史銀芳?杜新悅?李鵬飛?汪磊

摘要：大氣數(shù)據(jù)激勵仿真測試系統(tǒng)是航電系統(tǒng)綜合測試平臺的一種，是模擬機載設(shè)備在地面或空中飛行時，必不可少的實驗室測試設(shè)備。大氣數(shù)據(jù)激勵仿真測試系統(tǒng)主要完成大氣數(shù)據(jù)系統(tǒng)地面測試相關(guān)激勵信號、仿真信號的產(chǎn)生，主要包括全壓、靜壓、高度、空速、ARINC429、RS-422、總溫電阻、離散量、模擬量等參數(shù)。本文從三個方面對大氣數(shù)據(jù)激勵仿真測試系統(tǒng)的設(shè)計和實現(xiàn)進行闡述：大氣數(shù)據(jù)激勵仿真測試系統(tǒng)組成及原理;大氣數(shù)據(jù)激勵仿真測試系統(tǒng)關(guān)鍵設(shè)備的選擇;大氣數(shù)據(jù)激勵仿真測試系統(tǒng)軟件設(shè)計。其大氣數(shù)據(jù)激勵仿真測試系統(tǒng)性能穩(wěn)定，軟硬件升級簡單，滿足大氣數(shù)據(jù)系統(tǒng)實驗室測試要求。

關(guān)鍵詞：大氣數(shù)據(jù)激勵仿真測試系統(tǒng);實驗室測試設(shè)備

1. 組成及原理

在對大氣數(shù)據(jù)計算機（含傳感器）的工作原理、測試需求和接口等進行分析后，利用工控機、高性能的硬件板卡、標準儀器和靈活可配置的軟件相結(jié)合的方式，提出本大氣數(shù)據(jù)激勵仿真測試系統(tǒng)。實現(xiàn)大氣數(shù)據(jù)激勵、仿真功能。

大氣數(shù)據(jù)激勵仿真測試系統(tǒng)實現(xiàn)兩種實驗室測試場景，一種激勵功能測試;另一種為仿真功能測試。

1.1激勵測試工作原理

激勵測試時大氣數(shù)據(jù)仿真系統(tǒng)主要完成給大氣數(shù)據(jù)計算機、左靜壓傳感器、右靜壓傳感器的28V DC供電;控制壓力控制組件，模擬氣壓信號;各板卡和模塊分別模擬總溫電阻信號、RVDT攻角信號、RVDT側(cè)滑角角信號、HB6096格式的襟翼信號、HB6096格式的天向加速度及場壓裝訂信號、離散量輪載信號。

1.2仿真測試工作原理

大氣數(shù)據(jù)激勵能夠模擬機載大氣數(shù)據(jù)計算機解算出總壓、靜壓、動壓、絕對氣壓高度、相對氣壓高度、指示空速、馬赫數(shù)、真空速、大氣密度比、升降速度、大氣總溫、靜溫、場壓裝訂等大氣參數(shù)及告警信息。

2. 系統(tǒng)硬件模塊設(shè)計

整個系統(tǒng)在機構(gòu)上采取模塊化設(shè)計思想，結(jié)合CPCI總線的技術(shù)設(shè)計。采用模塊化結(jié)構(gòu)形式，提高了系統(tǒng)的靈活性、擴展性、通用性、維修性和可復(fù)制性。工控機使整個系統(tǒng)控制管理中心，也是整個激勵仿真系統(tǒng)的核心。通過運行測試軟件來對整個系統(tǒng)的各功能模塊實現(xiàn)統(tǒng)一管理、調(diào)度、控制，完成規(guī)定的測試設(shè)備。限于篇幅，僅介紹系統(tǒng)主要模塊。

2.1大氣參數(shù)模擬設(shè)計

在激勵測試時，為保證Pt和Ps氣壓信號的準確度和精度，選用大氣數(shù)據(jù)分析儀和外置真空泵的方式，實現(xiàn)靜壓、全壓、高度、空速、馬赫數(shù)、爬升率、速度變化率等參數(shù)要求。

2.2模擬總溫電阻設(shè)計

大氣數(shù)據(jù)激勵仿真軟件根據(jù)溫度阻值對應(yīng)關(guān)系，解算出輸出阻值大小。設(shè)置高精度電阻板卡的輸出阻值。完成對大氣數(shù)據(jù)計算機的總溫模擬功能。

