无线电导航仪与通用仿真模块研究及设计

朱敬生 崔滢

【摘 要】无线电导航仪利用运动物体上的电子设备，进行无线电波的接收和处理，并且获得导航参数从而确定航行体的位置。针对无线电导航仪通用仿真模块研究，能够进一步提高无线电导航与通用仿真模块的开发利用效率。基于此本文针对无线电导航以及基本仿真方法及通用软件的模块设计进行了探索。

【关键词】无线电导航仪;通用仿真模块;研究;设计

引言：

早在上世纪20-30年代，利用无线电测向便成为航海和航空中的导航手段，并且沿用至今。在上世纪，全球定位系统研制成功，使得无线电导航得到了进一步的发展。通过无线电导航能够不受时间和天气的限制，也能获得更高精度的位置定位，并且定位时间短，设备简单可靠，因此在航海和航空中有着广泛应用。通过仿真技术进行仿真GPS与教学训练是有效的教学方法，这样的方式能够有效节约经费并且弥补安装GPS导航仪在教学环境中存在的不足。当前随着科学技术的不断进步，导航体系和导航仪在不断的发展更新中，越来越多不同类型的仪器不断的应用，如果安装GPS导航已进行教学，不仅带来了巨大的困难，也会加大教学的成本，因此通过仿真技术进行教学，能够利用更加简单的方式，进行仿真训练教学，提高教学训练的效果。

一、无线电导航仪基本仿真方法及通用软件模块设计

（一）导航仪人机交互模块

导航仪的模拟仿真系统中涉及大量的人机交互，因此人机交互界面的体验直接影响到用户的最终使用效果。主要分为输入和控制以及输出三个单元，输入单元包括各种开关、键盘旋钮的输入设备，控制单元主要实现信息的控制，对于数据发挥起到控制作用，输出单元则是导航信息卫星、信号模拟的各种信息的汇总显示。输入单元、控制单元和输出单元是人机交互的主要元件。

（二）导航仪系统数据交换模块

无线电脑和你在应用的过程中针对航路点的设置和调试，以及GPS仿真仪导航时间及其他相关数据的设计和显示，都需要进行存储和编辑，在使用之后进行删除。这些数据在不同的模块中进行相互交换，实现动态效果。因此，在设计的过程中可以选择通用的数据库，基于Web程序开发，然后构架数据库和页面显示，达到数据传递的目的，最后通过flash接收数据写入到数据库中。

（三）导航仪功能模拟模块

一是航位、航迹、导航数据显示与计算模块，导航仪主要是模拟导航功能的操作，不需要实时接收信号进行位置解算。基于此，导航数据可以直接通过运输模拟提供的相应数据，显示在导航仪上，然后根据导航仪不同的位置画面获取所需要的导航数据。

二是航路点、航线的操作模块。航路点和航线的操作模块主要是对数据库中的数据进行输入、程序和修改。在应用过程中，将航路点的ID号、航线包含的航路连ID号相关信息，利用LoadVars函数入入到数组中，然后显示出来。

（四）导航仪系统环境仿真模块

为了实现仿真导航仪的动态操作，可以建立一个带有航路点编号的，有经纬度坐标信息的数据库，在数据库中加入运动模块，然后通过数据将相关的航行数据发送给导航仪，利用这样的方式实现导航仪的动态操作，为了达到模拟的准确度，可以考虑采用线性操纵方程。

（五）导航仪系统增效功能模块

在无线电导航与应用的过程中增效模块本身是没有的，但为了提高教学的实际效果，需要设置生效功能模块，才能提高教学的质量和效率。传统的增效模块中已经具备完整的发展模式，在无线电导航仪通用仿真模块设计过程中其重点是进行测评与评判。实际上，针对测评主要分为理论和实际操作两类，理论测试评判相对简单，通过答案和标准答案比较便可评出分数。而实际操作相对复杂，因此在实际操作的过程中，可以根据不同的操作环境进行相应的评估，使评估更加细化，更加客观而全面的评估学习效果。

（六）教学辅助模块

教学辅助模块主要是为了教师在课堂上更好的讲解导航仪使用和操作方法时提供参考。同时也能够为学员自学提供素材和载体。具体来说教学辅助模块主要包括上课时需要用到的课件、导航仪、相关技术测试试题等等。在内容设计过程中，需要结合学习者的实际学情，立足于教学相关内容，使之满足学习者的需要。并且，将讲解、示范和练习融为一体，加强了一个与时间之间的联系，进一步提高教育教学的效果。

（七）导航仪型号特征模块

不同型号的导航仪面板有所不同，在输入和输出格式等方面具有不同的特征。而导航仪信号特征模块内容是可以扩充的动态模块，担心的信号仪器需要仿真时，就可以将课程注入到模块中。在系统开机之后通过软件初始化，結合指定的导航仪器进行调试，便能获得对应的特征数据，再与其他通用模块实现具体型号导航仪的仿真运行。

二、批量GPS导航仿真仪器构造方法

首先可以通过计算机显示屏进行软件模拟，利用计算机房提供的教学环境，可以方便的将导航仪仿真软件安装在学生需要操作的机器上，教师通过控制，便能够实现教学和训练。具体来说，还可以结合学习需要，进行适当的调整使其更加适应学习的需要。

其次，可以运用低成本的硬件仿真面板。在使用过程中，将仿真导航仪的面板批量制作，每一个面板上只用坐车输入和输出界面，而参数界面才可以运用单片机进行数据交换，通过这样的方式，能够使教师更加简单快捷且经济高效。

结语：

综上所述，在研究通用仿真模块的基础上，结合资源元数据描述方法和面向服务构件的软件开发可以分为不同的通用构架。在实际的系统应用中，采用通用模块方法研究的仿真系统，能够实现仪器发展的同步训练，使学习者通过学习之后更好的适应工作的实际需要。通过该理念教学，还可以解决小型仪器无法进行大科教学的弊端，更有利于促进相关教育教学的改革。

参考文献：

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[2]张友良.通用无线电信号仿真软件数据生成模块设计[D].电子科技大学，2016（07）.

[3]卞学红，曾渭平，叶晓雯.民用无线电通信导航激励仿真平台教学方案设计[A].2013，航空试验测试技术学术交流会[C]：北京，中国航空学会;2013，106-108.

（作者单位：中航飞机汉中飞机分公司）