專利名稱：一種機(jī)載防撞設(shè)備載機(jī)平臺(tái)綜合航電系統(tǒng)數(shù)據(jù)源模擬裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及數(shù)據(jù)源模擬領(lǐng)域，特別是涉及一種機(jī)載防撞設(shè)備載機(jī)平臺(tái)綜合航電系統(tǒng)數(shù)據(jù)源模擬裝置。
背景技術(shù)：
隨著空中交通流量大幅增加，空域變得更加繁忙和擁擠，飛機(jī)空中危險(xiǎn)接近的潛在可能性增加，給國(guó)家航空飛行安全帶來巨大的壓力。依賴地面空中交通管制來保證軍航與民航飛機(jī)之間的空中交通安全已難以滿足現(xiàn)實(shí)的需要，加快飛機(jī)涉及空中安全的機(jī)載設(shè)備建設(shè)問題變得越來越迫切。機(jī)載防撞系統(tǒng)(S卩ACAS-Airborne Collision Avoidance System,又稱TCAS-Traffic Alert and Collision Avoidance System)由美國(guó)聯(lián)邦航空局(FAA)定義,目前軍民航使用的一般為TCASII型防撞系統(tǒng)，可提供交通告警(TA)和決斷告警(RA)。TCAS是防止空中飛機(jī)危險(xiǎn)接近和相撞事故發(fā)生的必不可少的設(shè)備，可獨(dú)立于地面交通管制系統(tǒng)的進(jìn)行工作。主要用于為飛機(jī)提供空中安全分隔保證，TCAS采用二次雷達(dá)的方式探測(cè)附近空域的接近飛機(jī)，必要時(shí)，提醒飛行員采取規(guī)避措施與以其它飛機(jī)保持適當(dāng)?shù)陌踩g距，達(dá)到防碰撞的目的。飛行實(shí)踐表明，該系統(tǒng)是防止飛機(jī)空中相撞的最后一道防線，也是目前最有效的手段之一，它克服了地面空中交通管制的局限性，提供載機(jī)自主飛行安全保證能力，在應(yīng)對(duì)空中突發(fā)的危險(xiǎn)接近，避免空中相撞方面有顯著效用。設(shè)備集成化和綜合化是現(xiàn)代機(jī)載電子設(shè)備發(fā)展趨勢(shì)之一，隨著機(jī)載綜合航電系統(tǒng)的綜合化發(fā)展進(jìn)程，在一些先進(jìn)載機(jī)的航電系統(tǒng)中，不再為機(jī)載防撞設(shè)備配置獨(dú)立的控制和顯示分機(jī)，而是由機(jī)載綜合航電系統(tǒng)集成該功能。因此，在試驗(yàn)室條件下，必須搭建專用工作環(huán)境，為機(jī)載防撞設(shè)備提供正常供作所必須的數(shù)據(jù)源?，F(xiàn)有技術(shù)一般通過“工控機(jī)+通用板卡及配套軟件”的方式實(shí)現(xiàn)，其體積大、功耗高，成本也居高不下、設(shè)置復(fù)雜且不利于攜帶，難以滿足系統(tǒng)工作的需要。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種低功耗、低成本、便攜式的載機(jī)平臺(tái)綜合航電系統(tǒng)數(shù)據(jù)模擬和發(fā)送裝置。該裝置在工程上容易實(shí)現(xiàn)，能可靠、高效的實(shí)現(xiàn)載機(jī)接口數(shù)據(jù)的模擬和發(fā)送，為機(jī)載防撞設(shè)備在獨(dú)立于載機(jī)平臺(tái)條件下工作(包括開發(fā)、調(diào)試、試驗(yàn)、聯(lián)試)，提供必須的工作模式控制和高度信息等數(shù)據(jù)源。該裝置按照載機(jī)平臺(tái)硬件接口、軟件通信協(xié)議的要求為機(jī)載防撞設(shè)備提供正常工作所必須的數(shù)據(jù)源。該裝置模擬的數(shù)據(jù)內(nèi)容包括載機(jī)綜合航電系統(tǒng)的控制信息、大氣高度、無線電高度等數(shù)據(jù)，將以上信息周期性的發(fā)送給機(jī)載防撞系統(tǒng)使用。本發(fā)明采用如下技術(shù)方案一種機(jī)載防撞設(shè)備載機(jī)平臺(tái)綜合航電系統(tǒng)數(shù)據(jù)源模擬裝置，包括控制開關(guān)部分、信號(hào)處理部分； 其中控制開關(guān)部分包括雙波段模擬開關(guān)、顯示量程波段開關(guān)、工作模式控制開關(guān)、應(yīng)答機(jī)切換開關(guān)，顯示量程波段開關(guān)和工作模式控制開關(guān)分別與主控處理器連接，應(yīng)答機(jī)切換開關(guān)與外部設(shè)備連接；
