一种询问机设备自检功能的实现方法

四川九洲空管科技有限责任公司 罗 海

随着民航事业迅猛发展，二次监视雷达广泛运用于民航空域监视和飞行安全保证。完善的设备自检信息，能够快速定位故障点，有助于快速解决问题,对于设备使用、维护具有重要的意义。本文描述的设备自检功能实现方法，通过对设备接插、电源、发射、接收、发射编码、通信链路、外部接口等关键信号的实时监测，能够实时掌握设备状态。本方法无需额外的检测仪器和设备，能够快速定位故障，同时不会影响设备的正常工作。

询问机设备按照功能分类，包括电源、发射、接收、信号处理四个部分，如图1所示。电源部分主要完成对外部输入电压转换、设备内部各种电压转换。发射部分主要完成对数字编码信号的射频调制和放大。接收部分完成射频信号限副、滤波、下变频等功能。信号处理部分主要完成信号编码、译码、点/航迹处理等功能。完善的自检信息，能够大大提高设备维修性。

图1 询问机设备功能模块分类

1 技术方案实现

1.1 自检流程

本方法通过对模块接插、电源、发射检波、反射检波、接收灵敏度、发射编码、通信链路、外部接口等信号的实时监测，能够实时掌握设备状态。设备中的关键信号统一传输至信号处理模块检测，保证设备自检的独立性。当设备上电时，统一下发关键信号判断门限值，信号处理模块根据门限值对关键信号进行实时判断，确认自检结果。所有自检结果，通过周期性自检报文的形式统一上报至显控终端显示，如图2所示。

图2 询问机自检结果显示界面

自检结果分为正常、告警和故障三类。设备自检结果为正常时，表明设备状态良好，可正常使用；自检结果为告警类自检信息，表明设备性能下降或者不满足设备输入、输出要求，设备自身未出现故障，应根据任务紧急程度及时处理告警信息；自检结果为故障类，表明该故障影响到设备的正常工作，该故障不排除，设备无法正常工作，应及时排故。当设备出现告警类自检信息时，操作人员根据告警信息检查相应的信号，及时确定以保障设备正常工作；当告警内容为性能下降时，评估告警内容对设备的影响程度，应在不影响工作任务的情况对告警信息进行处理，当任务比较紧急可以在此模式下降级使用；当告警内容为不满足设备输入、输出要求时，确定相应内容是否影响设备的正常使用，影响设备使用时，需先排除故障后再使用。自检结果处理流程如图3所示。

图3 自检结果处理流程

1.2 模块接插检测

设备中每个模块接口定义中留有一个检测地信号，模块内部将检测地信号与模块内GND信号相连。信号处理模块内每个模块的检测地信号通过一个电阻上拉，连接到FPGA芯片。不安装模块时检测地信号为高电平，当模块接插到位时，模块的检测地信号与模块内GND信号连接，此时检测地信号为低电平。FPGA芯片通过判断每个模块对应的检测地信号的电平高低来判断每个模块是否接插到位。

1.3 整机电源检测

电源部分主要检测模块产生的各组电压是否正常，在信号处理模块内进行检测。先对各组电源进行分压，保证分压后的电压值在AD采样范围内，再通过AD采用后输入到FPGA进行处理。信号处理模块根据门限值来判定被测电压是否符合要求。报警范围是一个百分数。当被测电压满足|测量电压－基准电压|≤|基准电压×报警范围|时，认定被测电压正常；反之，认定被测电压异常。报警范围默认值为5%。

1.4 发射部分自检

发射部分主要检测发射检波、反射检波。

当设备处于发射状态时，发射部分经带线耦合器分出一路小信号，经幅度调整后用视频对数放大器进行检波。检波信号输出至信号处理模块进行处理。信号处理模块先将检波信号分压处理后进行AD采样，采样结果输出至FPGA进行判断。根据设备当前所处功控状态，判断发射检波幅度值是否满足要求。

当设备处于发射状态时，在环形器接收端口上，用带线耦合器分出一路小信号，经幅度调整后用检波二极管进行检波。反射检波信号输出至信号处理模块进行处理。信号处理模块将反射检波信号分压处理后进行AD采样，采样结果输出至FPGA进行判断。根据反射检波幅度值来确定自检结果。

1.5 接收部分自检

接收部分主要检测通道灵敏度。信号处理模块周期性产生测试激励信号，接收模块收到激励信号后通过对数检波器耦合出于激励信号同步的模拟视频信号。模拟视频信号输出至信号处理模块进行处理。信号处理模块将模拟视频信号分压处理后进行AD采样，采样结果输出至FPGA进行判断。根据幅度值反映的灵敏度值来确定自检结果。

1.6 信号处理自检

信号处理主要检测编码和通信链路。当设备处理发射状态时，对设备的编码信号进行实时监测，检测编码信号是否与设置模式的编码信号一致。

通信链路检测通过周期性心跳报文检测确认。信号处理模块内CPU每2s向FPGA发送一次心跳报文，FPGA对心跳报告有无进行检测，来判断CPU与FPGA通信链路正常与否。

1.7 外部接口自检

外部接口主要检测电缆连接、方位、触发、GPS等信号，本文以触发信号检测为例。设备上电时下发触发门限参数，FPGA实时对外部输入的触发信号进行检测，检测内容包括脉冲宽度、周期等。当检测结果超过门限参数时，判定该信号故障；当检测结果处于门限参数范围内时，判定该信号正常。同时，FPGA将检测结果周期性上报至显控界面。

2 结束语

本文所述的询问机自检功能实现方法，通过对模块接插、电源、发射检波、反射检波、接收灵敏度、发射编码、通信链路、外部接口等关键信号的实时监测，实时掌握设备状态。当设备出现告警或故障时，操作人员能够通过自检信息快速定位故障原因，不用使用其他的维修设备，大大提高了设备的维修性。该方案已在实际工程应用中得到验证，有很强的实用性。