CN210198399U - 一种车载测量民用航空导航设备的自动测试装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种车载测量民用航空导航设备的自动测试装置，包括信号接收器、导航模块、天线姿态控制模块、垂直升降机、车载移动模块、处理器和测试机构；其中，与导航模块连接的信号接收器设置在垂直升降机上方；天线姿态控制模块与处理器相互连接；所述处理器分别与信号接收器、导航模块和垂直升降机连接；所述信号接收器、导航模块通过车载移动模块与测试机构连接。上述装置的提出能够精确地获取待测信息，以便提供连续的测试数据，从而提高测量精度，保证测试数据的准确性。

Description

一种车载测量民用航空导航设备的自动测试装置

技术领域

本实用新型涉及一种测试装置，具体涉及一种车载测量民用航空导航设备的自动测试装置。

背景技术

目前各机场客货运航班流量不断增加，机场运行对导航设备的性能和保障要求更加严格，不仅需要更先进的自动测量方法，而且对测量数据的连续性和精确性要求极高；而车载自动测试系统需要结合车载移动系统、惯性导航系统、天线姿态控制系统、升降系统和在线测试分析系统才能解决测量的连续性和精确性要求。

在现实情况中，导航信号测量是维护人员举着测试天线定点测量，需要人为不定时地改变测试天线的方向、角度、高度和测量点位，即耗费时间，也耗费人力，有时为了确保导航设备的稳定运行，需要停航进行检查，一般一次测试需要4至5人左右进行几天的测试才能完成所有的导航设备的巡检；定点测试的数据不连续不能完整反应导航设备的性能和导航设备空间信号的结构，数据的拟合需要进行插值处理，造成测试和绘制的数据及曲线不准确，而且测量过程易受天气等因素的影响，可能会间接影响机场运营。

实用新型内容

为了解决上述问题，本实用新型提供一种车载测量民用航空导航设备的自动测试装置，能够获得有效待测信息和连续的测试数据，从而提高测量民用航空导航设备的精度，保证测量数据的准确性。

本实用新型的目的是采用下述技术方案实现的：

一种车载测量民用航空导航设备的自动测试装置，所述装置包括：信号接收器、导航模块、天线姿态控制模块、垂直升降机、车载移动模块、处理器和测试机构；其中，

与所述导航模块连接的信号接收器设置在垂直升降机上方；

所述天线姿态控制模块与处理器相互连接；所述处理器分别与信号接收器、导航模块和垂直升降机连接；

所述信号接收器、导航模块通过车载移动模块与测试机构连接。

优选的，所述垂直升降机底部设置有升降杆底座；

固接于所述升降杆底座上的垂直升降机与测试机构连接，用于调节测试机构的高度；

所述垂直升降机与处理器连接，通过处理器调节垂直升降机的升降量。

优选的，所述信号接收器包括导航信号接收天线，用于接收导航台站的民用航空导航信号；

所述导航模块，包括北斗用户接收机、三轴陀螺仪、三轴加速度计和三轴磁力计；

所述北斗用户接收机设置有北斗差分接收天线，用于接收惯性导航信号；

所述三轴陀螺仪、三轴加速度计和三轴磁力计相互连接，用于接收测试机构在导航坐标系中的速度、偏航角度和位置信号；

所述民用航空导航信号包括：航向信号、下滑信号、指点标信号和全向信标信号；

所述惯性导航信号包括：地球磁场信号、北斗信号和北斗差分信号。

进一步地，所述信号接收器、导航模块与处理器的输入端连接，用于将民用航空导航信号、惯性导航信号，以及测试机构在导航坐标系中的速度、偏航角度和位置信号传输给处理器。

进一步地，所述处理器包括：获取单元、生成单元和传输单元；其中，

所述获取单元，用于获取预设导航台站位置序列，信号接收器、垂直升降机和导航模块当前的姿态、经纬度、高度、方位角度和俯仰角度；

所述生成单元，用于将预设导航台站位置序列与信号接收器、垂直升降机和导航模块当前的姿态、经纬度、高度、方位角度和俯仰角度进行比较，生成天线升降控制量、方位旋转量和俯仰调节量；