信號(hào)處理部分包括主控處理器、和與主控處理器連接的雙路選擇器、AD采樣器、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器，還包括與數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器連接的電平轉(zhuǎn)換器，電平轉(zhuǎn)換器與外部設(shè)備連接。在上述技術(shù)方案中，通過調(diào)節(jié)工作模式控制開關(guān)和顯示量程波段開關(guān)，主控處理器通過離散I/O 口采集工作模式開關(guān)、顯示量程波段開關(guān)的檔位值，按照通信協(xié)議對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行封裝，通過數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器和電平轉(zhuǎn)換器，發(fā)送到機(jī)載防撞設(shè)備數(shù)據(jù)輸入接口。在上述技術(shù)方案中，所述雙波段模擬開關(guān)由兩個(gè)可調(diào)電阻器組成，通過調(diào)節(jié)電阻器的阻值輸出大氣高度和無線電高度的電壓值，并由主控處理器控制雙路選擇器對(duì)兩路高度信號(hào)進(jìn)行切換，分別接入到AD采樣器進(jìn)行采樣，主控處理器在處理過程中接收來自AD采樣器的采樣數(shù)據(jù)，并將其處理為相應(yīng)的高度數(shù)據(jù)，依次通過數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換器和電平轉(zhuǎn)換器將ARINC429格式的數(shù)據(jù)信號(hào)傳輸給機(jī)載防撞設(shè)備數(shù)據(jù)輸入接口。并將其處理為高度數(shù)據(jù)，依次通過數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器和電平轉(zhuǎn)換器將數(shù)據(jù)信號(hào)傳輸給機(jī)載防撞設(shè)備數(shù)據(jù)輸入接口。在上述技術(shù)方案中，由主控處理器對(duì)所述的AD采樣器的采樣數(shù)據(jù)進(jìn)行平滑算法。在上述技術(shù)方案中，所述平滑算法為
讀取AD采樣數(shù)據(jù)電壓值100個(gè)，從大到小按順序排列；
對(duì)排序后的電壓值，取中間80個(gè)，并取平均值；
將所取的電壓值轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的高度值。在上述技術(shù)方案中，所取電壓值與高度值成正比并均勻分布。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于完整模擬載機(jī)對(duì)機(jī)載防撞設(shè)備工作模式、顯不量程選擇、應(yīng)答機(jī)切換、應(yīng)答機(jī)A模式代碼等控制信息；通過雙波段模擬開關(guān)，調(diào)節(jié)電壓值可以高精度的模擬載機(jī)大氣高度和無線電高度數(shù)據(jù)；并且能夠?qū)ζ鋽?shù)值進(jìn)行連續(xù)、平滑的調(diào)節(jié)；尺寸小IOOmm (長(zhǎng))XlOOmm (寬)X40mm (高);重量輕含電纜不大于O. 2Kg ;操作簡(jiǎn)單、便于使用。


本發(fā)明將通過實(shí)施例并參照附圖的方式說明，其中
圖1是本發(fā)明裝置的機(jī)殼前面板示意 圖2是本發(fā)明的控制結(jié)構(gòu)框 圖3是AD采樣數(shù)據(jù)平滑算法流程圖。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步的說明。本發(fā)明為一種機(jī)載防撞設(shè)備載機(jī)平臺(tái)綜合航電系統(tǒng)數(shù)據(jù)源模擬裝置，由控制開關(guān)部分1、信號(hào)處理部分2、機(jī)殼三部分組成。其中，如圖1所示，控制開關(guān)部分I包括四個(gè)開關(guān)，分布在機(jī)殼的前面板上，分別是雙波段模擬開關(guān)11、顯示量程波段開關(guān)13、工作模式控制開關(guān)12、應(yīng)答機(jī)切換開關(guān)14。其中
雙波段模擬開關(guān)11:該開關(guān)由兩個(gè)可調(diào)電阻器組成，內(nèi)、外兩層旋鈕開關(guān)分別用于調(diào)節(jié)兩個(gè)電阻器的阻值；其輸出為大氣高度和無線電高度的電壓值。顯示量程波段開關(guān)13 :該開關(guān)用于控制機(jī)載防撞設(shè)備的顯示量程，其輸出為三根離散線組成的二進(jìn)制數(shù)值，(Γ4分別表示1(Γ150ΚΜ五個(gè)不同檔位。工作模式控制開關(guān)12 :該開關(guān)用于控制機(jī)載防撞設(shè)備的工作模式，其輸出為三根離散線組成的二進(jìn)制數(shù)值，(Γ4分別對(duì)應(yīng)待機(jī)、高度關(guān)、僅應(yīng)答、僅交通、決斷告警五個(gè)模式。應(yīng)答機(jī)切換開關(guān)14 :由一個(gè)簡(jiǎn)易的“斷開、閉合”開關(guān)組成，其輸出為接地或懸空兩種狀態(tài)，用于控制機(jī)載防撞設(shè)備中的1#或2#應(yīng)答機(jī)處于有效工作模式。如圖2所示，信號(hào)處理部分2包括主控處理器21、和與主控處理器21連接的雙路選擇器22、AD采樣器23、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器24，還包括與數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器24連接的電平轉(zhuǎn)換器25，電平轉(zhuǎn)換器25與外部設(shè)備連接。其中
