航空电子系统综合试验新思路
王海青
(沈阳飞机设计研究所,沈阳110035)
摘要:航空电子系统的地面综合试验是在仿真器和模拟器的支持下,充分营造飞行和作战的环境,用来暴露系统设计上存在的缺陷,以便于及时改进设计。本文叙述了在电子设备高度综合化的现代飞机上,航空电子系统综合试验的方法,并对试验中的关键技术进行了分析。
关键词:航空电子系统;综合试验;关键技术
A vi onics Syste m Integration T est
W ang H a iqi n g
(Shenyang A ircra ft Desi g n&Research I nstitute,Shenyang110035,Ch i n a)
Abst ract:Av ion i c s syste m integ ration tests are used to verif y and vali d ate an avion ics syste m de-si g n under si m ulated syste m operation cond itions to reveal defic i e nts in the design.Recent advances in av ion ics technolog ies,testm ethods o f an integ rated av ion ics syste m and critica l test techn i g ues are dis-cussed.
K ey w ords:av i o nics syste m;i n tegration tes;t cr itical test techn i q ues
随着科学技术的不断发展,航空电子从离散的机载电子设备发展到数据信息传输和显示的综合、数据处理的综合,直至数据融合、传感器综合和天线的综合。航空电子系统综合技术是通过系统软件和网络技术,并采用综合控制显示和数据传输器等基本设备,有选择地把通信、导航、识别、光电探测、电子对抗、火力控制、飞行控制、飞机管理等设备综合成有机的整体,达到系统资源高度共享。各个传感器不需要采用专用的信号与数据处理机,雷达、通信和其他信号的处理由共用的处理机阵列来完成。
新型飞机电子设备突出的优点是雷达、红外搜索和跟踪设备、通信、导航、识别装置、武器分系统、电子战分系统,以及飞机各分系统由信息传递速度高达每秒100万二进制的高速数据总线连接起来。凭借该系统可精确掌握敌机的方位,具有对付敌方先进雷达和几种远射程武器的多种功能。
现代军用飞机要求航空电子综合系统具有很高的可靠性,当某一分系统部件被判定为故障时,就要对其余部件重新分配,以恢复分系统丧失的功能。这种系统结构的高度互联意味着单个电子设备的功能可以相互包容,以便在关键部件发生故障或损坏时,可被完好的部件所替换。被选中的替换部件由一个适当的软件从中心存储器加载,隔离故障部件,整个重构过程是自动地、实时地完成的。由此可见,系统是否具有重构能力和重构能力的程度是新一代航空电子综合系统先进性的主要标志。因此,在航空电子系统地面综合试验时,要使系统的功能得到充分的发挥,以致于系统中存在的问题得以彻底的暴露,有利于及时改进设计,做到缩短试飞周期,加快新机的研制进度。
收稿日期
1航空电子设备的新发展
1.1有源相控阵雷达
