无线电高度表连接，大气高度转换单元、无线电高度转换单元的输出端与防撞系统输入端连接，飞参转换单元的输入端与机载防撞系统连接，输出端与载机飞参设备连接；
所述大气高度转换单元包括模拟电压处理子单元、RS422处理子单元、ARINC429处理子单元；主要用于将载机大气数据机输出的模拟电压信号、RS422信号、100Kbps的高速ARINC429信号换成12.5Kbps的低速ARINC429信号。
无线电高度转换单元包括模拟电压处理子单元、RS422处理子单元、ARINC429处理子单元；主要完成将载机大气数据机输出模拟电压信号、RS422信号、100Kbps的高速ARINC429信号转换成12.5Kbps的低速ARINC429信号。
所述大气高度转换单元和无线电高度转换单元的模拟电压处理子单元构造为:包括顺次连接的采样电路、AD芯片、CPLD、处理器、ARINC429协议转换芯片；
所述大气高度转换单元和无线电高度转换单元的RS422处理子单元构造相同，为:包含处理器及与处理器连接的RS422芯片、ARINC429协议转换芯片；
所述大气高度转换单元和无线电高度转换单元的ARINC429处理子单元构造相同，为:包含处理器及与处理器连接的ARINC429协议转换芯片。
进一步的，还包括飞参转换单元，包括模拟电压处理子单元、RS422处理子单元、ARINC429处理子单元，主要根据载机平台需求信号，完成选择的飞参信号格式的转换，其中
模拟电压处理子单元包括顺次连接的ARINC429协议转换芯片、处理器、模拟升压电路。
RS422处理子单元包括顺次连接的ARINC429协议转换芯片、处理器、RS422芯片。
ARINC429处理子单元包括顺次连接的ARINC429协议转换芯片、处理器。
进一步的，所述大气高度转换单元和无线电高度转换单元的模拟电压处理子单元中的采样电路的构造为：包括一个运算放大器，所述运算放大器的正向输入端、负向输入端分别通过第二电阻、第一电阻连接到正输入电压端、负输入电压端，在第一电阻与负向输入端的连接线上连接有第一二极管的一端及第二二极管的一端，所述第一二极管的另一端、第二二极管的另一端分别连接到+5V电压、-5V电压;在第二电阻与正向输入端的连接线上连接有第三二极管的一端、第四二极管的一端、第三电阻的一端、第一电容的一端，所述第三二极管的另一端、第四二极管的另一端、第三电阻的另一端、第一电容的另一端分别连接到+5V电压、-5V电压、地、地；运算放大器的输出端输出电压，且通过第五电阻接地，在运算放大器的负向输入端与输出端之间连接有第四电阻与第二电容组成的并联电路。
进一步的，第一电阻和第二电阻相等，第三电阻和第四电阻相等。
进一步的，第一电阻和第二电阻为百千欧级电阻，第一电阻、第二电阻、第三电阻、第四电阻采用了万分之五的高精度电阻。
本实用新型的有益效果为：
本实用新型在工程上容易实施，能根据载机平台的需求完成载机设备和防撞系统之间的大气高度、无线电高度、飞参信号的多种信号格式转换。采用的采样电路减小了模拟数据转换的导入误差，提高了模拟数据转换系统的采样精度；增加了RS422数据与ARINC429数据、高速ARINC429数据与低速ARINC429数据的转换。
附图说明
图1是本实用新型所述系统结构示意图。
图2为本实用新型采样电路示意图。
具体实施方式
本实用新型克服现有技术的不足，提供了一种基于机载防撞系统的多功能数据转换系统。如图1所示，该多功能转换系统包括大气高度转换单元、无线电高度转换单元、飞参转换单元。其中，载机大气数据机、载机无线电高度表分别与大气高度转换单元、无线电高度转换单元的输入端连接，大气高度转换单元、无线电高度转换单元的输出端与防撞系统输入端连接,飞参转换单元输入端与防撞系统输出端连接，飞参转换单元的输出端与载机飞参设备连接。
下面分别对与大气高度转换单元、无线电高度转换单元、飞参转换单元进行介绍。
1.大气高度转换单元：
包括模拟电压处理子单元、RS422处理子单元、ARINC429处理子单元。所述各个子单元输入端连接载机平台大气高度数据机，输出端连接防撞系统。
模拟电压处理子单元：
包括顺次连接的采样电路、AD芯片、CPLD、处理器、ARINC429协议转换芯片，该单元主要用于将载机大气数据机输出的模拟电压信号采样并转换成12.5Kbps的低速ARINC429信号。
