一种舰载电子设备导航信息信号模拟器的制作方法

本发明属舰船导航信息模拟，具体涉及一种舰载电子设备导航信息信号模拟器。

背景技术：

1、舰载电子设备为获取舰船姿态信息，通过sdc、以太网、光纤通讯等形式与舰上导航设备进行连接。导航设备设备通过自身罗经、gps、计程仪等手段获取舰船姿态信息，包括舰艏向角、舰纵摇角、舰横摇角、航速、经纬度等内容。以往舰载电子设备在研制、生产、调试和试验过程中只能通过软件模拟验证的方法将舰船姿态信息引入，既不能真实反映舰船姿态也不能充分验证设备中相关接口通道的功能。往往舰载电子设备要等到装舰后，进行系泊航向试验时才能与导航设备对接，完全验证与舰船姿态信息有关联的功能，增加了舰载电子设备的验证、验证风险，增加了人力和时间成本。另外，在舰载电子设备交付使用，如果发生与使用或接收舰船姿态信息的问题或故障时，往往需要导航设备的配合，发送相关数据信息。这涉及舰上不同部门和设备以及人员的配合，有时很不方便。

2、因此，在舰载电子设备设计、研制生产、试验以及维修时，都需要一种方便携带、设计可靠、接口全面的导航信息模拟设备来替代如平台罗经、计程仪或捷联系统的工作，配合舰载电子设备在实验室或地面条件下进行完整系统验证试验。

技术实现思路

1、为了克服现有技术的不足，本发明提供一种舰载电子设备导航信息信号模拟器。包括接口应答模块、人机界面、自检模块、轴角转换模块、主控模块、数字通道模块和电源模块，能够按使用者的需求设置舰船导航信息、进行导航数据实时解算，并输出模拟信号和数字信号给舰载电子设备，为配合舰载电子设备的研制、生产、试验和维修提供新的调试手段，且本发明构成简单，具有重量轻、抗冲击、便于携带的特点。

2、一种舰载电子设备导航信息信号模拟器，其特征在于：包括接口应答模块、人机界面、自检模块、轴角转换模块、主控模块、数字通道模块和电源模块；

3、所述的接口应答模块接收主控模块指令，利用继电器与舰载电子设备接口进行应答，触发舰载电子设备提供dsc转换所需的激励信号，并将模拟器和舰载电子设备正常加电工作信号发送给主控模块；

4、所述的人机界面通过人机交互获取系统自检和舰船导航数据要求，通过can总线将设置指令发送给主控模块，同时接收主控模块输出的导航数据信息并实时显示；

5、所述的主控模块接收人机界面发送的指令要求进行导航信息离散实时解算，解算数据通过内部总线发送给轴角转换模块完成导航信息模拟通道的信号发送，或者按约定的数据格式进行打包后通过高速串行数字接口发送数字通道模块完成导航信息数字通道的信号发送，同时发送至人机显示界面进行实时显示；

6、所述的自检模块接收主控模块指令，在接收到自检工作模式指令后接收轴角转换模块产生的模拟通道导航数据，转换为16位数据并通过内部总线发送给主控模块最终通过人机界面显示，通过人机交互判断是否有发送通道异常或进行导航信息分析；

7、所述的轴角转换模块包含若干dsc轴角转换电路，将主控模块通过内部总线发送的实时导航信息转换为符合舰船导航信息模拟通道规范的信号，发送给连接的舰载电子设备和自检模块；

8、所述的数字通道模块包含以太网控制器、mac、网络变压器、rj45接口构成的以太网控制接口和光电转换芯片构成的光纤模块接口，接收主控模块发来的导航信息并分别由以太网和光纤形式发送给舰载电子设备；

9、所述的电源模块为各个模块供电。

10、具体地，所述的人机界面可以设置的导航数据信息包括艏向角、纵摇角、横摇角和航速值的定点、匀速、阶跃、正弦、往复模式以及各模式下的角度变化的周期、幅值、速比，或通过包括舰船吨位、海情和舰船运动模式在内的情景模式设置并根据gjb4239、gjb403a标准和常用习惯进行匹配后得到的上述导航数据信息。

11、具体地，主控模块以采用sopc技术的fpga为控制核心，外围电路包括稳压芯片、flash、sdram、can控制器芯片、rs485接口芯片、总线驱动芯片；利用sopc技术在fpga构建的nios软核为cpu，根据触摸屏设定的不同导航信息信号模式采用对应算法进行实时解算，并通过内部总线，传送到轴角转换模块的对应的dsc电路中，完成导航信息模拟通道的信号发送，同时根据人机界面对数字通道的格式要求，根据约定的协议把导航信息打包，通过io口以lvds差分形式发送给数字通道模块的以太网控制器，或通过fpga的gtx高速io将数据包以自定义协议或fc协议发给数字通道模块的光电转换电路，由以太网和光纤形式完成导航信息的数字通道的信号发送。

12、本发明的有益效果是：可以提供完整的船舶导航信息，既有常规的模拟通道接口，还有基于以太网、光纤通讯的高速数字通道接口，在舰载电子设备的研制、生产、试验和维修过程中，本发明既可以帮助设备在没有导航设备的配合下完成与导航姿态信息相关的验证和调试，也可以帮助电子设备查找解决与导航接口相关的故障和问题。由于采用模块化设计，且结构简单，本发明重量轻、抗冲击、便于携带，可随人员在实验室、试验场或船舱等多种场合使用。

技术特征：

1.一种舰载电子设备导航信息信号模拟器，其特征在于：包括接口应答模块、人机界面、自检模块、轴角转换模块、主控模块、数字通道模块和电源模块；

2.如权利要求1所述的一种舰载电子设备导航信息信号模拟器，其特征在于：所述的人机界面可以设置的导航数据信息包括艏向角、纵摇角、横摇角和航速值的定点、匀速、阶跃、正弦、往复模式以及各模式下的角度变化的周期、幅值、速比，或通过包括舰船吨位、海情和舰船运动模式在内的情景模式设置并根据gjb4239、gjb403a标准和常用习惯进行匹配后得到的上述导航数据信息。

3.如权利要求1所述的一种舰载电子设备导航信息信号模拟器，其特征在于：主控模块以采用sopc技术的fpga为控制核心，外围电路包括稳压芯片、flash、sdram、can控制器芯片、rs485接口芯片、总线驱动芯片；利用sopc技术在fpga构建的nios软核为cpu，根据触摸屏设定的不同导航信息信号模式采用对应算法进行实时解算，并通过内部总线，传送到轴角转换模块的对应的dsc电路中，完成导航信息模拟通道的信号发送，同时根据人机界面对数字通道的格式要求，根据约定的协议把导航信息打包，通过io口以lvds差分形式发送给数字通道模块的以太网控制器，或通过fpga的gtx高速io将数据包以自定义协议或fc协议发给数字通道模块的光电转换电路，由以太网和光纤形式完成导航信息的数字通道的信号发送。

技术总结
本发明提供了一种舰载电子设备导航信息信号模拟器。包括接口应答模块、人机界面、自检模块、轴角转换模块、主控模块、数字通道模块和电源模块，能够按使用者的需求设置舰船导航信息、进行导航数据实时解算，并输出模拟信号和数字信号给舰载电子设备，为配合舰载电子设备的研制、生产、试验和维修提供新的调试手段，且本发明构成简单，具有重量轻、抗冲击、便于携带的特点。

技术研发人员：周晖,范越,马龙旭
受保护的技术使用者：中国船舶集团有限公司第七二三研究所
技术研发日：
技术公布日：2024/1/16