雷达是战斗机上最重要的机载设备,有源相控阵雷达代表了当前战斗机雷达的最高水平。相控阵是一种由多个辐射单元组成的天线分系统,各单元之间的能量和相位关系是利用电或磁的方法改变天线口径上的相位波前形成波束扫描。装有电子扫描式阵列天线的相控阵雷达,其天线阵列上排列的每个阵元都有发射移相器和接收移相器。有源电子扫描阵具有多模态工作方式,能以灵活和交错的模式工作。它搜索范围大,能同时进行搜索、多目标跟踪和地形回避,可动态地形成波束的形状,以便对每个工作模式进行优化。还能通过自适应波束成形,把能量零位对着干扰机的方向,可同时使多个干扰机的信号为零。有源相控阵雷达另一个优点是功率大、可靠性高。在这种雷达中,大功率行波管放大器被大量固态放大器所取代,因此功率不受单个大功率行波管放大器的限制。有源相控阵雷达由1000~2000个发收模块组成,如果有5%的模块发生故障,雷达仍能继续工作。有源阵列消除了容纳机械扫描天线所需的大容积,可使这一功率较大的雷达安装在形状按低雷达截面积设计的一个前体内,从而减小了飞机的雷达截面积。
1.2综合通信、导航、识别装置
由于航空通信信息量的迅速增加和传输速率的提高,因此要求系统的互联能力以及自身的可靠性、自适应性和智能化也不断提高。为适应未来在实用方面的要求,航空通信、导航、识别分系统在信道编码、信号处理、数据压缩、纠错技术、收发技术模式识别、图形识别、语音识别等方面都要有新的突破。
电子设备的设计旨在实现模块化,综合模块式的航空电子结构,将处理、存储和接口模块用于支持多种功能。飞机上通信、导航、识别装置被综合在一起,覆盖整个频率范围,完成信号的发射、接收和预处理。它们的天线设计成与机体结构一体化,用一组共用孔径来代替飞机上的多个天线,埋入机身和垂直尾翼前缘部分,避免突出在机体结构上,以便缩小雷达散射截面。
在新型飞机上,GPS/惯导组合分系统仍然是不可缺少的导航设备,导航设备的定位精度是设计师最为关心的问题之一。将GPS和惯导分系统进行组合后,可显著增强GPS接收机在高动态环境的适应能力,并且定位精度明显提高。普通的GPS接收机大多采用载波锁相环进行载波跟踪、码延迟锁定环进行码跟踪,如果没有惯性导航分系统的速率辅助是很难在高动态环境下可靠工作的。惯性传感器信息辅助接收机载波和代码跟踪回路,可以缩小有效带宽,从而改善在干扰环境中跟踪信号的能力。当GPS收不到信号时,惯导可提供记忆功能,干扰消失后,又协助GPS迅速重新捕获信息。
为了进一步提高导航精度,GPS接收机在C/A 码跟踪环路中采用间隔为0.1码片的窄间隔相关器,仅靠伪距求解的实时定位精度可小于1m,载波相位平滑下的码伪距解精度可达0.5m。组合分系统中可采用自适应调零天线技术,并将成本低的、尺寸非常小的光纤陀螺和硅晶微型机械式加速度表作为固态惯性传感器,利用多相关器技术或小型化的高稳定时钟技术,对P/Y码进行直接捕获。为提高捕获速度,采用串并组合的快捕方式,将接收信号载波多普勒频率范围分成若干个频段,分别由若干个通道同时搜索,而每个通道采用串行捕获的方法[1]。
1.3电子战分系统
电子战分系统包括雷达警戒接收机、导弹逼近告警装置、红外和雷达波干扰装置、电子支援测定装置,它具有对付敌方先进雷达和远射程武器的多种功能。
拖曳式诱饵是对付空中和地面单脉冲雷达最有效的电子对抗手段,它发射敌方雷达信号的复现信号,以吸引雷达制导的导弹离开飞机。该分系统用光纤射频连接线与飞机上的一个技术发生器相连,利用光纤将射频信号送到诱饵。
小型空射诱饵可在飞机内部安装,一旦被发射到空中并辐射信号时,像一架攻击机,可用来吸引敌方的导弹。定向红外对抗分系统是对付红外导弹的一种较为有效的手段,这种分系统采用较小的转台,其上装单个可调谐激光器来实施红外干扰,而且具有一个多面的外壳,以降低阻力和雷达截面积。
1.4光电分系统
1.4.1光电雷达
火控雷达虽然被广泛使用,但也存在着某些不足。随着隐身技术的应用,大幅度降低了飞机的雷达反射截面,使得雷达探测能力受到了很大
的限制,光电雷达能够很好地克服这一缺点。光电雷达具备侧向和后向探测、跟踪能力和多目标探测跟踪能力,它与红外搜索跟踪分系统配合使用,可改善对目标的探测精度、对付雷达截面小的隐身目标,同时减小雷达的开机时间,以改善自身的隐身能力。
1.4.2红外搜索跟踪装置
