基于CNI架构软件无线电平台的TCAS测试系统设计
空中防撞系统(TCAS,Traffic Collision Avoidance System)是中、大型航空器所搭载的一组电脑系统,用于与附近空域的航空器进行信息交互,预测飞行器未来可能发生的冲突与碰撞。大部分民航客机都被要求搭载空中防撞系统,因此对于TCAS测试设备的需求较大,而目前通过国际认证的仅有Aeroflex(艾法斯)公司旗下的航空电子测试设备,在国际市场上占据垄断地位。为了填补国产技术的空白,打破技术垄断,迫切需要自主知识产权的空中防撞系统测试设备。因此对于TCAS测试设备的研究有重要意义。本文基于CNI架构(Communication,Navigation,Identify),利用软件无线电技术设计了一种手持式TCAS测试设备,主要研究内容如下: 1、分析了TCAS测试系统的发展现状以及软件无线电技术的特点,总结了目前国内外现有设备的优点与不足,并据此明确了本课题的设计思路。在完成对系统核心技术及原理分析的前提下,基于民航领域TCAS系统的国际标准,对比国外类似测试仪器提出测试系统需求,完成对系统框架的初步设计,并阐述了此测试系统使用的FPGA+ARM7通用硬件平台,分析了平台的收发模块,数字信号处理模块,主控模块三大主要模块的功能。 2、参考国际民航公约规定的数据格式标准与编码方式,基于软件无线电思想设计编解码软件模块。为满足多样化的测试需求,本文提出一种动态模拟测试方法,利用扩展应答信号,周期性更新经纬坐标数据来模拟动态飞行器。同时,制定安全性、可用性好,传输效率高的控制命令帧,实现功能软件的本地控制。 3、选用QT图形界面开发环境,以面对对象的设计思想为基础,秉承高内聚低耦合的原则,将界面程序分为数据处理模块、交互模块、命令通讯模块三大模块进行设计,详细阐述了三个模块的设计思路以及实现方法。对比国内外同类仪器,测试流程更加简洁,仪器操作成本大幅降低,测试人员无需经过专业培训即可上手使用。 最后,对TCAS测试系统进行集成并测试,使用专用的接收机接收测试系统发出的信号,验证系统功能的正确性。确保此系统的编解码准确,信号可以准确的被机载TCAS设备识别,并可灵活的模拟动态场景,达到预期的目的。且仪器体积较小,易携带,易操作,满足飞行器外场测试的需求。
航空器;空中防撞系统;手持测试仪;软件无线电;CNI架构
西安石油大学
硕士
控制工程
毛艳慧
2022
中文
V244.11
2023-05-23(万方平台首次上网日期,不代表论文的发表时间)