專利名稱:模擬非航電系統接口的方法以及非航電系統接口模擬器的制作方法
技術領域:
本發明涉及一種模擬非航電系統接口的方法。此外,本發明還涉及一種接口模擬 器,特別地,涉及一種能模擬飛機各種非航電系統接口的接口模擬器。
背景技術:
在飛機研制的過程中需要進行各種試驗,一方面驗證某些理論計算是否與試驗結 果相符,另一方面需要進行一些探索性試驗,尋求新的試驗方法和數據處理方法,完善試驗 手段。在所有試驗中,航電系統與其它非航電系統之間的交聯試驗是最多最復雜的試驗。在 這些試驗中,航電系統需要與鐵鳥系統、起落架系統、發動機系統、電源系統、輔助動力系統 (APU),防火系統、燃油系統、液壓系統、艙門系統、風擋加熱系統和空氣管理系統等12個非 航電系統完成交聯試驗,從而完成航電系統對各非航電系統狀態參量的獲取,所述狀態參 量包括溫度、壓力、容量、超限、位置狀態和故障信息等,其涉及電壓信號、總線信號、阻抗信 號、離散量信號燈各種參數類型。顯然,如果航電系統與非航電系統的交聯試驗都是以真件系統來進行,那么需要 巨大的耗費,也不容易實現。為此,技術人員一般在交聯試驗中會使用到虛擬儀器。虛擬儀 器一般通過計算機模擬傳統儀器的各項功能。例如利用計算機顯示器的顯示功能來模擬傳 統儀器的控制與顯示面板,利用計算機多種形式的輸出方式來表達測試或仿真結果,利用 計算機強大的軟件功能來模擬傳統儀器信號數據的計算、分析和處理,利用I/O接口設備 完成各種信號的仿真、采集、測試和調試。由此可見,在計算機的基礎上無需更多的硬件投 入就可以實現各種測試分析功能。用于模擬各個非航電系統的虛擬儀器都需要通過接口模擬器來與航電系統進行 交聯。在現有技術中,每個非航電系統的接口模擬器往往是根據自身系統的類型和參數進 行配置的,并且與其自帶的模擬試驗平臺(Mini-Rig)結合在一起。但是,在現有的試驗過 程中,例如氧氣系統、艙門系統、液壓系統、風擋加熱指示系統等非航電系統往往需要再單 獨購買與其對應的試驗平臺。另外,由于每個非航電系統的試驗平臺在與航電系統進行交 聯試驗時都需要特定的環境激勵信號,所以每個非航電系統的試驗平臺都是相互獨立的, 相互之間無法通用,例如一個用于艙門系統的試驗平臺就無法應用在一個氧氣系統中。考 慮到試驗平臺的造價十分昂貴,所以要完成飛機各個非航電系統與航電系統的交聯試驗需 要花費巨大的成本。但是,所以每個主要系統都需要配備其獨立的試驗平臺。這些專用的試驗平臺造 價昂貴,而且其不能與其它系統間實現數據交換,也不能實現硬件集成平臺的共享,造成很 大的浪費。
發明內容
本發明的一個目的在于提供一種模擬非航電系統接口的方法,其可以利用一個模 擬裝置來模擬出多個非航電系統的接口,從而使得多個非航電系統可共享一個模擬裝置。
為實現上述目的,本發明的模擬非航電系統接口的方法包括下述步驟1)采集所述多個非航電系統接口的信號特征,并將這些信號特征集合成一個規則 庫;2)選擇所需模擬的非航電系統接口,并設定該接口的各物理量;3)調取所述規則庫中與所選定的非航電系統接口所對應的信號特征;4)根據所調取的信號特征將所述設定的各個物理量轉換成數據流;5)根據所選定的非航電系統接口輸出相應的控制信號;6)模擬所述控制信號并輸出相應的模擬量以啟動與航電系統的連接;7)模擬所述數據流并輸出相應的物理量。優選地,在同一時間段內僅模擬一個非航電系統的接口。優選地,在所述步驟幻完成之后,先將所述數據流以及控制信號存儲在緩存模塊 中,待存儲完畢之后,再進行所述步驟6)。優選地,在所述步驟4)中,當數據流形成之后,對該數據流進行驗證。優選地,在所述步驟7)中,在模擬出相應的物理量后,對所述飛航電系統的人工 輸入進行采集。另外,在該步驟中對所述數據流進行電阻量模擬、電壓量模擬以及電感量模 擬。優選地,所述信號特征包括離散信號、模擬信號和/或總線信號的信號特征。更優選地,當從所述規則庫中調用的是離散信號的信號特征時,在所述步驟4)中 對所述物理量先進性超限比較再進行碼制轉換,以形成包含離散信號的數據流。特別地,在 進行碼制轉換后可以根據初始數據信號的要求再對該轉換后的結果行邏輯運算。