专利名称：一种用于飞机地面试验的信号发生器及其应用方法
技术领域：
本发明涉及信号发生器，尤其涉及用于飞机地面试验的信号发生器及其在该试验 中的应用方法。
背景技术：
传统的信号发生器(装置)只能满足用户发送标准信号波形的一般需求，但是在 真实的试验系统中往往存在许多不确定因素，如外界干扰、各类模拟飞行等，使得系统的输 入指令信号复杂多样，然而在此输入下的系统响应却真实反映了系统的内在特性。为了复 现这样的激励输入，更真实地研究系统特性，就需要一种信号发生器能够将这些特定不规 则的信号模拟输出。飞行员在环试验是型号研制中的关键试验，通常由飞行员在飞机铁鸟试验系统或 工程模拟器上进行，而为了重复测试一项科目，往往需要飞行员尽量精确地重复执行相同 的输入，然而，由于每次飞行试验中偶然因素的存在，对系统输入的影响不可预知，飞行员 本人也难以将非正常的操作输入复现。因此，需要一种新的信号发生器及其在飞机地面试验中的应用方法，能够将飞行 员从这种重复工作中解脱出来。
发明内容
本发明提出，在飞行员在飞机铁鸟试验系统、工程模拟器上进行在环试验时，将飞 行员的操纵指令信号记录下来，再将记录下来的数据通过信号发生器发出，用于驱动飞机 的操纵机构，从而复现飞行员在环试验的真实效果。优选地，所述信号发生器在向飞机的操 纵机构输出上述信号时，还通过自身的显示装置向技术人员实时显示所述信号的波形。根据本发明的一个具体实施例，提供了信号发生器在飞机地面试验中的一种应用 方法，包括以下步骤a.采集飞行员在进行所述飞机地面试验时的操纵指令信号；b.记录 采集到的所述操纵指令信号；c.根据步骤b中的记录，重新产生所述操纵指令信号。优选地，步骤b之后还包括将步骤b中的记录转换为波形的可视信号；显示所述 波形。根据本发明的另一具体实施例，提供了一种用于飞机地面试验的信号发生器，其 中，所述信号发生器将数据采集系统采集并保存的飞行员在进行所述飞机地面试验时的操 纵指令信号输出给飞机的操纵机构，从而模拟飞行员在场时的飞机地面试验。其中，所述信号发生器的所述输出与所述飞机的主做动器控制电子设备的接口相 匹配，并能够被所述主做动器控制电子设备所识别。其中，根据权利要求3所述的信号发生器，其中，所述信号发生器的所述输出具有 任一种波形阶跃波波形；方波波形；三角波波形；锯齿波波形；正弦波波形；任意波波形。其中，所述信号发生器包括一个输入信号隔离与处理模块；一个嵌入式实时控 制器；一个数模信号转换模块；一个信号调制模块；以及一个输出信号隔离与处理模块；所述输入信号隔离与处理模块用于接收所述主做动器控制电子设备输出的正弦激励信号，并 对所述正弦激励信号进行低通滤波并调整其幅值，使其成为合适的载波信号，并将所述载 波信号提供给所述信号调制模块；所述嵌入式实时控制器用于对数据采集系统采集并保存 的飞行员在进行所述飞机地面试验时的操纵指令信号进行计算处理，得到所述数字域的操 纵指令信号并将其提供给所述数模信号转换模块；所述数模信号转换模块用于将所述数 字域的操纵指令信号转换成相应的模拟域的操纵指令信号，并将其提供给所述信号调制模 块；所述信号调制模块用于以所述模拟域的操纵指令信号的幅值来控制所述载波信号的幅 值，以得到已调信号并将其提供给所述输出信号隔离与处理模块；所述输出信号隔离与处 理模块用于将所述已调信号进行电气隔离，再将隔离后的已调信号进行低通滤波并调整其 幅值，再以电压跟随器形式提高其驱动能力后输出给所述主做动器控制电子设备。其中，所述嵌入式实时控制器还用于在所述输出信号隔离与处理模块向所述主做 动器控制电子设备输出所述提高了驱动能力的已调信号时，实时显示所述提高了驱动能力 的已调信号的波形。采用本发明提供的方法和信号发生器，可以有效地解决飞行员难以将非正常的操 作输入复现的问题，不但有效地降低了飞行员重复工作的工作量，也节约了试验成本。