雙路選擇器22 :用于選擇雙波段模擬開關(guān)11輸出的兩路電壓信號(hào)中的一路，并輸出到AD采樣器23 ；
AD采樣器23 :對(duì)電壓信號(hào)進(jìn)行AD采樣，轉(zhuǎn)換為電壓數(shù)值的并行數(shù)據(jù)，數(shù)值(Γ4000分別表示電壓值的OmVlOOOmV ；
主控處理器21 :該處理器為ARM芯片，是信號(hào)處理的核心器件，具有以下三類功能
I用于雙路選擇器22依次選擇兩路信號(hào)，并讀取AD采樣器23的采樣數(shù)據(jù)值；
I通過離散IO接口，讀取顯示量程波段開關(guān)13和工作模式控制開關(guān)12的數(shù)值； I將AD采樣器23采樣的數(shù)值轉(zhuǎn)化為高度數(shù)據(jù)，將顯示量程波段開關(guān)13和工作模式控制開關(guān)12的數(shù)值轉(zhuǎn)化為對(duì)應(yīng)的控制數(shù)據(jù)，并將以上數(shù)據(jù)按照數(shù)據(jù)協(xié)議輸出到數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器24；
數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器24 :采用ARINC429芯片，將來自于ARM芯片并行數(shù)據(jù)接口的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為ARINC429格式的串行數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)電平為L(zhǎng)VTTL格式；
電平轉(zhuǎn)換器25 :將LVTTL格式的信號(hào)轉(zhuǎn)換為ARINC429雙極歸零碼格式，電平為±5V，并將信號(hào)傳送到外部機(jī)載防撞設(shè)備。對(duì)高度信息的調(diào)節(jié)，采用雙波段模擬開關(guān)11分別控制無線電高度和大氣高度電壓值，并由主控處理器21控制雙路選擇器22對(duì)兩路高度信號(hào)進(jìn)行切換，分別接入到AD采樣器23進(jìn)行采樣，主控處理器21在處理過程中接收來自AD采樣器23的模擬采樣信號(hào)，將其處理為高度數(shù)據(jù)，為保證數(shù)據(jù)正確性，需將AD采樣數(shù)據(jù)進(jìn)行平滑算法，防止高度數(shù)據(jù)大范圍跳變，數(shù)據(jù)平滑是通過軟件實(shí)現(xiàn)的，其平滑算法流程如圖3所示；最后將大氣高度和無線電高度數(shù)據(jù)分別按照Label號(hào)為203、164的ARINC429協(xié)議重新編碼，并控制數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器24片按位輸出，時(shí)間間隔為35 50ms。對(duì)工作模式控制、顯示量程控制是通過主控處理器21讀取并解析波段開關(guān)檔位，并將檔位信息安裝數(shù)據(jù)協(xié)議的要求封裝為對(duì)應(yīng)標(biāo)號(hào)的ARINC429格式數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)的。對(duì)應(yīng)答機(jī)選擇是通過應(yīng)答機(jī)切換開關(guān)14懸空或閉合，分別選擇應(yīng)答機(jī)1#或2#為主應(yīng)答機(jī)。工作流程如下
設(shè)置人員通過顯示量程波段開關(guān)13和工作模式控制開關(guān)12實(shí)現(xiàn)控制選擇，主控處理器21通過離散IO 口采集顯示量程波段開關(guān)13和工作模式控制開關(guān)12的檔位值，按照通信協(xié)議對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行封裝，通過數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器24，發(fā)送到機(jī)載防撞設(shè)備數(shù)據(jù)輸入接口，從而實(shí)現(xiàn)工作模式和顯示量程控制。雙波段模擬開關(guān)11，具有兩層旋鈕，其內(nèi)部是兩個(gè)獨(dú)立的滑動(dòng)變阻器，分別對(duì)輸入的5V電壓進(jìn)行分壓，并輸出到雙路選擇器22 ；ARM主控處理器21控制雙路選擇器22選擇信號(hào)分別選中兩路分壓后的電壓信號(hào)，并輸入到AD采樣器23，ARM主控處理器21對(duì)來自AD采用器的數(shù)字信號(hào)，并將之轉(zhuǎn)換為對(duì)應(yīng)的大氣高度值和無線電高度值。考慮到大氣高度和無線電高度的量程需要，兩者的電壓值和高度值對(duì)應(yīng)關(guān)系見表I。
__表1高度值與電壓，量化關(guān)系_
權(quán)利要求