传输单元，用于将所述天线升降控制量、方位旋转量和俯仰调节量发送给天线姿态控制模块；

其中，所述导航台站位置序列为导航台站的高度和经纬度。

优选的，所述车载移动模块包括：安装于所述垂直升降机顶端的方位转向台、俯仰旋转台和旋转关节。

进一步地，所述天线姿态控制模块，包括输入单元、伺服处理器、驱动器、步进电机、传动机构、编码器、射频端口和电源端口，其中，

所述输入单元，用于将预设导航台站位置序列，以及信号接收器、垂直升降机和导航模块当前的姿态、经纬度、高度、方位角度和俯仰角度输入处理器；

所述伺服控制器接收处理器返回的天线升降控制量、方位旋转量和俯仰调节量控制指令，通过驱动器驱动步进电机和传动机构调节北斗差分接收天线的姿态；

所述步进电机和传动机构与编码器连接，用于根据调整后的姿态修正调整参数；

所述电源端口与外接电源输入端连接；

所述射频端口，用于传输输入射频信号和输出射频信号；

所述输入射频信号包括：与所述输出射频信号相关的反射信号分量。

进一步地，所述天线姿态控制模块与车载移动模块连接，用于驱动所述导航信号接收天线到达指定高度、经纬度和角度的最优信号接收位置；

其中，所述垂直升降机根据天线升降控制量调节导航信号接收天线的高度，所述方位转向台和俯仰旋转台，根据方位旋转量和俯仰调节量，调节导航信号接收天线的方位角度和俯仰角度。

进一步地，所述导航信号接收天线通过射频端口向测试机构发送民用航空导航信号；通过所述测试机构完成民用航空导航设备的自动测试；

所述测试机构包括显示屏和存储单元，分别用于显示和储存导航设备的测试参数和结构信息。

本实用新型的有益效果体现在：

本实用新型提出一种车载测量民用航空导航设备的自动测试装置，通过其装置包括的信号接收器、导航模块、天线姿态控制模块、垂直升降机、车载移动模块、处理器和测试机构之间的拓扑连接，可获得有效待测信息和连续的测试数据，从而提高测量的精度，保证测量数据的准确性。该自动测试装置实用性强，适用于各个民用机场中，可以有效降低企业成本和人力资源成本，增加市场竞争力，提高经济效益。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。在所有附图中，类似的元件或部分一般由类似的附图标记标识。附图中，各元件或部分并不一定按照实际的比例绘制。

图1是本实用新型的车载测量民用航空导航设备的自动测试装置结构示意图；

图2是本实用新型实施例中的车载移动系统俯视图；

图3是本实用新型实施例中的导航信号接收天线的姿态控制系统原理框图；

其中，1-信号接收器，2-导航模块，3-垂直升降机，4-天线姿态控制模块，5-车载移动模块，6-处理器，7-测试机构。

具体实施方式

下面将结合附图对本实用新型技术方案的实施例进行详细的描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本实用新型的技术方案，因此只作为示例，而不能以此来限制本实用新型的保护范围。

需要注意的是，除非另有说明，本申请使用的技术术语或者科学术语应当为本实用新型所属领域技术人员所理解的通常意义。

如图1所示，本具体实施方式涉及一种车载测量民用航空导航设备的自动测试装置，包括：信号接收器(1)、导航模块(2)、天线姿态控制模块(4)、垂直升降机(3)、车载移动模块(5)、处理器(6)和测试机构(7)；其中，

与导航模块(2)连接的信号接收器(1)设置在垂直升降机(3)上方；

天线姿态控制模块(4)与处理器(6)相互连接；处理器(6)分别与信号接收器(1)、导航模块(2)和垂直升降机(3)连接；

所述信号接收器(1)、导航模块(2)通过车载移动模块(5)与测试机构(7)连接。

垂直升降机(3)底部设置有升降杆底座；固接于所述升降杆底座上的垂直升降机(3)与测试机构(7)连接，用于调节测试机构(7)的高度；

所述垂直升降机(3)与处理器(3)连接，通过处理器(3)调节垂直升降机(3)的升降量。

所述信号接收器(1)包括导航信号接收天线，用于接收导航台站的民用航空导航信号；

所述导航模块(2)，包括北斗用户接收机、三轴陀螺仪、三轴加速度计和三轴磁力计；

其中，北斗用户接收机设置有北斗差分接收天线，用于接收惯性导航信号；

三轴陀螺仪、三轴加速度计和三轴磁力计相互连接，用于接收测试机构在导航坐标系中的速度、偏航角度和位置信号；

民用航空导航信号包括：航向信号、下滑信号、指点标信号和全向信标信号；

所述惯性导航信号包括：地球磁场信号、北斗信号和北斗差分信号。

所述信号接收器(1)、导航模块(2)与处理器(6)的输入端连接，用于将民用航空导航信号、惯性导航信号，以及测试机构在导航坐标系中的速度、偏航角度和位置信号传输给处理器(6)。