通过阅读以下结合附图对非限定性实施例的描述，本发明的其它目的、特征和优 点将变得更为明显和突出。其中，相同或相似的附图标记表示相同或相似的装置或步骤特 征。图1示出了根据本发明的一个具体实施例的飞控系统试验场景；图2为根据本发明的一个具体实施例的信号发生器在飞控系统试验中的应用方 法流程图；图3为根据本发明的一个具体实施例的信号发生器的框图。
具体实施例方式本发明示例性的实施方式将在以下内容中参考附图详述。在不偏离本发明的精神 以及范围的情况下，本领域的技术人员可以实施本发明的这些或其他的改进和变化。 参看图1，其中示出了根据本发明的一个具体实施例的飞控系统试验场景，该试验 一般在飞机设计单位的试验场地进行。其中，飞行员2在飞机铁鸟试验系统3上协助进行 飞机地面试验，他输入的各种操纵指令信号包括通过机械装置输入的信号和通过按钮输入 的信号，都通过线路4被数据采集系统10采集并记录，此时飞行员2已经可以从该试验中 解放出来，信号发生器11与数据采集系统10相连并能读取后者记录的操纵指令信号并通 过线路5提供给飞机铁鸟试验系统3，代替飞行员2来进行所需的重复劳动。根据本发明的 一个具体实施例，用于将信号发生器应用于飞机地面试验的系统包括数据采集系统10以 及信号发生器11，且所述系统通过以下结合方法流程的描述将可被足够清楚地理解。参看图2，其中，详细地示出了图1所示场景中的信号发生器的应用方法流程，应 当理解，该系统中的至少部分步骤既可以以硬件的方式实现，也可以以软件的方式实现，或 者以软件与硬件相结合的方式例如烧录了相应程序的芯片来实现。其具体实现方式并不构成对本发明保护范围的限制。 照图2并结合图1，其中，飞行员2正在飞机铁鸟试验系统3中进行地面试验，为 了完成某个科目，不失一般性地假设为检测以X为半径进行U型转弯所需的时间，飞行员 2操纵飞机铁鸟试验系统3上的各个机械部件或电子器件来完成该指定动作，例如，扳动方 向盘，并调整飞机的水平尾翼的姿态，等等。在每次飞行试验中，都会有各种各样的偶然因素存在，上述偶然因素既可能来自 于飞行员2本身，也可能来自飞机铁鸟试验系统3，或者来自于环境。例如，飞行员2在推动 方向盘时，左肩有微微的耸动，这一动作对于他的操纵指令信号产生了些许的影响，于是， 在飞机铁鸟试验系统3执行的动作中，飞行员2这一不经意的举动也起了作用。但是，飞行员2向飞机铁鸟试验系统3输入的信号(指令)往往是无法用人力来 重现的，例如，如果研究人员希望飞行员2以非常准确的精度再现上一次控制飞机以半径X 进行U型转弯时，他几乎不可能以完全相同的速度、幅度来完美地予以再现。因此，现有技 术中，也只能要求飞行员2 —次又一次地重复进行试验，增加了工作量。在本发明中，创意性地提出了借助数据采集系统10，在步骤S20中采集飞行员2在 进行试验时的操纵指令信号。例如，以时间为横轴，采集在多个时间点上，方向盘被向前推 动或向后拉动的角速度，以及飞行员2为执行动作而转动方向盘的速度、角度等等参数。重要地，飞行员2在上述过程中的一些偶然动作所产生的影响也忠实地反映在了 步骤S20中采集到的数据之中。并且，对于以电信号方式传导的各类操纵指令信号例如飞 行员2发出的语音控制指令，飞机铁鸟试验系统3本身稳定或变化的电磁场也可能对这类 操纵指令信号构成影响，另外，测试场景以外的电器设备所产生的电磁场也可能在其中的 某一时刻或者一段时间内对这类电信号方式传导的操纵指令信号构成影响。而步骤S20正 是对受到影响或干扰的真正传递给飞机铁鸟试验系统3的操纵指令信号进行采样，从而得 到采样结果。本领域技术人员理解，上述的以时间作为采样基础的实施例不构成对本发明保护 范围的限制，在不脱离本发明思想的基础上，可以以其它物理量作为采样基础，例如频率。步骤S20中采集到的操纵指令信号将在步骤S21中被数据采集系统10保存。根 据一个非限定性的实施例，在步骤S21中，一个数据文件例如一个文本文件将被生成，并在 其中以描点的方式记录该操纵指令信号，具体形式包括但不限于表1所示表1 记录的操纵指令信号
