[发明专利]一种应用于飞行校验的航空导航信号模拟系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种应用于飞行校验的航空导航信号模拟系统，利用工业控制计算机依据具体的飞行程序及仿真模型控制航空信号发生器产生各种导航信号，本发明应用于空中交通管制领域。

背景技术

机场无线电航空导航设备用于向飞机提供导航定位信息，然而由于受场地条件、人为障碍以及电磁干扰等因素的影响，即使导航设备经过了地面检查测试也难以保证能够向空中飞机提供准确无误的导航信息，这就需要对其发射的空间电磁波信号进行实际的飞行校验。

空中飞行校验是指为保证飞行安全，使用安装有专用校验设备的飞机，按照飞行校验的有关规范，校准、检查和评估各种导航、雷达、通信和助航等设备的空间信号的质量及其容限，并依据结果出具飞行校验报告，并为空管部门对各种设备的校准维护提供依据与参考。

飞行校验导航评估系统需要对欲评估的空间信号进行采集处理并生成评估报告，然而在评估系统开发或维护过程中，频繁的飞行试验不但费用昂贵，而且安全难以得到保证，这就提出了在地面静态模拟各种航空导航信号的需求。

目前许多公司已经有成熟的产品用以产生标准的航空导航信号，如AEROFLEX公司的IFR系列，但是这些产品产生的信号只能静态的手动调节，无法满足飞行校验系统对实际动态变化导航信号的需求，尤其是不能够满足依据不同的飞行程序，动态模拟各种导航信号的功能。

发明内容

本发明解决的技术问题：克服现有航空导航信号仿真系统的缺陷，提供一种应用于飞行校验的航空导航信号模拟系统，该系统在实际应用中容易实施，实现了仿真信号的闭环控制，摒弃了现有航空导航信号模拟系统静态手动调节的缺点，可建立一套完整的飞行校验仿真环境，为我国研发具有自主知识产权的飞行校验系统提供了仿真信号源。

本发明的结构与组成：本发明的航空导航信号模拟系统主要由工业控制计算机及其上运行的仿真系统控制程序，GPIB总线、ARINC429总线及相应通信板卡，航空信号发生器，多模式接收机，馈线以及天线等组成。

本发明的技术方案：采用模块化的结构和软/硬件相结合的方式构建应用于飞行校验系统的航空导航信号模拟系统。包括以下步骤：

首先进行硬件连接，在工业控制计算机系统中安装PCI总线的GPIB板卡以及CEI-520板卡，分别用于实现GPIB通信与ARINC429通信，将GPIB板卡外部引脚与航空信号发生器相连，将CEI-520板卡外部引脚与多模式导航接收机相连，在工业控制计算机上安装仿真系统控制程序，通过馈线连接航空信号发生器与发射天线，同时将接收天线与多模式接收机相连，其中采用的多模式导航接收机可以用ILS接收机、VOR接收机、Marker接收机和DME接收机等的组合来代替。

硬件连接完毕，系统加电，启动仿真系统控制程序，检查GPIB通信是否正常，检查ARINC429通信是否正常，检查航空信号发生器与多模式导航接收机是否正常工作，根据欲进行校验的科目与选择的飞行程序，选择仿真系统控制程序相应的工作模式，模拟产生相应飞行程序下的导航信号。航空信号发生器在仿真系统控制程序的控制下动态产生各种导航信号，导航信号通过馈线并经过发射天线辐射出去，接收天线接收空间辐射的导航信号，并通过馈线将接收的导航信号送入多模式导航接收机，多模式导航接收机解调相应的导航信号，并将导航信号以数字的形式通过ARINC429总线送回工业控制计算机中的仿真系统控制程序，仿真系统控制程序通过比较反馈回来的信号信息，以一定的算法进一步按照相应的模型来维持信号的变化规律。工业控制计算机同时存储仿真信号的数据即反馈回来的数据，以便后期进一步的处理。

本发明有如下优点：

1、本发明结构简单，整个硬件系统由工业控制计算、航空信号发生器、多模式接收机及相应的连接线组成。

2、操作简洁、灵活。本项目使用自行开发的软件系统，操作过程简单。其硬件设备少，之间的连接也极易简便。

附图说明

图1为本发明的航空导航信号模拟系统硬件设备连接图；

图2为本发明的仿真系统控制程序结构图；

图3为圆周飞行校验飞行程序示意图；

图4为圆周飞行校验中VOR信号仿真控制流程图；

图5为径向飞行程序示意图；

图6为径向飞行校验中VOR信号仿真控制流程图；

图7为ILS-1飞行程序示意图；

图8为ILS-1飞行校验中航向信号仿真控制流程图；

图9为ILS-2飞行程序示意图；