一种大型飞机航电系统综合化测试平台的制作方法

本发明属于航空器地面测试，本发明涉及计算机建模技术、技术机硬件技术、信号采集技术、信号仿真技术、信号处理技术、飞机地面试验技术等，特别涉及一体化、综合化试验技术，具体为一种大型飞机航电系统综合化测试平台。

背景技术：

1、随着飞机航电系统集成度、综合化程度的提高，如何提高飞机的综合验证能力，缩短飞机试验周期成为了飞机地面综合试验新的要求。

2、现有国内的航电系统测试平台由航电系统设备商、航电系统集成商、及各大飞机主机厂所建设：(1)航电系统设备商测试平台只针对设备的测试，通过接口的激励与采集，对控制盒的功能性能进行静态测试，试验设备由仿真采集系统组成，采用仿真-采集-观察的方式形成测试闭环；(2)航电系统集成商的测试平台综合度会比设备供应商的更高，除了仿真采集系统外会增加转台、无线电激励器等激励设备、配线设备，形成半物理的仿真测试环境，仍采用仿真-采集-观察的静态测试手段；(3)各大飞机主机厂所建设的航电系统测试平台在航电系统集成商的基础上增加了模型仿真设备，采用仿真-采集-观察为主的静态测试手段，辅以简单的动态测试(模拟座舱)对飞机航电系统进行测试；(4)更为综合的航电系统试验会放在机上地面试验和试飞试验中，借助真实的外部环境进行航电系统的验证。

3、针对目前的各类航电系统综合试验平台，存在以下不足：(1)航电系统接入的真实试验件不足，无法有效的接入飞控、液压、自动飞控、机电系统等外部系统试验件；(2)模型仿真度低，接口划分不详细，无法全状态输出飞机机载设备主要参数，无法支持模型与实物的灵活组合配置；(3)可以完成指示记录系统硬件在环的人机测试，无法满足航电系统全实物在环的人机在环试验要求；(4)试验室试验真实度低，对设备间的耦合关系验证不足，集中于功能验证，按飞行剖面、任务剖面进行验证的能力不足；(5)无法满足飞机机载系统(航电系统、飞控系统、液压系统、机电系统等)全系统的集成测试要求。

技术实现思路

1、本发明提供了一种大型飞机航电系统综合化测试平台，发明的目的为：(1)兼容传统的航电系统综合化测试平台的功能；(2)通过智能配线系统扩展，提供全机机载系统的接口适配能力，可以接入飞机飞控、液压、机电、自动飞控系统的真实被试件，提高试验件的覆盖范围；(3)通过模型的接口细分，使数学模型的接口与被试系统主要参数一致，涵盖航电系统、飞控系统、液压系统、机电系统以及大气环境等模型，做到模型与实物主体的一致性，使数学模型与实物被试件结合的更紧密，提高试验构型的灵活性；(4)通过配置与飞机座舱1：1比例的模拟座舱和动态性良好的环境激励器，与航电系统全实物组成航电系统全实物在环的人机在环测试环境；(5)通过以太网、时钟网、反射内存网将各试验设备互联，建立以反射内存网为核心的数据共享机制，通过测试设备接口统一，接入液压、飞控、自动飞行控制系统测试环境，与航电系统形成一体化的综合化信息管理系统，形成飞机级的综合化测试管理能力。(6)通过将航电系统、飞控系统、液压系统、机电系统的测试环境及实物有效的结合起来，形成以航电系统为核心的全机机载系统动态闭环测试环境；(7)使本发明具备飞机航电系统设备、分系统、系统，全机机载系统交联测试能力；具备虚实构型的组合变换的能力，满足飞机设计定型阶段各种航电系统测试工况的要求；具有高灵活性、功能多样性、高动态性及高综合性特点，可以在地面逼真的模拟飞机的飞行环境，对飞机航电系统功能、性能及全机机载设备的信号耦合关系进行全面的动、静态验证。

