陳天立

隨著我國(guó)航空業(yè)的不斷發(fā)展，飛機(jī)的飛行里程在不斷升高，持續(xù)適航能力也不斷提升。從現(xiàn)有資料看，飛行時(shí)間越久的飛機(jī)故障會(huì)不斷增加，但由于飛機(jī)的機(jī)構(gòu)和整個(gè)通信導(dǎo)航識(shí)別系統(tǒng)相對(duì)復(fù)雜。要針對(duì)飛機(jī)故障進(jìn)行徹底解決需要花費(fèi)大量的人力和時(shí)間。本文就針對(duì)此背景，針對(duì)飛機(jī)的通信導(dǎo)航識(shí)別系統(tǒng)的故障進(jìn)行分析，以便為飛機(jī)通訊導(dǎo)航系統(tǒng)維修人員提供一些借鑒方案。

在飛機(jī)航線維護(hù)以及飛機(jī)檢修過程中，幾乎每天都要面對(duì)各種各樣的故障，由于飛機(jī)類型較多，且通信導(dǎo)航識(shí)別系統(tǒng)復(fù)雜，外加故障原因和環(huán)境、設(shè)備、人員等多種因素相關(guān)，因此對(duì)飛機(jī)通信導(dǎo)航識(shí)別系統(tǒng)故障進(jìn)行準(zhǔn)確診斷并及時(shí)排除故障對(duì)飛機(jī)安全航行有重要意義.以下將從飛機(jī)通信導(dǎo)航識(shí)別系統(tǒng)概述分析入手，逐步探討了通信導(dǎo)航識(shí)別系統(tǒng)故障的分析和診斷方法.

一、飛機(jī)通信導(dǎo)航識(shí)別系統(tǒng)概述

飛機(jī)通信導(dǎo)航識(shí)別綜合系統(tǒng)（ i n t e g r a t e d communication， navigation and identification system，ICNI），它是一種多功能的航空電子系統(tǒng)，除了通訊功能外，它還能夠?qū)︼w機(jī)間進(jìn)行相對(duì)的導(dǎo)航和通過各種方式識(shí)別本系統(tǒng)內(nèi)的飛機(jī)成員。隨著國(guó)際間電子對(duì)抗的不斷升級(jí)，飛機(jī)無線電通訊的保密、抗干擾、信號(hào)隱蔽等各種問題的日益突出，需要一套能夠保證通信、導(dǎo)航、識(shí)別綜合系統(tǒng)。通信、導(dǎo)航、識(shí)別綜合系統(tǒng)能提供數(shù)字化語音、實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)、精確測(cè)距、可靠識(shí)別等服務(wù)，并有大、中、小三種規(guī)格，可供各種飛機(jī)、各種指揮控制中心和移動(dòng)的部隊(duì)使用。

二、飛機(jī)通信導(dǎo)航識(shí)別系統(tǒng)的現(xiàn)狀

國(guó)際上，美國(guó)軍隊(duì)針對(duì)飛機(jī)通信導(dǎo)航識(shí)別系統(tǒng)ICNI研究計(jì)劃包含了JTIDS，Speakeasy、ICNIA等，其中 JTIDS計(jì)劃是進(jìn)行ICNI功能的成功案例。但美中不足的是JTIDS系統(tǒng)的頻段僅限于L波段，并且不能夠兼容原飛機(jī)通信導(dǎo)航識(shí)別系統(tǒng)CNI的設(shè)備。而ICNIA系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)是重新設(shè)計(jì)了一種新型的結(jié)構(gòu)，其按照“一次只設(shè)計(jì)一個(gè)功能設(shè)備”的方法，并且保留了CNI的功能設(shè)備。通過將飛機(jī)的通信、導(dǎo)航和識(shí)別功能綜合集成到一個(gè)輕重量、小體積的模塊中，ICNIA將使航空電子設(shè)備發(fā)生一次革命性的變化。