权利要求
一种信号发生器在飞机地面试验中的应用方法，包括以下步骤a.采集飞行员在进行所述飞机地面试验时的操纵指令信号；b.记录采集到的所述操纵指令信号；c.根据所述步骤b中的记录，重新产生所述操纵指令信号。
2.根据权利要求1所述的应用方法，其中，所述步骤b之后还包括 -将所记录的所述操纵指令信号转换为波形的可视信号；-显示所述波形的所述可视信号。
3.一种用于飞机地面试验的信号发生器，其中，所述信号发生器将数据采集系统采集 并保存的飞行员在进行所述飞机地面试验时的操纵指令信号输出给飞机的操纵机构，从而 模拟飞行员在场时的飞机地面试验。
4.根据权利要求3所述的信号发生器，其中，所述信号发生器的所述输出与所述飞机 的主做动器控制电子设备的接口相匹配，并能够被所述主做动器控制电子设备所识别。
5.根据权利要求3所述的信号发生器，其中，所述信号发生器的所述输出具有任一种 波形阶跃波波形； 方波波形； 三角波波形； 锯齿波波形； 正弦波波形； 任意波波形。
6.根据权利要求3所述的信号发生器，包括 一个输入信号隔离与处理模块；一个嵌入式实时控制器； 一个数模信号转换模块； 一个信号调制模块；以及 一个输出信号隔离与处理模块；其中，所述输入信号隔离与处理模块用于接收所述主做动器控制电子设备输出的正弦 激励信号，并对所述正弦激励信号进行低通滤波并调整其幅值，使其成为合适的载波信号， 并将所述载波信号提供给所述信号调制模块；所述嵌入式实时控制器用于对数据采集系统采集并保存的飞行员在进行所述飞机地 面试验时的操纵指令信号进行计算处理，得到所述数字域的操纵指令信号并将其提供给所 述数模信号转换模块；所述数模信号转换模块用于将所述数字域的操纵指令信号转换成相应的模拟域的操 纵指令信号，并将其提供给所述信号调制模块；所述信号调制模块用于以所述模拟域的操纵指令信号的幅值来控制所述载波信号的 幅值，以得到已调信号并将其提供给所述输出信号隔离与处理模块；所述输出信号隔离与处理模块用于将所述已调信号进行电气隔离，再将隔离后的已调 信号进行低通滤波并调整其幅值，再以电压跟随器形式提高其驱动能力，并将提高了驱动 能力的已调信号输出给所述主做动器控制电子设备。
7.根据权利要求6所述的信号发生器，其中，所述嵌入式实时控制器还用于在所述输 出信号隔离与处理模块向所述主做动器控制电子设备输出所述提高了驱动能力的已调信 号时，实时显示所述提高了驱动能力的已调信号的波形。
8.一种飞机地面试验系统，其中，包括根据权利要求3-7中任一项所述的信号发生器。
全文摘要
为解决现有技术中的问题，本发明提供了一种信号发生器在飞控系统试验中的应用方法及相应信号发生器，其中，在飞行员在飞机铁鸟试验系统、工程模拟器上进行在环试验时，将操纵指令信号记录下来，再将记录下来的数据通过信号发生器发出，用于驱动飞机的操纵机构，从而复现飞行员在环试验的真实效果。优选地，所述信号发生器在向飞机的操纵机构输出上述信号时，还通过自身的显示装置向技术人员显示所述信号的波形。
文档编号G01M99/00GK101988864SQ20091005574
公开日2011年3月23日 申请日期2009年7月31日 优先权日2009年7月31日
发明者张勇, 徐真, 王兴波, 赵京洲 申请人:中国商用飞机有限责任公司;中国商用飞机有限责任公司上海飞机设计研究所