新型飞机的光电分系统用一组孔径传感器完成3种器件的功能,前视红外分系统、远距红外搜索与跟踪分系统,以及白天帮助驾驶员目视识别飞机的电视摄像机分系统。
红外搜索跟踪装置的功能包括空-空搜索与跟踪、目标指示与导弹告警、空-地目标跟踪。一种用在新机上的保形多功能成像红外传感器分系统由6个分布在机体且与蒙皮保形的、紧凑的、轻型红外传感器组成的分布结构,每个传感器提供90b@90b的视场。从这些被动传感器得到的数据组合后,可提供全方位的多功能成像数据。图像在一个广角头盔显示器上显示给飞行员,其上还重叠有从红外图像上自动提取的目标和威胁数据。
1.5综合显示技术
1.5.1彩色液晶显示器
座舱里的信息显示由1个平视显示器和几个多功能显示器来完成。平视显示器显示飞行信息,多功能显示器显示战术信息。显示器采用彩色液晶显示器,液晶显示器是一种利用液晶的电光特性,通过控制加在液晶两端的电压,实现光阀的开与关,从而进行图形和图像的显示。与阴极射线管式显示器相比,突出的优点是质量轻、体积小、耗电少、性能高,同时克服了视角窄、动态响应速度慢,以及工作温度范围小的缺点。
彩色液晶显示器驱动电路、图形图像处理与管理电路,以及输入输出接口电路多为数字电路,液晶显示屏接口采用数字接口,这样使显示器与其他设备有良好的互连灵活性。液晶显示器的显示模块包括视频处理模块和字符发生器模块2种,视频处理模块用于显示视频图像,字符发生器模块用于生成显示图形所需要的字符。
1.5.2头盔显示器
新型飞机的隐身特性将给超视距空战带来困难,从而增加近距格斗的必要性。头盔瞄准具能够改善近距格斗时的目标探测、截获和跟踪能力。使用头盔瞄准具的主要目的就是与空战近距格斗导弹配合使用,提高导弹发射的离轴能力和快速反应能力,从而大幅度提高飞机的近距格斗能力。
用一系列安装在驾驶舱中的红外摄像机探测头盔上的发光二极管阵列来计算头部的精确位置和视角,飞行员仅需要转动其头部就可截获目标并发射武器,而不需要使其飞机的机头指向敌机。
1.6飞机综合处理分系统和管理分系统
通用综合处理分系统用一个硬件和软件综合管理所有的信号处理、数据处理、数据输入输出和数据储存。它以高性能的中央处理机为中心,由并行接口总线、试验/维护总线和数据处理元件组成,通过集中进行总体管理的高速计算来实现高性能,同时实现减重、减小体积、降低耗电量和制造成本。综合处理机是由机架安装的外场可更换模块组成的,不仅为雷达、通信导航和识别分系统、电子战分系统提供信号与数据处理,而且还用于传感器和飞行器信息的综合,以便在显示器上显示。
飞机管理分系统包括飞行控制计算机、平视显示器、燃油管理分系统、大气数据分系统、惯性导航分系统、任务显示处理机、带软件的继电器逻辑电路设备、综合飞行/推进控制器和数据总线,飞机管理分系统保证飞机从起飞到着陆的全飞行过程的安全。
2综合试验程序
进行系统综合试验时,对航电系统各项功能要进行全面检查和测试评估,在每项试验中监测系统总线和机内总线上的通信情况,包括各种模式下的总线负载、错误率、传输周期、总线响应时间,记录并分析指令响应和传输数据延时等。综合试验内容很多,本文仅介绍脉冲雷达功能试验、驾驶与航线导航功能交联试验、攻击阶段功能试验等3个试验的试验程序。
2.1脉冲雷达功能试验
脉冲雷达功能试验的目的是检查雷达的工作状态、控制逻辑和测量精度。参试设备包括雷达、雷达转台、射频目标生成分系统、干扰信号发生器、总线测试设备,试验程序如下:
(1)雷达天线安装在雷达转台上,雷达电子主体通过电缆同射频目标生成分系统和干扰信号
发生器连接。
(2)用总线测试设备仿真输入雷达所需的数据,通过雷达控制盒控制转变雷达的工作状态,分析总线数据,确认雷达是否进入相应工作状态。
(3)用总线测试设备向雷达输入载机的飞行数据。
(4)用射频目标生成分系统设置目标的距离、速度和目标角度,同时干扰信号发生器产生干扰信号。
