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        通用航空電子自動測試設(shè)備及發(fā)展趨向分析

        2018-12-20 11:29:59鄭曉慶梅江林交通運輸部東海第二救助飛行隊
        數(shù)碼世界 2018年12期
        關(guān)鍵詞:系統(tǒng)

        鄭曉慶 梅江林 交通運輸部東海第二救助飛行隊

        1 航空電子概述

        航空電子是航空航天領(lǐng)域研究的重要內(nèi)容之一,具體是指航空飛行器上各種電子系統(tǒng)的總稱。在航空電子中,通信系統(tǒng)、導(dǎo)航系統(tǒng)、顯示與管理系統(tǒng)是不可或缺的重要系統(tǒng)。同時,根據(jù)使用需要,還會配備一些其它的電子設(shè)備和系統(tǒng),如飛機管理系統(tǒng)、戰(zhàn)術(shù)任務(wù)系統(tǒng)、光電系統(tǒng)、機載網(wǎng)絡(luò)設(shè)備等等。最初時,由于航空航天技術(shù)并不發(fā)達,很多技術(shù)尚未完善,所以航空電子僅僅是飛行器上的附屬系統(tǒng)?,F(xiàn)階段,隨著航空航天技術(shù)的快速發(fā)展和完善,推動了航空電子的發(fā)展,部分飛行器被研發(fā)出來的主要目的就是搭載航空電子設(shè)備或系統(tǒng),此類飛行器多以軍用為主。早期的航空電子系統(tǒng)因受到技術(shù)條件的限制,基本上采用的都是分立式,隨著技術(shù)的不斷進步,使得航空電子系統(tǒng)實現(xiàn)了綜合化,并且也從原本附屬系統(tǒng)的地位,變成航空飛行器中不可或缺的關(guān)鍵部分。近年來,航空電子系統(tǒng)的重要性日益凸顯,對系統(tǒng)的性能、運行穩(wěn)定性和可靠性等方面提出了較高的要求,在這一背景下,航空電子自動測試設(shè)備隨之產(chǎn)生,它的主要作用是對航空電子系統(tǒng)進行測試。

        2 通用航空電子自動測試系統(tǒng)的現(xiàn)狀分析

        2.1 系統(tǒng)的組成

        通用航空電子自動測試系統(tǒng)(以下簡稱通用航電自測系統(tǒng)),以計算機作為核心部分,將各種用于測試的設(shè)備集成到一起,可以高效完成航空電子系統(tǒng)的性能測試及故障診斷。常規(guī)的通用航電自測系統(tǒng)由自動測試設(shè)備、測試程序集、軟件開發(fā)工具等部分組成,其中自動測試設(shè)備能夠完成相關(guān)的測試任務(wù),它并不是一個設(shè)備,而是所有硬件和軟件的總稱,其大小和功能主要取決于測試任務(wù);測試程序集包含了測試所需的程序軟件、接口適配器以及相關(guān)的文檔;對測試軟件進行開發(fā)時需要使用到各種工具,即軟件開發(fā)環(huán)境,如編程語言、建模工具等等。

        2.2 關(guān)鍵技術(shù)

        通用航電自測系統(tǒng)中的關(guān)鍵技術(shù)包括總線技術(shù)、虛擬儀器技術(shù)、集成技術(shù)等。

        2.2.1 總線技術(shù)。該技術(shù)在通用航電自測系統(tǒng)構(gòu)建過程中的應(yīng)用,可以簡化設(shè)計流程,不需要單獨對連接進行設(shè)計,只要將所有的測試部件通過標(biāo)準(zhǔn)接口與總線進行連接即可,不但為系統(tǒng)的組建提供了方便,而且大幅度提升了系統(tǒng)的可靠性。比較常用的有通用接口總線(GPIB)和1553B總線,前者的通信方式為雙向異步,傳輸速率可以達到1Mb/s。后者是美國軍方針對飛機上的設(shè)備制定的總線標(biāo)準(zhǔn),其最為突出的特點是容錯能力強,操作方式為命令/響應(yīng),可靠性較高。

        2.2.2 虛擬儀器技術(shù)。這是一種借助模塊化硬件和靈活軟件完成測試的技術(shù),該技術(shù)的優(yōu)勢在于性能高、可擴展性強、開發(fā)周期短、能實現(xiàn)無縫集成等。如,虛擬儀器軟件結(jié)構(gòu),簡稱VISA庫,它能夠為用戶提供經(jīng)過簡化的模塊,同時還能縮短不同接口的編程時間,應(yīng)用效果較好。

        2.2.3 集成技術(shù)。該技術(shù)主要是依托綜合布線和計算機網(wǎng)絡(luò)將分散的獨立設(shè)備集成到具有關(guān)聯(lián)性的系統(tǒng)中,實現(xiàn)信息資源共享,提高管理效率。集成技術(shù)包括多種方式,如功能集成、網(wǎng)絡(luò)集成、軟件集成等等。由于航空電子設(shè)備的測試需求不同,從而使得實現(xiàn)方式的種類較多,為了不影響測試系統(tǒng)的完整性,便需要對各種方式進行集成,從而使其具備良好的通用性。