处理器(6)包括：获取单元、生成单元和传输单元；其中，

所述获取单元，用于获取预设导航台站位置序列，信号接收器(1)、垂直升降机(3)和导航模块(2)当前的姿态、经纬度、高度、方位角度和俯仰角度；

所述生成单元，用于将预设导航台站位置序列与信号接收器(1)、垂直升降机(3)和导航模块(2)当前的姿态、经纬度、高度、方位角度和俯仰角度进行比较，生成天线升降控制量、方位旋转量和俯仰调节量；

传输单元，用于将所述天线升降控制量、方位旋转量和俯仰调节量发送给天线姿态控制模块(4)；

其中，所述导航台站位置序列为导航台站的高度和经纬度。

车载移动模块(5)包括：安装于所述垂直升降机(3)顶端的方位转向台、俯仰旋转台和旋转关节。

所述天线姿态控制模块(4)，包括输入单元、伺服处理器、驱动器、步进电机、传动机构、编码器、射频端口和电源端口，其中，

所述输入单元，用于将预设导航台站位置序列，以及信号接收器、垂直升降机和导航模块当前的姿态、经纬度、高度、方位角度和俯仰角度输入处理器(6)；

所述伺服控制器接收处理器(6)返回的天线升降控制量、方位旋转量和俯仰调节量控制指令，通过驱动器驱动步进电机和传动机构调节北斗差分接收天线的姿态；

所述步进电机和传动机构与编码器连接，用于根据调整后的姿态修正调整参数；

电源端口与外接电源输入端连接；射频端口，用于传输输入射频信号和输出射频信号；

输入射频信号包括：与所述输出射频信号相关的反射信号分量。

所述天线姿态控制模块(4)与车载移动模块(5)连接，用于驱动导航信号接收天线到达指定高度、经纬度和角度的最优信号接收位置；

其中，所述垂直升降机(3)根据天线升降控制量调节导航信号接收天线的高度，所述方位转向台和俯仰旋转台，根据方位旋转量和俯仰调节量，调节导航信号接收天线的方位角度和俯仰角度。

所述导航信号接收天线通过射频端口向测试机构(7)发送民用航空导航信号；通过所述测试机构(7)完成民用航空导航设备的自动测试；

所述测试机构(7)包括显示屏和存储单元，分别用于显示和储存导航设备的测试参数和结构信息。

综上，如每个民用机场均采用上述民用航空导航设备的自动测试装置，可以有效降低企业成本和人力资源成本，增加市场竞争力。

实施例1：

根据上述实用新型的构思，本实施例还提供一种民用航空导航设备测量用车载测试系统，包括：民用航空导航信号接收系统，组合惯性导航系统，垂直升降系统，天线姿态控制系统，车载移动系统，中央控制处理系统，导航设备在线测试及分析系统。

民用航空导航信号接收系统，用于接收航向、下滑、指点标和全向信标等民用航空导航信号，安置于组合惯性导航系统和天线姿态控制系统之上；

组合惯性导航系统，用于接收地球磁场、北斗信号和北斗差分信号，同时也将自动测试系统的速度、偏航角度和位置等信号传输到中央控制处理系统，根据惯性导航数据和调节量调节天线姿态；组合惯性导航系统上包括有北斗用户接收机、三轴陀螺仪、三轴加速度计和三轴磁力计等；

天线姿态控制系统，用于将民用航空导航信号接收系统、组合惯性导航系统和垂直升降系统当前的姿态、经纬度、高度、方位角度和俯仰角度以及预设的导航台站位置序列输入到中央控制处理系统，同时也用于调节导航信号接收天线的方位角度和俯仰角度；天线姿态控制系统包括方位转向台、俯仰旋转台、旋转关节以及射频端口；导航台站位置序列为导航台站的高度和经纬度；

将民用航空导航信号接收系统、组合惯性导航系统和天线姿态控制系统合装在一起，通过组合惯性导航系统的北斗用户接收机的连续定位来辅助民用航空导航信号接收机获得导航信号接收系统的连续位置信号，并将与导航信号接收天线接收到的导航台站信号绑定传输到中央控制处理系统，便于做信号分析；