1.一種機(jī)載防撞設(shè)備載機(jī)平臺(tái)綜合航電系統(tǒng)數(shù)據(jù)源模擬裝置，其特征為包括控制開關(guān)部分(I)、信號(hào)處理部分(2); 其中控制開關(guān)部分(I)包括雙波段模擬開關(guān)(11)、顯示量程波段開關(guān)(13)、工作模式控制開關(guān)(12)、應(yīng)答機(jī)切換開關(guān)(14)，顯示量程波段開關(guān)(13)和工作模式控制開關(guān)(12)分別與主控處理器(21)連接，應(yīng)答機(jī)切換開關(guān)(14)與外部設(shè)備連接； 信號(hào)處理部分(2)包括主控處理器(21)、和與主控處理器(21)連接的雙路選擇器(22)、AD采樣器(23)、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器(24)，還包括與數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器(24)連接的電平轉(zhuǎn)換器(25)，電平轉(zhuǎn)換器(25)與外部設(shè)備連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的數(shù)據(jù)源模擬裝置，其特征為通過調(diào)節(jié)工作模式控制開關(guān)(12)和顯示量程波段開關(guān)(13)，主控處理器(21)通過離散I/O 口采集工作模式控制開關(guān)(12)、顯示量程波段開關(guān)(13)的檔位值，按照通信協(xié)議對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行封裝，通過數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器(24 )和電平轉(zhuǎn)換器(25 )，發(fā)送到機(jī)載防撞設(shè)備數(shù)據(jù)輸入接口。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的數(shù)據(jù)源模擬裝置，其特征為所述雙波段模擬開關(guān)(11)由兩個(gè)可調(diào)電阻器組成，通過調(diào)節(jié)電阻器的阻值輸出大氣高度和無線電高度的電壓值，并由主控處理器(21)控制雙路選擇器(22 )對(duì)兩路高度信號(hào)進(jìn)行切換，分別接入到AD采樣器(23 )進(jìn)行采樣，主控處理器(21)在處理過程中接收來自AD采樣器(23)的采樣數(shù)據(jù)，并將其處理為相應(yīng)的高度數(shù)據(jù)，依次通過數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器(24)和電平轉(zhuǎn)換器(25)將ARINC429格式的數(shù)據(jù)信號(hào)傳輸給機(jī)載防撞設(shè)備數(shù)據(jù)輸入接口。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的數(shù)據(jù)源模擬裝置，其特征為由主控處理器(21)對(duì)所述的AD采樣器(23)的采樣數(shù)據(jù)進(jìn)行平滑算法。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的數(shù)據(jù)源模擬裝置，其特征為所述平滑算法為 讀取AD采樣數(shù)據(jù)電壓值100個(gè)，從大到小按順序排列； 對(duì)排序后的電壓值，取中間80個(gè)，并取平均值； 將所取的電壓值轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的高度值。
全文摘要
本發(fā)明為一種載機(jī)平臺(tái)綜合航電系統(tǒng)的數(shù)據(jù)模擬裝置，包括控制開關(guān)部分、信號(hào)處理部分，其中控制開關(guān)部分包括雙波段模擬開關(guān)、顯示量程波段開關(guān)、工作模式控制開關(guān)、應(yīng)答機(jī)切換開關(guān)，信號(hào)處理部分包括主控處理器、和與之連接的雙路選擇器、AD采樣器、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器，電平轉(zhuǎn)換器；該裝置完整模擬載機(jī)對(duì)機(jī)載防撞設(shè)備工作模式、顯示量程選擇、應(yīng)答機(jī)切換、應(yīng)答機(jī)A模式代碼等控制信息，通過雙波段模擬開關(guān)，調(diào)節(jié)電壓值可以高精度的模擬載機(jī)大氣高度和無線電高度數(shù)據(jù)；并且能夠?qū)ζ鋽?shù)值進(jìn)行連續(xù)、平滑的調(diào)節(jié)；該裝置尺寸小，重量輕，操作簡(jiǎn)單、便于使用。
文檔編號(hào)G08G5/04GK103065507SQ201210569348
公開日2013年4月24日 申請(qǐng)日期2012年12月25日 優(yōu)先權(quán)日2012年12月25日
發(fā)明者李洪偉 申請(qǐng)人:四川九洲空管科技有限責(zé)任公司