2.3離散量輸出設(shè)計

系統(tǒng)軟件對離散量輸出板卡輸出電平進行設(shè)置，并控制輸出離散量信號，輸出信號可以配置為懸空/接地狀態(tài)，用于仿真輪載信號。

2.4信號適配箱原理

由上圖可看出，信號適配箱中在測試中將工控機中的板卡信號、外部電源信號轉(zhuǎn)接至適配箱;并將各類信號配送測試接口，完成信號的轉(zhuǎn)接分配功能;通過接口匹配，將各種信號按照設(shè)備的接口進行整理、匹配，配送至被測設(shè)備;面板設(shè)計有信號檢測測量端口，用于對激勵仿真信號信號檢測。

3. 系統(tǒng)軟件設(shè)計

3.1軟件開發(fā)平臺

軟件開發(fā)平臺是設(shè)計測試系統(tǒng)軟件所必需的軟件工具集合。

操作系統(tǒng)：采用WINDOWS操作系統(tǒng)。

SQL SERVER：SQL SERVER將作為ICD、板卡通道等數(shù)據(jù)的主要配置保存工具。

VS2015：完成測試軟件、配置軟件等應(yīng)用軟件的框架組建和開發(fā)，實現(xiàn)軟件操作功能、管理功能的實現(xiàn)。

3.2軟件系統(tǒng)設(shè)計

大氣數(shù)據(jù)激勵仿真系統(tǒng)包括三個模塊，即用戶管理模塊、配置管理模塊和測試執(zhí)行模塊。

（1）用戶管理模塊

用戶管理模塊實現(xiàn)了人員和權(quán)限統(tǒng)一管理和維護，提供了友好的人機交互界面。

（2）配置管理模塊

a）板卡管理模塊

板卡管理模塊實現(xiàn)了板卡的統(tǒng)一管理，易于后期維護。

b）ICD管理模塊

采用SQLite文件來對ICD數(shù)據(jù)進行存儲與管理。

c）通道配置管理模塊

實現(xiàn)通道的自由配置，易于后期維護。

（3）測試執(zhí)行模塊

實現(xiàn)了大氣數(shù)據(jù)的激勵和仿真功能以及系統(tǒng)自檢，包括手動測試和自動測試。

a）自檢功能

每次測試時，系統(tǒng)檢測測試系統(tǒng)資源是否正常。

b）激勵仿真信號功能

調(diào)用各模塊的API函數(shù)控制各功能模塊，為大氣數(shù)據(jù)計算機提供全壓壓力、靜壓壓力;HB6096總線數(shù)據(jù)信號;RS422總線數(shù)據(jù)信號;離散量數(shù)據(jù)信號;總溫電阻數(shù)值;RVDT數(shù)據(jù)信號;

4. 實驗結(jié)果與分析

在模擬試驗中，使用總壓和總溫2個飛行參數(shù)的結(jié)算，并進行誤差分析，通過比較模型結(jié)算值和真值的差異來驗證系統(tǒng)測試的正確性和工程的實用性?？倝和ㄟ^大氣數(shù)據(jù)激勵仿真系統(tǒng)的壓力組件輸出總壓壓力，總溫電阻由高精度電阻卡輸出給大氣數(shù)據(jù)計算機，在不同的馬赫數(shù)（M）隨氣壓高度Hp（100m等間隔）變化中得到誤差結(jié)果。

5. 結(jié)束語

大氣激勵仿真系統(tǒng)設(shè)計采用先進的硬件設(shè)備和模塊化編程技術(shù)，使飛機航電地面試驗的實施性大大增強。測試軟件使用圖形和文本實時顯示測試過程和測試結(jié)果信息;人機界面友好，操作簡單，顯示直觀，功能獨立，運行穩(wěn)定。采用模塊化設(shè)計提高了系統(tǒng)的靈活性、擴展性、通用性、維修性和可復(fù)制性。試驗結(jié)果表明該系統(tǒng)設(shè)計應(yīng)用可行。

參考文獻：

[1]肖建德.大氣數(shù)據(jù)計算機系統(tǒng)[M].北京.國防工業(yè)出版社.2002.

[2]吳曉男.某型大氣數(shù)據(jù)計算機自動測試系統(tǒng)的設(shè)計[J].計算機測量與控制.2006.14（12）：1609-1610