垂直升降系统，用于调整导航信号接收系统的高度；垂直升降系统升降杆底座有垂直升降机，升降量受中央控制处理系统调控；

车载移动系统，用于承载自动测试系统，确保测量控制系统的稳定运行、测量过程的连续及电源保障的持续供给，从而解决了由于不连续测量需要进行插值的问题，更精确的反应测试的精准度；

中央控制处理系统，是一种基于软件程序控制的系统，用于将天线姿态控制系统输入的导航信号接收系统当前的姿态、经纬度、高度、方位角度和俯仰角度以及组合惯性导航系统输入的自动测试系统的速度、偏航角度和位置等信息与预设的导航台站位置序列进行计算和比较，生成天线升降控制量、方位旋转量及俯仰调节量，同时输出给天线姿态控制系统；中央控制处理系统包括姿态分析程序、自动测试控制程序、导航信号测试、分析和处理程序等；中央控制处理系统使用的北斗信号的当前经纬度和高度是根据北斗差分定位系统获得；

导航设备在线测试及分析系统，用于测试、分析和处理民用航空导航信号接收系统获取的导航台站的导航信号，并显示各导航设备的测试参数、储存获取到的数据以及显示航向台航迹结构、下滑台端射横向结构和全向信标参数曲线等结构；测试的导航信号参数包括航向信标的载波频率和功率、航道余隙信号的频率和功率、90Hz信号的频率和调制度、150Hz信号的频率和调制度、调制度和与调制度差、识别码的频率和调制度等，下滑信标的载波频率和功率、航道余隙信号的频率和功率、90Hz信号的频率和调制度、150Hz信号的频率和调制度、调制度和与调制度差等，全向信标的载波频率和功率、30Hz信号的频率和调制度、9960Hz信号的频率和调制度、方位角、识别码的频率和调制度等，指点信标的载波频率和功率、3000Hz信号的频率和调制度、1300Hz信号的频率和调制度、400Hz信号的频率和调制度等；

参见图2，车载移动系统，包含安装于车顶的垂直升降机和升降杆顶端的方位转向台、俯仰旋转台、旋转关节、组合惯性导航系统以及民用航空导航信号接收天线，通过中央控制处理系统的调控，车载移动系统移动到精确的测量位置，垂直升降机调整测试高度，方位转向台、俯仰旋转台和旋转关节获取调控指令调整测试天线的方位角度和俯仰角度，组合惯性导航系统根据惯性导航原理调整天线的旋转速度和偏航角度；垂直升降系统可调节高度为0至18米，确保能测试下滑信号的下滑道信号；车载移动系统用于承载自动测试系统，确保测量控制系统的稳定运行、测量过程的连续及电源保障的持续供给，从而解决了由于不连续测量需要进行插值的问题，更精确的反应测试的精准度；

导航信号接收天线姿态控制硬件结构、组合惯性导航系统及北斗差分结构包含民用航空导航信号接收系统、组合惯性导航系统、方位转向台和俯仰旋转台共同构成导航信号接收天线的姿态控制系统的硬件部分，参见图3。导航信号接收天线部分、天线姿态控制部分和北斗差分接收机部分安装于垂直升降机顶部，主要包括有导航信号接收天线、北斗差分接收天线、北斗用户接收机、三轴陀螺仪、三轴加速计、三轴磁力计、旋转关节、方位转向台和俯仰旋转台等。导航信号接收天线用于获取航向、下滑、指点标和全向信标等民用航空导航信号；北斗差分接收天线用于获取基准北斗发射机和北斗卫星的信号；三轴陀螺仪、三轴加速计和三轴磁力计用于获取导航坐标系中的速度、偏航角度和位置等信息；方位转向台和俯仰旋转台用于调整接收天线的水平和垂直方向的姿态。

天线姿态控制系统的结构包括伺服处理器、驱动器、步进电机、传动机构、编码器、射频端口以及电源端口等组成。天线姿态控制系统根据中央控制处理系统的控制指令控制伺服处理器工作，驱动器驱动步进电机和传动机构调整测试天线的姿态，包括旋转速度、偏航角度和位置，同时编码器根据调整的状态修正调整参数；导航信号接收天线获取导航台站的导航信息通过射频端口传输到导航设备在线测试及分析系统进行分析和处理；电源端口提供220V的外接电源输入。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的范围，其均应涵盖在本实用新型的权利要求和说明书的范围当中。