更優選地,當從所述規則庫中調用的是模擬信號的信號特征后時,在所述步驟4) 中,對所述物理量先進行線性擬合,再進行插值運算,最后進行碼制轉換以形成包含模擬信 號的數據流。更優選地,當從所述規則庫中調用的是總線信號的信號特征后時,在所述步驟4) 中通過調用解析算法將物理量翻譯為二進制以形成包含總線信號的數據流。更優選地,所 述總線信號是ARINC 4 總線信號。此時,通過AP I函數對所述數據流進行打包和生成, 并以32為長進制的形式向航電系統發送。本發明的另一個目的在于提供一種接口模擬器,該接口模擬器可以模擬出多個非 航電系統的接口,從而使得飛機多個非航電系統可以共享一個模擬裝置,簡化了非航電系 統與航電系統的交聯試驗,降低了交聯試驗的成本。根據上述目的,本發明的非航電系統接口模擬器包括接口選擇裝置,該接口選擇裝置具有一數據傳送器,該數據傳送器將所需模擬的 非航電系統接口的信息和所設定的該接口的各物理量集合成初始數據信號并輸出;信號處理裝置,該處理裝置在接收到從所述接口選擇裝置中輸出的數據信號后將 該初始數據信號轉換成相應的控制信號和數據流信號并輸出,其中,所述信號處理裝置包 括一規則庫,該規則庫中儲存有所述多個非航電系統接口的信號特征;一解算模塊,該解 算模塊根據所接收到的所述初始數據信號從所述規則庫中調取與所需模擬接口相對應的 信號特征,并將該調取的信號特征轉換成數據流并輸出;一控制模塊,該控制模塊根據接收 到的所述初始數據信號產生待模擬接口的控制信號并輸出;
下位處理機,該下位處理機根據其接收到的所述數據流進行信號模擬,并根據其 接收到的所述控制信號啟動與飛機航電系統的交聯試驗。當本發明的非航電系統接口模擬器需要與航電系統進行交聯試驗時,只需在接口 選擇裝置中選擇所需模擬的非航電系統接口并設定所需模擬的物理量。優選地,所述信號處理裝置還包括一緩存模塊,所述待輸出的數據流和控制信號 先存儲在所述緩存模塊中,再經由所述緩存模塊輸出給所述下位處理機。優選地,所述信號處理裝置還包括一監控裝置,以驗證所述信號處理裝置所產生 的信號是否正確。優選地,所述下位處理機還包括信號采集模塊,該信號采集模塊能夠采集所述非 航電系統的人工輸入狀態,并將該人工輸入狀態反饋給所述信號處理裝置。優選地,所述下位處理機包括電阻量模擬板卡、電壓量模擬板卡、電感量模擬板卡 和總線接口模塊。優選地,所述存儲在規則庫的信號特征包括離散信號、模擬信號和/或總線信號 的信號特征。更優選地,所述解算模塊在調用所述規則庫中的離散信號的信號特征后,對所述 物理量先進性超限比較再進行碼制轉換,以形成包含離散信號的數據流。特別地,所述解算 模塊在進行碼制轉換后根據初始數據信號的要求對轉換后的結果進行邏輯運算。更優選地,所述解算模塊在調用所述規則庫中的模擬信號的信號特征后,對所述 物理量先進行線性擬合,再進行插值運算,最后進行碼制轉換以形成包含模擬信號的數據 流。更優選地,所述解算模塊在調用所述規則庫中的總線信號的信號特征后,通過調 用解析算法將物理量翻譯為二進制以形成包含總線信號的數據流。優選地,所述總線信號 是ARINC4^總線信號。此時,所述總線接口模塊通過API函數對所述數據流進行打包和生 成,并以32位長進制的形式向所述航電系統發送。優選地,所述接口選擇裝置具有一顯示裝置。所述顯示裝置具有一顯示界面,該顯 示界面顯示出可模擬的非航電系統接口類型以及可調整的物理量。所述非航電系統包括液壓系統、艙門指示系統、風擋加熱控制系統和氧氣狀態指 示系統。由于本發明的非航電系統接口模擬器可以模擬多個非航電系統的接口,因此即使 有些非航電系統不具有試驗平臺,也可以通過該接口模擬器來模擬需模擬的非航電系統與 航電系統進行交聯試驗,另外,每個非航電系統不需要再分別配備各自的試驗平臺,這樣大 大降低了試驗成本。
圖1示出了本發明所述接口模擬器的結構示意圖;圖2示出了本發明接口模擬器中下位處理機板卡的結構示意圖。