2、技术方案

3、一种大型飞机航电系统综合化测试平台，包括模型仿真系统、智能配线系统、信号采集系统、信号仿真系统、大气数据激励器、三轴转台、线加速度转台、无线电激励器、卫星导航激励器、模拟座舱、数据中心、通信网络、故障注入系统、电源系统、设备柜、迎角转台、互联线缆；

4、模型仿真系统提供飞机机载系统的模型接口，动态的对飞机机载系统进行仿真，并提供飞机环境的模型接口，对飞机外部环境进行仿真，具备大气数据激励器、三轴转台、线加速度转台、无线电激励器、卫星导航激励器、迎角转台等设备的接口解算能力，通过应输出的参数，解算出设备的输入参数，并传递给设备,使设备激励出相应的参数。

5、智能配线系统具备对互联线缆的接口适配和控制能力，信号采集系统主要功能为采集飞机航电系统各类总线、传感器信息，并上传至数据中心。信号采集系统由调理模块、采集板卡、控制计算机、通信模块组成。调理模块通过隔离滤波对信号进行处理，保障信号采集系统的适配性、高速性与准确性，并隔离对被试机载系统的影响。

6、信号仿真系统主要功能有：(1)提供静态仿真设置；(2)同时对航电系统仿真信号进行仿真设置；(3)实时接收模型仿真系统参数，统一对仿真接口进行动态激励；(4)控制智能配线系统，使试验构型与仿真信号一致；(5)自动化脚本功能。

7、大气数据激励器功能有(1)静态设置大气静压与动压；(2)具备飞机大气系统与静压、动压的解算能力，可以通过飞机的大气数据，自动激励动压与静压；(3)接收控制指令，实时进行大气参数激励。

8、三轴转台对飞机姿态进行仿真、主要功能有(1)对飞机姿态角变化进行静态激励；(2)接收控制指令，实时进行姿态角变化的激励。

9、线加速度转台对飞机横轴、纵轴、法向的线加速度进行仿真，

10、无线电激励器对飞机的无线电罗盘、无线电高度、伏尔、仪表着陆系统的天线信号进行仿真，

11、卫星导航激励器对飞机的卫星时间、空间位置信息、空间环境干扰信息(电离层、对流层参数)进行静态激励；接收网络控制命令；对飞机的卫星时间、空间位置信息及空间环境干扰的变化进行激励。

12、模拟座舱由真实1:1飞机座舱模型、虚像视景系统、照明组件组成。提供逼真的座舱环境；为航电系统指示记录系统等座舱设备提供安装环境；提供逼真的座舱外部环境视觉仿真，包括天气、机场、地形、无线电地面站、任务场景。

13、数据中心具备的功能有：(1)反射内存大容量5000*64bit高速100hz读取功能；(2)试验现场监控功能；(3)信息集中大屏显示功能；(4)数据记录、分析、回放及存储功能；(5)具备用户可定制的图形化界面；(6)自动化测试功能；(7)网络通信功能，可以接收和发送反射内存网、以太网的数据；(8)时钟同步网主时钟；(9)icd管理功能，对飞机机载系统(包含航电系统、液压系统、飞控系统等机载系统)的总线、离散量、模拟量信号进行管理，对试验设备的配线接口、采集接口、仿真接口等进行管理。通信网络具备信号互联及路由的能力，由以太网、反射内存网、时钟同步网、交换机组成。故障注入系统具备28vdc、地信号、0-10vdc及arinc429电气故障注入能力。电源系统为被试系统及试验设备提供电源支持，可提供28vdc与220vac电源支持。设备柜提供被试设备的安装环境，具备接口适配功能，为被试系统提供安装接口。迎角转台为飞机迎角传感器提供物理角度的静态激励；接受控制指令，对飞机迎角传感器提供物理角度变化的立即。互联线缆连接航电系统、飞控系统、液压系统、起落架系统等机载被试系统；连接智能配线系统。