Claims (9)

1.一种车载测量民用航空导航设备的自动测试装置，其特征在于，所述装置包括：信号接收器、导航模块、天线姿态控制模块、垂直升降机、车载移动模块、处理器和测试机构；其中，

与所述导航模块连接的信号接收器设置在垂直升降机上方；

所述天线姿态控制模块与处理器相互连接；所述处理器分别与信号接收器、导航模块和垂直升降机连接；

所述信号接收器、导航模块通过车载移动模块与测试机构连接。

2.根据权利要求1所述的自动测试装置，其特征在于，所述垂直升降机底部设置有升降杆底座；

固接于所述升降杆底座上的垂直升降机与测试机构连接，用于调节测试机构的高度；

所述垂直升降机与处理器连接，通过处理器调节垂直升降机的升降量。

3.根据权利要求1所述的自动测试装置，其特征在于，所述信号接收器包括导航信号接收天线，用于接收导航台站的民用航空导航信号；

所述导航模块，包括北斗用户接收机、三轴陀螺仪、三轴加速度计和三轴磁力计；

所述北斗用户接收机设置有北斗差分接收天线，用于接收惯性导航信号；

所述三轴陀螺仪、三轴加速度计和三轴磁力计相互连接，用于接收测试机构在导航坐标系中的速度、偏航角度和位置信号；

所述民用航空导航信号包括：航向信号、下滑信号、指点标信号和全向信标信号；

所述惯性导航信号包括：地球磁场信号、北斗信号和北斗差分信号。

4.根据权利要求3所述的自动测试装置，其特征在于，所述信号接收器、导航模块与处理器的输入端连接，用于将民用航空导航信号、惯性导航信号，以及测试机构在导航坐标系中的速度、偏航角度和位置信号传输给处理器。

5.根据权利要求4所述的自动测试装置，其特征在于，所述处理器包括：获取单元、生成单元和传输单元；其中，

所述获取单元，用于获取预设导航台站位置序列，信号接收器、垂直升降机和导航模块当前的姿态、经纬度、高度、方位角度和俯仰角度；

所述生成单元，用于将预设导航台站位置序列与信号接收器、垂直升降机和导航模块当前的姿态、经纬度、高度、方位角度和俯仰角度进行比较，生成天线升降控制量、方位旋转量和俯仰调节量；

传输单元，用于将所述天线升降控制量、方位旋转量和俯仰调节量发送给天线姿态控制模块；

其中，所述导航台站位置序列为导航台站的高度和经纬度。

6.根据权利要求1所述的自动测试装置，其特征在于，所述车载移动模块包括：安装于所述垂直升降机顶端的方位转向台、俯仰旋转台和旋转关节。

7.根据权利要求5所述的自动测试装置，其特征在于，所述天线姿态控制模块，包括输入单元、伺服处理器、驱动器、步进电机、传动机构、编码器、射频端口和电源端口，其中，

所述输入单元，用于将预设导航台站位置序列，以及信号接收器、垂直升降机和导航模块当前的姿态、经纬度、高度、方位角度和俯仰角度输入处理器；

所述伺服控制器接收处理器返回的天线升降控制量、方位旋转量和俯仰调节量控制指令，通过驱动器驱动步进电机和传动机构调节北斗差分接收天线的姿态；

所述步进电机和传动机构与编码器连接，用于根据调整后的姿态修正调整参数；

所述电源端口与外接电源输入端连接；

所述射频端口，用于传输输入射频信号和输出射频信号；

所述输入射频信号包括：与所述输出射频信号的反射信号分量。

8.如权利要求6所述的自动测试装置，其特征在于，所述天线姿态控制模块与车载移动模块连接，用于驱动导航信号接收天线到达指定高度、经纬度和角度的最优信号接收位置；

其中，所述垂直升降机根据天线升降控制量调节导航信号接收天线的高度，所述方位转向台和俯仰旋转台，根据方位旋转量和俯仰调节量，调节导航信号接收天线的方位角度和俯仰角度。

9.如权利要求7所述的自动测试装置，其特征在于，所述导航信号接收天线通过射频端口向测试机构发送民用航空导航信号；通过所述测试机构完成民用航空导航设备的自动测试；

所述测试机构包括显示屏和存储单元，分别用于显示和储存导航设备的测试参数和结构信息。

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