浅析国产民用飞机通信系统仿真设计

邬昊慜

【摘要】 通信系统的试验室仿真系统主要由甚高频仿真器、高频仿真器、卫通仿真器等通信子系统的仿真器组成。可以验证所研制设备的功能、输入输出接口的正确性。

【关键词】 仿真 高频 甚高频 激励 调谐 卫通

一、引言

通信系统是民用飞机航电系统的重要组成部分，由多个子系统构成，主要用于飞机与飞机、飞机与地面之间的语音/数据通信。通信系统的试验室仿真系统的设计与搭建，可以验证所研制设备的功能、输入输出接口的正确性。为飞机通信系统的详细设计打下良好的基础。

二、技术要求

2.1 功能要求

a）仿真通信系统设备所有ARINC429数字总线接口的输入和输出功能，包含硬件特性和接口控制文件所规定的软件接口；b）提供各种激励（包括航电系统对通信系统的激励、数据链激励、地面话音激励、电源激励等）实现通信系统设备仿真器的激励并对仿真器的输出进行响应；c）提供仿真所有离散量、模拟量接口的输入输出能力，应具备信号调使输入输出接口特性符合真实设备的电气特征；d）提供必要的计算机设备和数字信号仿真卡、离散模拟信号采集卡来仿真真实设备的信号处理和数据处理能力；e）提供仿真软件仿真真实设备的功能、接口、操作响应以及图形显示的能力，仿真软件能实现系统设计中对设备的数据流和控制流要求；f）提供总线监视功能，对系统内的输入输出数据进行统一监视；g）提供连接设备（包括数据交换机、以太网交换机、RDIU仿真器、配线柜）和连接电缆等实现系统的互联互通；h）应具备修改设备工作参数能力，并能将修改后的参数按照ICD的要求进行输出；i）具备飞行航线场景想定功能，根据想定的场景对通信系统仿真器进行静态/动态激励；j）应提供以太网接口，在试验时接受试验环境的集中控制和管理；

2.2 硬件与软件要求

a）仿真器应采用PXI总线的工业标准机箱+插卡的形式，激励器和监视设备可采用普通工控机形式；b）仿真器、激励器、监视设备应适合在19寸标准机柜中进行安装；c）仿真器、激励器、监视设备基于Windows、Linux或ARINC 653操作系统进行设计和开

三、仿真器架构及组成

通信仿真器应仿真设备除了射频外的所有接口，基于仿真器的通信系统架构应和真实的通信系统具有相同的A429、模拟（音频）、离散、电源接口，同时，仿真器应通过以太网接受试验环境控制计算机的控制。

3.1 外部仿真器设计方案

外部仿真器由高频（HF）电台、甚高频（VHF）电台、卫星通信设备的接口激励单元和仿真器单元组成。接口激励单元主要是将来自仿真器外部的信号处理成仿真器单元所需的信号并送给仿真器单元或将来自仿真器单元的信号处理后送出。仿真器单元主要是对高频电台的接口进行仿真，以验证高频0功能和输入输出接口的正确性。

3.2 人机界面仿真器设计方案

人机界面仿真器由音频控制器与调谐控制器的接口激励单元和仿真器单元组成。根据通信系统仿真架构，音频控制器仿真器分为3部分组成，包括主驾音频控制器、副驾音频控制器和观察员音频控制器，主要完成外部仿真器的通道选择、音量调节等功能。三个音频控制器功能综合集成在一个音频控制器仿真器内，由COST板卡和信号调理箱组成。

调谐控制器同样由3部分组成，分别命名为左调谐控制器、右调谐控制器及中调谐控制器，称谓小有差别，但功能却相同，仅需对编程针脚（Program PIN）做简单跳线即可全功能互换。其主要功能是完成外部仿真器的频率调制。

3.3 内部仿真器设计方案

内部仿真器由音频处理器仿真器组成。根据通信系统架构，仿真器可分为2部分，左音频处理器仿真器和右音频处理器仿真器。每个音频处理器仿真器由COST板卡和信号调理箱组成。音频处理器仿真器的功能主要有数据集中和无线电管理、数据链通信、音频管理和其他功能，具体功能设计见下列章节。1、数据链通信功能。数据链通信是飞机的数据中心（对应功能简称为CMF），根据系统要求实现如下功能：根据航电系统仿真激励器中CSA的操作，实现对通信管理的时间设置、APM设置、频率设置、链路设置四种管理；将来自仿真激励器的AOC/ATC应用的下行消息通过合适的媒介发送出去；将来自VHF、卫星通信和HF的上行消息路由给仿真激励器的AOC/ATC应用或送至打印机打印。2、音频管理功能。通信仿真系统采用数字语音传输系统，音频处理器仿真器作为处理核心担负着数字语音处理、数字语音告警、模拟话音接入以及数字话音的分发功能。具体的功能包括：接受3个音频控制器的通道选择、音量调节等控制；实现VHF、HF、卫星通信的视觉、声觉提示与用户操作；将通信仿真设备的音频经过选择、混音、放大后输送到音频控制器中；将音频控制器的音频经过选择、混音、放大后输送到通信设备中；根据离散告警指令实现告警音的输出；

四、结束语

本方案描述了国产飞机通信仿真系统的设计内容， 通信系统设备仿真器的研制，对于提升国内研制单位对通信系统的认知能力，支持航电系统集成联试具有重要的意义。

参 考 文 献

[1]侯学隆，陈邓安，王文恽 机载无线语音通信仿真系统研究与实现 2012.11

[2]宋方园 航空数据转发设备仿真器研究与设计 2014.5