14、进一步的，机载系统的模型接口包括机体运动模型、大气系统模型、无线电系统模型、起落架控制系统模型、液压控制系统模型、任务控制系统模型。

15、进一步的，飞机环境的模型接口包括飞机气动模型、大气环境模型、无线电环境模型、机场环境模型、地形环境模型。

16、进一步的，智能配线系统具备对互联线缆的接口适配和控制能力，具体为(1)适配机载设备互联线缆，适配信号仿真系统与信号采集系统采集板卡线缆；(2)切换试验构型，对仿件与真件进行选择，组成虚实结合的试验构型；(3)故障测试，通过对线缆进行切换、断连对飞机互联系统进行线路故障模拟。智能配线系统由适配模块、配线模块与控制模块组成，适配模块、配线模块依据飞机机载系统进行适配，包括航电系统、飞控系统、液压系统、起落架系统、机电系统适配与配线以及信号仿真系统及信号采集系统的接口适配与配线。控制模块采用总线通讯，由信号仿真系统控制，以保障配线与激励信号的一致性。

17、进一步的，采集板卡包括arinc429总线、电压、电流模拟量、电脉冲信号、力、位移、离散信号采集。控制计算机采用实时操作系统，实时步长＜2ms，具备信息采集、分析、存储与网络信息交互功能。通信模块由反射内存卡、以太网口、时钟同步卡组成，有效的与其它试验设备进行指令、数据、时钟的通信。

18、进一步的，信号仿真系统由控制计算机、通信模块、仿真板卡、调理模块组成。控制计算机采用实时操作系统，实时步长＜2ms，具备机载icd配置、配线模块控制、信号仿真设置、网络信息交互等功能。通信模块由反射内存卡、以太网口、时钟同步卡组成，有效的与其它试验设备进行指令、数据、时钟的通信。仿真板卡对arinc429总线、电压、电流模拟量、电脉冲、离散信号等信号进行仿真设置。调理模块。

19、进一步的，大气数据激励器由控制器计算机、真空泵、通信模块组成。

20、进一步的，线加速度转台对飞机横轴、纵轴、法向的加速度进行静态激励；接收控制指令，实时进行飞机线加速度变化的激励。

21、技术效果

22、(1)本发明利用智能配线系统扩大了试验件的接入范围，除航电系统配线外，增加了飞机机载系统其它系统的重要数据分离面，增加了被试系统的覆盖面及构型切换的灵活性；(2)本发明通过模型仿真系统对模型接口进行分类，使之与机载系统、试验设备一致，增加了虚拟环境和真实环境的一致性，可以构建更加真实的半物理仿真环境；(3)所有试验设备配备反射内存网和实时操作系统，建立了以反射内存网为数据交互核心的数据交互网络，虚拟与实物之间的交互时间降低为5ms以内；(4)给飞机航电系统配置的无线电激励器、三轴转台、大气数据激励器、线加速度转台等外部环境激励器均具备实时动态激励能力，通过信号仿真系统给航电系统配置了设备接口仿真激励也具备实时动态激励能力，配合模型仿真系统与智能配线系统可以实现全仿真到全实物在环的仿真测试环境；(5)统一各试验设备的信息交互接口、以开放性强的反射内存网为信息交互核心，具有极强的扩展性，通过接入其它机载系统被试件与测试系统，实现了飞机级测试环境的统一管理，形成了以航电系统为核心的飞机机载系统测试环境管理能力；(6)本发明通过被试件范围过大至全机机载系统、模型细分并与实物接口对应、试验设备高实时性、信息网络高实时性、环境激励器的齐全配置、仿真采集接口的高覆盖、综合化的数据管理，配合一体化的测试方法，使本发明拥有灵活、全面的虚实结合能力，具备了全面的飞机航电系统动静态测试能力(设备测试、分系统测试、系统测试、以航电系统为核心的飞机级测试)；具备了逼真的飞机级人机测试环境，满足了飞行训练等人机在环测试要求；具备了飞行环境下的半实物仿真测试能力，可以展开以飞行剖面、任务剖面为基础的飞行模拟测试、为飞机试飞、飞行品质测试提供支持。