现在AD采样芯片采样的直流电压一般为5V以下，根据需要而不改变电路情况下可采样正直流电压或负直流电压范围为正负零点几伏。本设计采用的采样电路如图2所示。包括一个运算放大器。所述运算放大器的正向输入端、负向输入端分别通过第二电阻R2、第一电阻R1连接到正输入电压端VIN+、负输入电压端VIN-，在第一电阻与负向输入端之间的连接线上连接有第一二极管D1的一端、第二二极管D2的一端，所述第一二极管D1的另一端、第二二极管D2的另一端分别连接到+5V电压、-5V电压;在第二电阻与正向输入端的连接线上连接有第三二极管D3的一端、第四二极管D4的一端、第三电阻R3的一端、第一电容C1的一端，所述第三二极管D3的另一端、第四二极管D4的另一端、第三电阻R3的另一端、第一电容C1的另一端分别连接到+5V电压、-5V电压、地、地。
运算放大器的输出端输出电压Vout，且通过第五电阻R5接地，在负向输入端与地之间连接有第四电阻R4与第二电容C2组成的并联电路。
R1和R2相等，R3和R4相等,输出电压Vout=(VIN+-VIN-)*R3/R1。根据AD采样芯片的采样范围选择R1、R2、R3、R4的值，一般R1和R2选百千欧级电阻。R1、R2、R3、R4采用了万分之五的高精度电阻，使得运算放大器输出的采样电压误差很小几乎为零，极大地减小了模拟直流电压数据转换成低速ARINC429数字数据的误差。载机有可能有瞬间的上千伏噪声电压，D1～D4嵌位保护运放,防止运放受损。C1滤除采样信号中一部分电压。C2补偿采样信号，提高输出信号的准确性。运算放大器在输入信号为零时输出端的电压有零点几伏，R5下拉后可提高输出电压的准确性。该采样电路扩展了采样正负直流电压的范围，同时提高了采样电路的防护能力，极大地减小了输出采样电压的误差。
模拟电压处理子单元内部的信号处理流程为：采样后的模拟信号经过AD芯片进行模数转换后被送入处理器，处理器将AD采样数据进行排序和平滑算法，将无线电高度数据按照Label号为164的ARINC429协议重新编码，将大气高度数据按照Label号为203的ARINC429协议重新编码，并控制ARINC429协议转换芯片输出12.5Kbps的低速ARINC429数据（Label号根据信号设置）。
RS422处理子单元：
包含处理器及与处理器连接的RS422芯片、ARINC429协议转换芯片，主要完成将载机大气数据机输出的RS422信号转换成12.5Kbps的低速ARINC429信号。
RS422处理子单元内的信号处理流程为：处理器通过RS422芯片接收大气高度的RS422数据，按照Label号为203的ARINC429协议重新编码，并控制ARINC429协议转换芯片输出12.5Kbps的低速ARINC429数据。
ARINC429处理子单元：
包含处理器及与处理器连接的ARINC429协议转换芯片,主要完成将载机大气数据机输出的100Kbps高速ARINC429信号转换成12.5Kbps的低速ARINC429信号。
ARINC429处理子单元内的信号处理流程为：处理器通过ARINC429协议转换芯片接收100Kbps高速大气高度的ARINC429数据，并控制ARINC429协议转换芯片输出12.5Kbps的低速ARINC429数据。
2.无线电高度转换单元：
无线电高度转换单元主要根据载机平台需求信号，完成选择的无线电高度信号格式的转换，无线电高度处理单元的模拟电压处理子单元、RS422处理子单元、ARINC429处理子单元的构造及信号处理流程与大气高度相应的处理子单元的处理方式一致，无线电高度的Label号为164。
3.飞参转换单元：
包括模拟电压处理子单元、RS422处理子单元、ARINC429处理子单元，主要根据载机平台需求信号，完成选择的飞参信号格式的转换。
模拟电压处理子单元：
包括顺次连接的ARINC429协议转换芯片、处理器、模拟升压电路，该子单元主要用于将防撞系统输出的低速ARINC429信号转换为模拟直流电压输出给载机飞参设备。
模拟电压处理子单元内的信号处理流程为：ARINC429协议转换芯片接收12.5kbp的ARINC429信号，转化为并行数据，经过处理器处理，输入到模拟升压电路中，模拟升压电路输出模拟电压信号。
RS422处理子单元：
包括顺次连接的ARINC429协议转换芯片、处理器、RS422芯片。主要完成将防撞系统输出的低速ARINC429信号转换为RS422数据输出给载机飞参设备。
RS422处理子单元内部信号处理流程为：处理器接收防撞系统的12.5Kbps的低速ARINC429信号，按照RS422数据协议重新编码，并控制RS422芯片输出RS422数据。