        2.3 系統(tǒng)的現(xiàn)狀分析

        最早出現(xiàn)的自動測試系統(tǒng)屬于專用型,它的主要應(yīng)用領(lǐng)域為工業(yè)測試,由于缺少相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn),所以很難達到通用性的要求。如果復(fù)雜的測試內(nèi)容以專用型測試系統(tǒng)進行測試,那么需要使用很多個系統(tǒng),由此會導(dǎo)致靈活性和機動能力降低,若是被測試的對象達到服役年限,則所有為其開發(fā)的測試系統(tǒng)將會隨之報廢。在專用型測試系統(tǒng)之后,臺式型測試系統(tǒng)出現(xiàn),其采用的是GPIB,配有標(biāo)準(zhǔn)的接口電路,雖然硬件可以實現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化,但軟件方面卻沒有統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn),在對該測試系統(tǒng)軟件進行開發(fā)時,通常都是針對命令集,換言之每臺儀器都是專用,并沒有達到通用性的要求。在業(yè)內(nèi)專家學(xué)者的不斷努力下,新一代的集成型測試系統(tǒng)問世,該系統(tǒng)采用了先進的VXI和PXI總線,整個系統(tǒng)以若干模塊化的設(shè)備構(gòu)成,軟件和硬件全部實現(xiàn)了標(biāo)準(zhǔn)化,不但易于擴展,而且還具有良好的資源復(fù)用性。在該系統(tǒng)中,測試軟件能夠借助通用軟件技術(shù)提升可移植性和復(fù)用性,由此為系統(tǒng)通用性目標(biāo)的實現(xiàn)提供了支撐。通過上述分析不難看出,自動測試系統(tǒng)每一次更新和升級,都在向通用性方面靠近,換言之,開發(fā)具有良好通用性的航空電子自動測試系統(tǒng)是必然趨勢。

        3 通用航空電子自動測試系統(tǒng)的發(fā)展趨向

        通過上文分析可知,航空電子自動測試系統(tǒng)已經(jīng)發(fā)展到了集成型,為使系統(tǒng)具備良好的通用性,在未來一段時期,應(yīng)當(dāng)將高度綜合化、智能化和通用化作為主要的發(fā)展趨向。

        3.1 高度綜合化

        綜合化的實質(zhì)就是對系統(tǒng)進行必要的整合,從而使系統(tǒng)的操作性能獲得更大幅度的提升,按照用戶提出的任要求完成測試任務(wù),以此來滿足各種不同的使用需要。隨著技術(shù)水平的不斷提高,綜合化的系統(tǒng)功能將會變得更加強大,從目前應(yīng)用的航空電子自動測試系統(tǒng)來看,除數(shù)據(jù)信息實現(xiàn)了高度的綜合化之外,其它方面尚未實現(xiàn)高度綜合化。隨著各種先進技術(shù)被融入傳感器的射頻之中,如電子技術(shù)、通信技術(shù)、識別技術(shù)等,加之光子器件的使用,使得測試測量過程中的變頻環(huán)節(jié)隨著減少,改變了傳感器在測試系統(tǒng)中的位置,提高了系統(tǒng)的可用性。

        3.2 操作智能化

        近年來,人工智能技術(shù)日漸成熟和完善,很多系統(tǒng)在構(gòu)建的過程中,都對人工智能技術(shù)進行了應(yīng)用,未來的航空電子自動化測試系統(tǒng)也可對該技術(shù)進行合理運用。從航空飛行器的發(fā)展趨勢上看,大型化是主流方向,為實現(xiàn)這一目標(biāo),勢必需要采用大型的計算機和諸多的電子系統(tǒng),由此對自動測試提出了更高的要求。隨著人工智能技術(shù)的應(yīng)用,測試系統(tǒng)的智能化程度會獲得大幅度提升,處理速度將會發(fā)生質(zhì)的飛躍,預(yù)計可以達到每秒2000億次以上。飛機駕駛員在對測試系統(tǒng)進行操作時,可借助實時定位、決策咨詢等功能,提升測試效率和結(jié)果的準(zhǔn)確性。同時,在人工智能環(huán)境下,系統(tǒng)可對測試目標(biāo)的執(zhí)行過程進行分類設(shè)置,從而大幅度降低了電磁輻射對其它電子設(shè)備的影響。

        3.3 通用化

        綜合化與智能化的實現(xiàn),給航空電子自動測試系統(tǒng)通用化提供了支撐,通過采用相同類型的模塊單元對測試系統(tǒng)進行構(gòu)建,可使系統(tǒng)的性能獲得全面提升,并且模塊單元易于實現(xiàn)通用化。隨著航空電子技術(shù)的快速發(fā)展,使得測試系統(tǒng)與航空電子設(shè)備之間的聯(lián)系更加密切,通用化系統(tǒng)的開發(fā),能夠顯著降低成本,并滿足不同機型的使用需要,這對于促進我國航空事業(yè)的發(fā)展具有重要的現(xiàn)實意義。

        結(jié)論:綜上所述,航空電子技術(shù)的發(fā)展速度不斷加快,各種電子系統(tǒng)在航空飛行器的應(yīng)用越來越多,為確保這些電子設(shè)備和電子系統(tǒng)的運行可靠性,需要高效、快速地完成自動測試。由于航空電子設(shè)備的原理大同小異,加之測試項目也有很多相同之處,從而為通用自動測試系統(tǒng)的構(gòu)建提供了條件。同時,測試系統(tǒng)的綜合化、智能化和通用化的發(fā)展,也為通用性目標(biāo)的實現(xiàn)帶來了可能,這是未來航空電子自動測試系統(tǒng)的主流發(fā)展趨向。

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