我國(guó)對(duì)于CNI系統(tǒng)的研究是非常早的，從70年代末開始，相關(guān)部門就開始對(duì)CNI進(jìn)行重要的研究課題進(jìn)行攻關(guān)。航空研究院專門組織了研究小組，以航空電子研究所作為主體單位，針對(duì)CNI系統(tǒng)進(jìn)行總體、系統(tǒng)聯(lián)動(dòng)、以及時(shí)分多址擴(kuò)頻通訊的研究，多個(gè)研究單位參與研究。80年代我國(guó)已經(jīng)制定出較為完善的CNI的系統(tǒng)研制方案，并將研究的內(nèi)容劃分為三大階段進(jìn)行：研制、測(cè)試、量產(chǎn)。在1981年，航空電子研究所研制出時(shí)分多址、擴(kuò)頻通信的樣機(jī)。通過多次試驗(yàn)，各個(gè)參與單位分別將研制的分機(jī)集中到航空電子研究所，完成了系統(tǒng)聯(lián)動(dòng)和性能測(cè)試。證明了各個(gè)分機(jī)連接測(cè)試時(shí)正確，而且性能和方案都符合方案的標(biāo)準(zhǔn)。同年8月，CNI系統(tǒng)的原理樣機(jī)正式通過技術(shù)鑒定，專家們一致認(rèn)定該樣機(jī)滿足了我國(guó)航天的主要標(biāo)準(zhǔn)，主要具備了：時(shí)分多址、全雙工話音、數(shù)據(jù)通信和在有源校時(shí)基礎(chǔ)上測(cè)距功能，具有一定的抗干擾和反截獲能力。至此，我國(guó)開始CNI工程樣機(jī)的開發(fā)和研制，并通過不斷的加深研制，制定出了具有通訊方式多樣，包含雷達(dá)識(shí)別等多種CNI系統(tǒng)的軍用標(biāo)準(zhǔn)。也就是當(dāng)前國(guó)軍標(biāo)GJB 2719-1996。

三、飛機(jī)通信導(dǎo)航識(shí)別系統(tǒng)故障分析方法和診斷系統(tǒng)

（一）通信導(dǎo)航識(shí)別系統(tǒng)故障

通信導(dǎo)航識(shí)別系統(tǒng)中最容易出現(xiàn)的是數(shù)據(jù)鏈路故障，由于數(shù)據(jù)鏈路狀況主要以不同顏色的框框來進(jìn)行區(qū)分，紅色表示確定鏈路失效，黑色表示鏈路不明，系統(tǒng)無法準(zhǔn)確識(shí)別，綠色則表示鏈路正常，例如PFD顯示屏ARINC 429中1號(hào)通道狀態(tài)框顯示為紅色，則提示通信導(dǎo)航識(shí)別系統(tǒng)故障和LRU GRS77相關(guān)，即PFD和航向基準(zhǔn)系統(tǒng)間的鏈路失效。

（二）通訊導(dǎo)航系統(tǒng)故障

在通訊導(dǎo)航系統(tǒng)中最常見的的故障表現(xiàn)形式如下：（1）COM信號(hào)接收發(fā)送故障；（2）GPS信號(hào)不正常，無法獲取到衛(wèi)星數(shù)據(jù)；（3）N 信號(hào)收發(fā)異常以及G/S信號(hào)接收不到等等。其中，COM信號(hào)故障又可分為COM信號(hào)干擾、弱信號(hào)、無通信音等等。在正常情況下，通信導(dǎo)航識(shí)別系統(tǒng)均能對(duì)各類故障提供預(yù)警信息，實(shí)際操作中按下ALERT鍵即可看到顯示屏中顯示的故障預(yù)警信息，相關(guān)警告包括COM、N 以及G/S等，在進(jìn)行故障分析和排除過程中可借助相關(guān)信息對(duì)故障發(fā)生緣由進(jìn)行查找，或進(jìn)一步確認(rèn)故障是否發(fā)生。

（三）儀表系統(tǒng)故障

在通信導(dǎo)航識(shí)別系統(tǒng)姿態(tài)信息傳遞到各子系統(tǒng)的過程中，需要和多種類型的傳感器共同作用，如傾斜傳感器、加速度傳感器等，儀表系統(tǒng)組間則主要負(fù)責(zé)對(duì)姿態(tài)參數(shù)信息進(jìn)行采集，并將其傳入姿態(tài)航向系統(tǒng)中，在該系統(tǒng)中，信息傳遞或者顯示任何環(huán)節(jié)有誤或者收到外界干擾均會(huì)導(dǎo)致姿態(tài)信息顯示異常，從以往的故障數(shù)據(jù)調(diào)查以及飛行手冊(cè)中可總結(jié)出儀表系統(tǒng)故障的主要原因，具體如下：發(fā)動(dòng)機(jī)振動(dòng)導(dǎo)致儀表斷線；顯示屏或者GRS構(gòu)型文件和軟件失效；各模塊間數(shù)據(jù)通道失效；儀表插頭脫落或接觸不良。