ARINC429处理子单元：
包括顺次连接的ARINC429协议转换芯片、处理器，主要完成将防撞系统输出的12.5Kbps低速ARINC429信号转换成100Kbps的高速ARINC429信号。
ARINC429处理子单元内部的信号处理流程为：处理器通过ARINC429协议转换芯片接收12.5Kbps的低速大气高度的ARINC429数据，并控制ARINC429协议转换芯片输出100Kbps的高速ARINC429数据。
本实用新型的有益效果为：
本实用新型在工程上容易实施，能根据载机平台的需求完成载机设备和防撞系统之间的大气高度、无线电高度、飞参信号的多种信号格式转换。采用的采样电路减小了模拟数据转换的采样误差，提高了模拟数据转换系统的采样精度；增加了RS422数据与ARINC429数据、高速ARINC429数据与低速ARINC429数据的转换。
Claims (5)
1.一种基于机载防撞系统的多功能数据转换系统，其特征在于，包括大气高度转换单元、无线电高度转换单元，其中，大气高度转换单元、无线电高度转换单元的输入端载机分别与大气数据机、载机无线电高度表连接，大气高度转换单元、无线电高度转换单元的输出端与防撞系统输入端连接；
所述大气高度转换单元包括模拟电压处理子单元、RS422处理子单元、ARINC429处理子单元；主要用于将载机大气数据机输出的模拟电压信号、RS422信号、高速100Kbps的ARINC429信号转换成12.5Kbps的低速ARINC429信号；
无线电高度转换单元包括模拟电压处理子单元、RS422处理子单元、ARINC429处理子单元；主要完成将载机无线电高度表输出的模拟电压信号、RS422信号、高速100Kbps的ARINC429信号转换成低速12.5Kbps的ARINC429信号；
所述大气高度转换单元和无线电高度转换单元的模拟电压处理子单元构造为:包括顺次连接的采样电路、AD芯片、CPLD、处理器、ARINC429协议转换芯片；
所述大气高度转换单元和无线电高度转换单元元的RS422处理子单元构造相同，为:包含处理器及与处理器连接的RS422芯片、ARINC429协议转换芯片；
所述大气高度转换单元和无线电高度转换单元的ARINC429处理子单元构造相同，为:包含处理器及与处理器连接的ARINC429协议转换芯片。
2.如权利要求1所述的基于机载防撞系统的多功能数据转换系统，其特征在于，还包括飞参转换单元，包括模拟电压处理子单元、RS422处理子单元、ARINC429处理子单元；主要完成将机载防撞系统输出的低速12.5Kbps的ARINC429信号转换成载机需要的模拟电压信号、RS422信号、高速100Kbps的ARINC429信号，其中
模拟电压处理子单元包括顺次连接的ARINC429协议转换芯片、处理器、模拟升压电路;
RS422处理子单元包括顺次连接的ARINC429协议转换芯片、处理器、RS422芯片;
ARINC429处理子单元包括顺次连接的ARINC429协议转换芯片、处理器。
3.如权利要求1所述的基于机载防撞系统的多功能数据转换系统，其特征在于，所述大气高度转换单元和无线电高度转换单元的模拟电压处理子单元中的采样电路的构造为：包括一个运算放大器，所述运算放大器的正向输入端、负向输入端分别通过第二电阻、第一电阻连接到正输入电压端、负输入电压端，在第一电阻与负向输入端的连接线上连接有第一二极管的一端及第二二极管的一端，所述第一二极管的另一端、第二二极管的另一端分别连接到+5V电压、-5V电压;在第二电阻与正向输入端的连接线上连接有第三二极管的一端、第四二极管的一端、第三电阻的一端、第一电容的一端，所述第三二极管的另一端、第四二极管的另一端、第三电阻的另一端、第一电容的另一端分别连接到+5V电压、-5V电压、地、地；运算放大器的输出端输出电压，且通过第五电阻接地，在运算放大器的负向输入端与输出端之间连接有第四电阻与第二电容组成的并联电路。
4.如权利要求3所述的基于机载防撞系统的多功能数据转换系统，其特征在于，第一电阻和第二电阻相等，第三电阻和第四电阻相等。
5.如权利要求3或4所述的基于机载防撞系统的多功能数据转换系统，其特征在于，第一电阻和第二电阻为百千欧级电阻，第一电阻、第二电阻、第三电阻、第四电阻采用了万分之五的高精度电阻。
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