導(dǎo)航板件通用離線檢修系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與應(yīng)用

羅汶鋒

摘 要：本文針對空管導(dǎo)航設(shè)備使用單位及中小機(jī)場普遍缺少獨(dú)立維修測試平臺或平臺不齊全的問題，設(shè)計(jì)了一套通用離線檢修系統(tǒng)，解決了標(biāo)準(zhǔn)機(jī)柜帶DIN連接器的民用航空導(dǎo)航設(shè)備板件離線檢修問題，無需實(shí)際設(shè)備系統(tǒng)或測試平臺也可以實(shí)現(xiàn)檢修。實(shí)際測試應(yīng)用表明，本通用離線檢修系統(tǒng)能夠有效地模擬設(shè)備平臺環(huán)境，為DIN連接器的導(dǎo)航板件提供離線檢修條件。

關(guān)鍵詞：導(dǎo)航設(shè)備 離線 檢修 雙蹤電源器 數(shù)據(jù)采集器

中圖分類號：U46 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1672-3791（2018）05（c）-0094-03

目前陸基導(dǎo)航設(shè)備包括全向信標(biāo)、測距儀、儀表著陸系統(tǒng)和無方向信標(biāo)等，種類繁多，型號復(fù)雜[1]。而導(dǎo)航故障板件的檢測維修往往需要該型號設(shè)備系統(tǒng)在線測試，而現(xiàn)實(shí)狀況往往是缺少單獨(dú)的測試平臺或者平臺不齊全，這對板件檢測維修造成了一定的困難。本文針對帶DIN連接器的導(dǎo)航設(shè)備板件，通過搭建一套通用離線檢修系統(tǒng)，試圖模擬設(shè)備系統(tǒng)為該板件提供的輸入信號，使該能脫離設(shè)備系統(tǒng)正常工作，從而實(shí)現(xiàn)離線測試檢修，提高工作效率。

1 各種帶DIN連接器的導(dǎo)航板件

在導(dǎo)航設(shè)備的模塊板件中，常用的DIN連接器有32/64/96腳，通過輸入多路TTL邏輯電平、各種波形信號、電源和時(shí)鐘等，實(shí)現(xiàn)對板件的驅(qū)動(dòng)和信號的處理，如圖1所示。由于需要饋入多路不同的信號，采用普通信號產(chǎn)生器是不現(xiàn)實(shí)的。目前，對于這類板件的測試檢修只能依賴于設(shè)備整機(jī)平臺。

2 通用離線檢修系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

為了使板件的測試檢修能夠獨(dú)立進(jìn)行而不依賴于設(shè)備平臺，本文搭建了導(dǎo)航板件通用離線檢修系統(tǒng)。如圖2所示，此系統(tǒng)主要由以下幾部分組成：雙蹤電源器、USB數(shù)據(jù)采集器、Labview操作軟件以及波形轉(zhuǎn)換模塊。

2.1 雙蹤電源器

可提供6路不同電壓，為板件提供常用的+5V、+15V、-15V、+24V、+48V和一個(gè)額外的可調(diào)電壓。

2.2 USB數(shù)據(jù)采集器

USB數(shù)據(jù)采集器是多功能通用A/D板，適合測量變送器輸出、直流電壓等場合的測量應(yīng)用，邏輯方框圖如圖3所示。它具有16路模擬輸入、2路12位模擬輸出、32路開關(guān)量（16路TTL輸入及16路TTL輸出）、2路24位脈沖加法計(jì)數(shù)器，支持測頻功能，2路24位PWM輸出。USB數(shù)據(jù)采集器的邏輯控制采用現(xiàn)場可編程邏輯器件（FPGA）實(shí)現(xiàn)，以提高可靠性。同時(shí)數(shù)字地（GND）、模擬地分離（AGND），單點(diǎn)接地，消除回路干擾[2]。本離線檢修系統(tǒng)需要用到的主要功能有如下幾種。

（1）TTL電平輸出。USB數(shù)據(jù)采集器帶有16路，輸出高電壓大于3.5V，低電壓小于0.4V，輸出下拉電流大于20mA，上拉電流大于6mA。為待測的導(dǎo)航板件提供TTL輸入信號，若所需要的信號多于16路，可以使用多個(gè)USB數(shù)據(jù)采集器擴(kuò)展此系統(tǒng)。