從故障類型來看，主要包括人為因素故障、系統(tǒng)自身元件故障、組間配置故障、參數(shù)錯(cuò)誤等。

（四）飛機(jī)電源故障診斷系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

機(jī)載電源主要有飛機(jī)發(fā)電機(jī)供電，若發(fā)電機(jī)故障則由機(jī)載蓄電池續(xù)電，通常情況下，飛機(jī)電源需維持三種狀態(tài)，有地面電源供電時(shí)，即使發(fā)電機(jī)運(yùn)行正常，也不能向飛機(jī)上的設(shè)備供電；斷開地面電源后，飛機(jī)發(fā)電機(jī)恢復(fù)正常供電，同時(shí)蓄電池自動(dòng)充電；發(fā)電機(jī)故障無法供電時(shí)，蓄電池自動(dòng)供電保證安全運(yùn)行。

當(dāng)電源供電關(guān)系不符合上述三種邏輯時(shí)，則提示飛機(jī)電源系統(tǒng)出現(xiàn)故障，需進(jìn)行及時(shí)處理。電源故障診斷系統(tǒng)結(jié)構(gòu)按電源類型可分為地面電源、發(fā)電機(jī)以及蓄電池三種，具體可通過發(fā)電機(jī)故障燈來對(duì)電源故障進(jìn)行診斷：地面電源電壓超過28.5V，機(jī)內(nèi)大功率用電設(shè)備正常工作，發(fā)電機(jī)故障燈燃亮；發(fā)電機(jī)電壓超過28.5V，機(jī)內(nèi)大功率用電設(shè)備正常工作，發(fā)電機(jī)故障燈不亮；蓄電池電壓低于24V，機(jī)內(nèi)大功率用電設(shè)備不工作，發(fā)電機(jī)故障燈燃亮。檢修人員可根據(jù)正確邏輯和故障分析系統(tǒng)結(jié)構(gòu)予以判定。

（五）專家系統(tǒng)知識(shí)庫構(gòu)成和診斷分析方法

在飛機(jī)通信導(dǎo)航識(shí)別系統(tǒng)故障診斷領(lǐng)域?qū)＜蚁到y(tǒng)應(yīng)用極為廣泛常見的有三種結(jié)構(gòu)——基于規(guī)則、框架以及模型的專家系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。本文主要對(duì)基于規(guī)則的專家故障診斷系統(tǒng)結(jié)構(gòu)進(jìn)行探討。在該系統(tǒng)中分別包括長(zhǎng)期存儲(chǔ)模型和短期存儲(chǔ)模型，主要存儲(chǔ)由規(guī)則激發(fā)而推斷出的新的故障事實(shí)，存儲(chǔ)器和推理機(jī)相互作用，并以規(guī)則知識(shí)庫為主要數(shù)據(jù)支持，通過對(duì)故障模式進(jìn)行匹配從而得出準(zhǔn)確的故障診斷信息.知識(shí)庫主要通過規(guī)則進(jìn)行表示，例如常見的CLIPS是常見方法，每條規(guī)則代表一組因果關(guān)系，此外框架也是知識(shí)表示的一種形式，和高級(jí)語種對(duì)象類似，可提供一種更為方便的結(jié)構(gòu)來準(zhǔn)確表示常識(shí)性知識(shí).創(chuàng)建知識(shí)庫時(shí)，需對(duì)現(xiàn)有知識(shí)按照特定邏輯進(jìn)行編程，利用規(guī)則和框架表示將故障知識(shí)加入到知識(shí)庫體系當(dāng)中，從而為故障推理提供依據(jù)。

三、結(jié)語

綜上所述，針對(duì)飛機(jī)的通信導(dǎo)航識(shí)別系統(tǒng)的日常檢查是保證飛機(jī)安全航行的關(guān)鍵，在具體的監(jiān)測(cè)和診斷過程中，需要針對(duì)系統(tǒng)以及相關(guān)輔助子系統(tǒng)進(jìn)行較為嚴(yán)格的故障檢定。例如：導(dǎo)航的穩(wěn)定性、電源電壓電流、儀表系統(tǒng)顯示是否都正常穩(wěn)定的工作等。這為后續(xù)的專家系統(tǒng)進(jìn)行故障的判斷、故障的處理提升了準(zhǔn)確性，也讓工作人員的排除問題提供更有效率，進(jìn)而為飛行安全提供有力的保障。

作者單位：北京衛(wèi)星導(dǎo)航中心