微波着陆测试系统设计和实现

杜新悦?史银芳?刘伟?李瑞隆

摘要：随着空中交通量的剧增以及空中交通状况的日益复杂，仪表着陆系统（ILS）在使用上所存在的局限性，这使得微波着陆系统（MLS）迅速地发展。如何设计一套可靠、便捷的微波着陆测试系统成为必须面对的问题;面对这个问题，首先针对无线电导航系统中微波着陆机载设备（微波着陆（MLS）设备和精密测距器（DME/P）设备）的原理，并通过分析机载成品的测试需求，提出了一种基于虚拟仪器技术的机载设备的测试设计方案，方案采用计算机测试和控制技术，实现对机载设备进行自动和手动测试、测试数据存储及故障定位、分析等功能;试验表明，此测试系统能够很好的对机载设备的功能检查和性能测试，达到了设计的目的。

关键词：微波着陆（MLS）;精密测距器（DME/P）;测试系统;无线电导航

0 引言

随着无线电技术的出现和发展以及测角器的发明，标志着无线电导航的开始。无线电导航是通过无线电设备通过引导驾驶员或自动驾驶使飞机安全着陆的导航系统。无线电着陆引导系统为飞机提供精确的着陆方位、下滑道和距离等引导信息，飞机依据这些设备提供的引导数据，可实现曲线进近和精密进近，保障飞行安全着陆。

微波着陆系统是航空电子系统中的重要组成部分。近年来，因国内外对微波着陆系统取得了大量的成果并在实际中有较为广泛的使用。然而，在对微波着陆系统地面联试、故障定位、故障诊断时，采用真实的地面台需要较高代价，不便于完成联试。因此，微波着陆测试系统可以用来代替真实测试环境。通过模拟测距、测角系统对机载设备进行装机前测试，完成相应的功能测试，这样可以降低试验成本以及试验风险。为此，根据实际要求，开发了一套实验成本低、可靠性较高、方便维护的微波着陆测试系统。

1 系统设计

测试系统通过对机载设备的原理，测试需求及对外接口关系的分析，提出了一种基于虚拟仪器技术的机载设备的测试设计方案。方案采用计算机测试和控制技术，实现对机载设备进行自动和手动测试、测试数据存储及故障定位、分析等功能。

测试系统着重考虑自动化、测试的适应性，在满足机载设备装机前的测试要求。同时，可通过软硬件动态配置技术，在机载设备型号和接口发生变化时，进行便捷的扩展、重配和适配。

1.1环境组成

微波着陆系统测试设备由机载设备测试仪、微波着陆模拟器、精密测距模拟器、电缆、附件和测试软件组成。

1）机载设备测试仪包含：

a）工业控制计算机;

b）总线通信板块（ARINC429/1553B）、多功能数据采集卡;

c）KVM显示器;

d）系统配线箱;

e）交换机;

f）机柜。

2）激励单元包含1台微波着陆模拟器和1台精密测距模拟器;

3）电缆包含高频电缆、总线通信电缆、低頻电缆、RS422电缆、RS485电缆以及电源电缆;

4）附件包含PDU插座、AC220V电源线和以太网网线;

工业控制计算机内置总线通信板卡（可通过机载设备测试需求灵活配置ARINC429/1553B）、离散量信号板卡以及内部通信板卡;工业控制计算机、KVM显示器组成基本的测控系统。

系统配线箱与测控系统连接;交换机实现与测控系统、微波着陆模拟器、精密测距模拟器的以太网网络连接。

测试设备配置激励单元即微波着陆模拟器和精密测距模拟器各1台，此两种模拟器可安装至机柜内部，也可依据测试需要放置到外部的测试台。

电缆包含微波着陆模拟器、精密测距模拟器连接至机载成品的高频电缆1套;总线通信电缆1套;低频电缆1套;RS485/422电缆1套和电源电缆1套。

1.2工作原理

微波着陆测试设备实现对机载成品进行检测，测试设备中的机载设备测试仪为系统配置中的关键设备，其为机载成品供电，为成品下发控制指令，并且能够显示成品的上传数据，并控制两个模拟器产生相应的射频激励信号。测试设备采用自动化测试和手动测试方法，可以实现微波着陆机载成品的性能和指标测试。

在测试软件中，由控制主机通过以太网控制射频信号激励器（微波着陆模拟器和精密测距模拟器）实现对微波着陆机载成品的射频激励。通过485总线实现对DC28V电源功耗测量的数据监控，通过多功能数据采集卡对微波着陆机载成品的离散量信号进行控制以及采集，通过信号调理板对电压输入和电压输出进行调理使得相应的信号能够被多功能数据采集卡采集并且满足微波着陆机载成品的需求。由总线通信板卡控制微波着陆机载成品产生需要的信号，并接收机载成品返回的数据，并对这些数据进行解析、显示和处理;通过以太网与射频信号激励器（精密测距模拟器）通信，接收机载成品通过射频回路返回的数据并加以分析。

2 软件设计

2.1软件开发平台

软件开发平台是设计测试系统软件所必需的软件工具集合，在本测试系统软件的设计中将采用以下的软件开发平台。

1）操作系统：测试软件开发和运行均采用WINDOWS操作系统。

2）SQL SERVER：SQL SERVER将作为测试流程的主要配置保存工具，通过数据库ICD管理程序，对数据的ICD进行录入和保存，以完成数据处理的解析过程。

3）VS2010：完成系统仿真界面的开发。

4）Measurement Studio：NI Measurement Studio 是为Visual Studio 6.0环境提供的一个集成式虚拟仪器开发套件，包括各种常用的测量和自动化控件、工具和类库。

2.2系统软件

系统软件由2部分构成：系统配置软件、系统测试软件组成。

系统配置软件：包括资源管理与指令配置与管理。

系统测试软件：包括板卡与仪器自检、激励控制、手动测试、自动测试、数据采集、数据解析、数据保存、板卡驱动。

3 结束语

随着当今世界航空航天技术的不断发展，微波着陆系统（MLS）必将取代仪表着陆系统（ILS）成为主流的飞行导航系统。

微波着陆测试系统采用先进的硬件设备和模块化编程技术，使得机载设备装机前测试的可实时性大大增强。测试软件使用简洁便捷的人机交互界面;模块化的设计提高来了系统的通用性、扩展性以及可复制性;测试可以进行一键式测试也可以对某项测试进行单独测试，大大增强其灵活性。通过论证表明该系统设计应用可行。

参考文献：

[1]GJB5586-2006.微波着陆系统机载接收机地面测试设备通用规范.北京：信息产业部.2006.