具體實施例方式在本發明的實施例中,所述非航電系統接口模擬器被用來實現液壓、風擋加熱、氧氣、艙門四個系統的接口模擬。在一般情況下,這四個系統是相互獨立的,即在一個系統運 行的時候(艙門系統除外),另外的系統不運行,從而使得四個系統之間相互不干擾。當用戶希望通過給接口模擬器模擬所述液壓系統的接口時,其首先在模擬器接口 選擇裝置001的顯示界面中選擇液壓系統,之后所述界面會顯示出與該液壓系統所對應的 輸出物理量。在本實施例中,該液壓系統的輸出物理量主要包括25路離散信號,3路油量 信號,6路油溫信號,6路油壓信號。之后,用戶所輸入的這些物理量集合成初始數據信號發送給所述信號處理裝置 002。信號處理裝置中002的解算模塊021根據所述初始數據信號從規則庫022中調用相 應的信號特征,并且該解算模塊021根據該調用的信號特征將初始數據信號中的各個物理 量轉換成數據流。在本實施例中,對于25路離散信號,所述解算模塊021對25路離散信號進行 分組管理,特別地,可以運用LabView中的“Array&Cluster”的形式進行管理,并使用 Initialize Array (), Build Array (),Bundle ()等函數。對于3路油量信號,由于接口最后輸出的是與其對應的阻值,所以解算模塊021首 先需要完成油量信號到對應阻值的轉變,所采用的轉換公式是
權利要求
1.一種模擬非航電系統接口的方法,其特征在于,包括如下步驟1)采集所述多個非航電系統接口的信號特征,并將這些信號特征集合成一個規則庫 (022);2)選擇所需模擬的非航電系統接口,并設定該接口的各物理量;3)調取所述規則庫(022)中與所選定的非航電系統接口所對應的信號特征;4)根據所調取的信號特征將所述設定的各個物理量轉換成數據流;5)根據所選定的非航電系統接口輸出相應的控制信號;6)模擬所述控制信號并輸出相應的模擬量以啟動與航電系統的連接;7)模擬所述數據流并輸出相應的物理量。
2.如權利要求1所述的方法,其特征在于,在同一時間段內僅模擬一個非航電系統的接口。
3.如權利要求1或2所述的方法,其特征在于,在所述步驟幻完成之后,先將所述數據 流以及控制信號存儲在緩存模塊(024)中,待存儲完畢之后,再進行所述步驟6)。
4.如權利要求1-3中任一項所述的方法,其特征在于,在所述步驟4)中,當數據流形成 之后,對該數據流進行驗證。
5.如權利要求1-4中任一項所述的方法,其特征在于,在所述步驟7)中,在模擬出相應 的物理量后,對所述非航電系統的人工輸入狀態進行采集。
6.如權利要求1-5中任一項所述的方法,其特征在于,在所述步驟7)中對所述數據流 進行電阻量模擬、開關量模擬、電壓量模擬以及電感量模擬。
7.如權利要求1-6中任一項所述的方法,其特征在于,所述信號特征包括離散信號、模 擬信號和/或總線信號的信號特征。
8.如權利要求7所述的方法,其特征在于,在所述步驟4)中,當從所述規則庫(022)中 調用的是離散信號的信號特征時,對所述物理量先進性超限比較再進行碼制轉換,以形成 包含離散信號的數據流。
9.如權利要求8所述的方法,其特征在于,在進行碼制轉換后根據初始數據信號的要 求進行邏輯運算。
10.如權利要求7所述的方法,其特征在于,在所述步驟4)中,當從所述規則庫(022) 中調用的是模擬信號的信號特征后,對所述物理量先進行線性擬合,再進行插值運算,最后 進行碼制轉換以形成包含模擬信號的數據流。
11.如權利要求7所述的方法,其特征在于,在所述步驟4)中,當從所述規則庫(022) 中調用的是總線信號的信號特征后,通過調用解析算法將物理量翻譯為二進制以形成包含 總線信號的數據流。
12.如權利要求11所述的方法,其特征在于,所述總線信號是ARINC4^總線信號。
13.如權利要求12所述的方法,其特征在于,通過API函數對所述數據流進行打包和生 成,并以32為長進制的形式向所述航電系統發送。
14.如權利要求1-13中任一項所述的方法,其特征在于,所述非航電系統包括液壓系 統、艙門指示系統、風擋加熱控制系統和氧氣狀態指示系統。