（2）脈沖寬度調(diào)制（PWM）信號輸出。USB數(shù)據(jù)采集器可以輸出兩路PWM脈沖信號，輸出頻率范圍為1.19Hz～10MHz。當(dāng)占空比設(shè)置為50%時(shí)，輸出的是方波，可作為待測板件的時(shí)鐘信號。當(dāng)需要正弦波信號時(shí)，如全向信標(biāo)DVOR的90Hz、150Hz或9960Hz正弦信號，可外置一個(gè)方波轉(zhuǎn)正弦波模塊。利用USB數(shù)據(jù)采集器輸入方波信號，經(jīng)過該模塊的波形轉(zhuǎn)換，得到相應(yīng)頻率的正弦波信號。

（3）電壓輸出。帶有兩路電壓輸出，量程為0～5V或0～10V可選，輸出精度為量程的0.2%。但是，由于帶負(fù)載能力不強(qiáng)，暫不考慮應(yīng)用此電壓輸出，待測板件的電壓輸入由一臺雙蹤電源器提供。

（4）其他功能。如電壓檢測采集，可以同時(shí)采集16路TTL信號，在檢修帶有TTL電平輸出的板件時(shí)，多路TTL電平輸出一目了然，而不需要利用萬用表逐個(gè)測量。

2.3 Labview操作軟件

通過Labview操作軟件，在PC機(jī)上控制模擬電壓輸出，TTL輸出，提供不同頻率的方波信號等。利用直觀簡明的LabView圖形化編程語言，編寫用戶操作界面。通過調(diào)用Labview的動(dòng)態(tài)鏈接庫里的各種函數(shù)[3]，很方便的實(shí)現(xiàn)了調(diào)整模擬電壓輸出，控制TTL電平以及改變方波頻率等功能。用戶操作界面如圖4所示。

3 應(yīng)用實(shí)例

以THALES廠家DVOR 4000設(shè)備的SYN板件為例，搭建了一個(gè)實(shí)際的離線檢修平臺。SYN板件的輸入信號有16路TTL電平、電源和兩路正弦波信號，如圖5所示，USB數(shù)據(jù)采集器直接為板件提供16路TTL電平信號，雙蹤電源器提供電源，波形轉(zhuǎn)換器將來自USB數(shù)據(jù)采集器的方波信號轉(zhuǎn)為相應(yīng)的正弦波信號提供給板件。這樣就能模擬設(shè)備平臺的環(huán)境，使得SYN板件能正常工作，為該板件的離線檢修測試提供了條件，提高了該板件在缺少系統(tǒng)整機(jī)平臺情況下進(jìn)行檢測維修的現(xiàn)實(shí)可行性。

4 后續(xù)對系統(tǒng)的完善和升級工作

此離線檢修系統(tǒng)容易實(shí)現(xiàn)，操作簡便，但還有很多可以改進(jìn)完善的地方。

（1）升級數(shù)據(jù)采集器信號輸出的功能，使其可以輸出多種不同的波形，如正弦波、三角波等，這樣可以省去外置的波形轉(zhuǎn)換模塊，讓系統(tǒng)變得更新簡潔。

（2）提高數(shù)據(jù)采集器所輸出電源的帶負(fù)載能力，為導(dǎo)航板件提供多路不同電壓。

（3）針對不同類型的導(dǎo)航板件接口和輸入輸出信號，制作專用的DIN連接線，使系統(tǒng)的搭建更加方便。

（4）如果需要的電平信號多于16路，可以使用多塊數(shù)據(jù)采集器擴(kuò)展此系統(tǒng)。

5 結(jié)語

本文主要針對帶有DIN連接器的導(dǎo)航設(shè)備板件，介紹了通用離線檢修系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與應(yīng)用，為導(dǎo)航板件的檢測維修提供了一個(gè)方便的手段，而無需依靠實(shí)際設(shè)備系統(tǒng)或測試平臺。通過PC機(jī)Labview操作界面的設(shè)置，模擬實(shí)際設(shè)備為該板件提供的輸入信號，使其正常工作，從而為離線檢修提供了條件。后期會對此系統(tǒng)作進(jìn)一步的完善和升級工作，形成更加穩(wěn)定和功能更加齊全的系統(tǒng)，為空管導(dǎo)航設(shè)備板件的檢測維修服務(wù)。

參考文獻(xiàn)

[1] 倪育德，盧丹，王穎，等.導(dǎo)航原理與系統(tǒng)[M].北京：清華大學(xué)出版社，2015.

[2] USB數(shù)據(jù)采集器用戶使用手冊[Z].北京新超仁達(dá)科技有限公司，2016.

[3] 張?zhí)m勇，孫健，孫曉云，等.LabVIEW程序設(shè)計(jì)基礎(chǔ)與提高[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2013.