15.一種非航電系統接口模擬器,其能夠模擬多個非航電系統的接口,以用于與飛機的 航電系統進行交聯試驗,其特征在于,所述接口模擬器包括接口選擇裝置(001),該接口選擇裝置具有一數據傳送器,該數據傳送器將所需模擬的 非航電系統接口的信息和所設定的該接口的各物理量集合成初始數據信號并輸出;信號處理裝置(002),該處理裝置在接收到從所述接口選擇裝置中輸出的數據信號后 將該初始數據信號轉換成相應的控制信號和數據流信號并輸出,其中,所述信號處理裝置 包括一規則庫(022),該規則庫(022)中儲存有所述多個非航電系統接口的信號特征;一 解算模塊(021),該解算模塊(021)根據所接收到的所述初始數據信號從所述規則庫(022) 中調取與所需模擬接口相對應的信號特征,并將該調取的信號特征轉換成數據流并輸出; 一控制模塊(023),該控制模塊(02 根據接收到的所述初始數據信號產生待模擬接口的 控制信號并輸出;下位處理機(003),該下位處理機(00 根據其接收到的所述數據流進行信號模擬,并 根據其接收到的所述控制信號啟動與飛機航電系統的交聯試驗。
16.如權利要求15所述的接口模擬器,其特征在于,所述信號處理裝置還包括一信號 緩存模塊(OM),所述待輸出的數據流和控制信號先存儲在所述信號存緩存塊(OM)中,再 經由所述信號緩存模塊(024)輸出給所述下位處理機(003)。
17.如權利要求15或16所述的接口模擬器,其特征在于,所述信號處理裝置還包括一 監控裝置,以檢驗所述信號處理裝置所產生的數據流是否正確。
18.如權利要求15-17中任一項所述的接口模擬器,其特征在于,所述下位處理機還包 括信號采集模塊,該信號采集模塊能夠采集所述非航電系統的人工輸入狀態,并將該實時 狀態反饋給所述信號處理裝置。
19.如權利要求15-18中任一項所述的接口模擬器,其特征在于,所述下位處理機包 括電阻量模擬板卡(032)、電壓量模擬板卡(033)、電感量模擬板卡(034)、離散量接口模塊 (035)和總線接口模塊(036)。
20.如權利要求15-19中任一項所述的接口模擬器,其特征在于,所述存儲在規則庫 (022)的信號特征包括離散信號、模擬信號和/或總線信號的信號特征。
21.如權利要求20所述的接口模擬器,其特征在于,所述解算模塊(021)在調用所述規 則庫(022)中的離散信號的信號特征后,對所述物理量先進性超限比較再進行碼制轉換, 以形成包含離散信號的數據流。
22.如權利要求21所述的接口模擬器,其特征在于,所述解算模塊(021)在進行碼制轉 換后根據初始數據信號的要求對轉換后的結果進行邏輯運算。
23.如權利要求20所述的接口模擬器,其特征在于,所述解算模塊(021)在調用所述規 則庫(022)中的模擬信號的信號特征后,對所述物理量先進行線性擬合,再進行插值運算, 最后進行碼制轉換以形成包含模擬信號的數據流。
24.如權利要求20所述的接口模擬器,其特征在于,所述解算模塊(021)在調用所述規 則庫(022)中的總線信號的信號特征后,通過調用解析算法將物理量翻譯為二進制以形成 包含總線信號的數據流。
25.如權利要求20-24中任一項所述的接口模擬器,其特征在于,所述總線信號是 ARINC429總線信號。
26.如權利要求25所述的接口模擬器,其特征在于,所述總線接口模塊通過API函數對 所述數據流進行打包和生成,并以32為長進制的形式向所述航電系統發送。
27.如權利要求15-26中任一項所述的接口模擬器,其特征在于,所述接口選擇裝置具有一顯示裝置。
28.如權利要求27所述的接口模擬器,其特征在于,所述顯示裝置具有一顯示界面,該 顯示界面顯示出可模擬的非航電系統接口類型以及可調整的物理量。
29.如權利要求15-28中任一項所述的接口模擬器,其特征在于,所述非航電系統包括 液壓系統、艙門指示系統、風擋加熱控制系統和氧氣狀態指示系統。
全文摘要
本發明涉及一種模擬非航電系統接口的方法,在該方法中建立了包含有多個非航電系統接口信號特征的規則庫,通過該方法,能夠在一個接口模擬器中模擬出多個非航電系統的接口,由此在非航電系統與航電系統的交聯試驗中,每個非航電系統可共享該模擬器的試驗平臺,另外,當需要模擬新的非航電系統接口時,只需在規則庫中增加新的信號特征,而無需重新研制新的試驗平臺。
文檔編號G01M99/00GK102081015SQ20091019943
公開日2011年6月1日 申請日期2009年11月26日 優先權日2009年11月26日
發明者黨嘉倫, 曹全新, 胡興容, 郭曉燕 申請人:中國商用飛機有限責任公司, 中國商用飛機有限責任公司上海飛機設計研究院