(5)从总线上采集目标距离、速度数据和角度数据,分析雷达对目标的测距、测速和对目标角度的测量精度。
(6)进行误操作,检查分系统对误操作的容错能力。
2.2驾驶与航线导航功能交联试验
通过数据传输设备加载航路飞行计划数据,试验程序如下:
(1)航电系统工作在导航/拦截/空-空格斗/空-地主模式,惯导工作在惯导组合分系统状态,检查自动飞行控制分系统进入、退出自动/指令导航的控制逻辑和驾驶显示的正确性。
(2)航电系统工作在导航/拦截/空-空格斗/空-地主模式,惯导工作在惯导组合分系统状态,飞机起飞或航线飞行,设置各种应飞高度、马赫数和航向,使其与现实高度、马赫数和航向有一定差异,按压垂直控制键,检查自动飞行控制分系统进入、退出人工/自动引导的控制逻辑和驾驶显示的正确性。
(3)航电系统工作在导航/拦截/空-空格斗/空-地主模式,惯导工作在航线操纵导航、航迹操纵导航、综合操纵导航方式下,检查自动飞行控制分系统的控制逻辑和驾驶显示的正确性,检查自动飞行控制分系统进入退出气压高度保持、无线电高度保持、姿态保持、改平的控制逻辑和驾驶显示的正确性。
(4)在检查自动飞行控制分系统无线电高度保持功能时,将无线电高度改变到原设置值的一半,检查控制显示逻辑和驾驶显示的正确性。
(5)分析在上述各工作状态下,航电系统送给自动飞行控制分系统和自动飞行控制分系统送给航电系统数据的正确性。
(6)在上述各项试验中,设置惯导故障,检查系统的工作情况。
2.3攻击阶段功能试验
此项试验是对攻击阶段外挂管理、攻击解算、控制逻辑、显示画面、主/辅通道控制逻辑等功能进行检查。试验时需设置载机和目标机仿真态势:同高度、有高度差、前半球和后半球等,进行动态人机闭环试验。
试验程序如下:
(1)外挂加载
通过武器分系统设置不同的外挂物配置,检查外挂数据手动/自动加载、外挂管理控制逻辑、显示画面的正确性,并进行误操作,检查系统对误操作的响应。
(2)拦截攻击
使航电系统进入拦截主模式,攻击武器为导弹。检查地面导弹单发、双发、顺序准备控制逻辑、显示画面的正确性和空中导弹单发、双发、手动/自动准备控制逻辑、显示画面的正确性。检查挂点自动/手动选择逻辑、导弹故障处理和发射程序,以及检查整个攻击过程中控制及平显、多功能显示器的显示画面和显示数据的正确性,并进行导弹攻击火控误差精度分析。在这些试验中,进行误操作,检查系统对误操作的容错能力。
(3)导弹攻击方式
使航电系统进入格斗攻击主模式、导弹攻击方式。检查导弹自动/手动占位选择,选用逻辑、导弹攻击准备程序、发射控制程序,并进行导弹攻击检查。检查导弹定轴、定扫、随动3种工作方式的控制逻辑、显示画面,及定扫、随动2种工作方式相互转换逻辑。检查整个攻击过程控制及头盔、平显、多功能显示器显示画面的正确性。在各项试验中,进行误操作,检查系统对误操作的容错能力。
(4)备份环模式
在格斗攻击时,系统在备份环模式下,检查备份环控制显示的正确性。
(5)主/辅通道逻辑
飞行仿真设备按剖面设置载机和目标机飞行,雷达和光电雷达都工作在模拟工作方式,使航电系统分别处于导航主模式、拦截主模式和空-空格斗主模式,检查默认主通道、主/辅通道控制转换逻辑。
(6)扫描中心自动/手动随动控制
飞行仿真设备按剖面设置载机和目标机飞
行,雷达和光电雷达都工作在模拟工作方式。通过地面指挥引导仿真分系统产生地-空数传信息和飞行仿真设备产生空-空数传信息,操纵载机运动。检查航电系统控制、显示、信息、随动逻辑,分析随动过程的正确性。使航电系统分别处于导航主模式、拦截主模式、空-空格斗主模式、空-地主模式、有引导指令/无引导指令,检查雷达、光电雷达、红外导弹的导引头等扫描中心自动/手动控制、显示、随动转换逻辑,分析随动过程的正确性。
(7)外挂物应急/投射试验
航电系统在任何主模式,检查外挂物应急/投射功能。
(8)飞行结束和维护模式试验
设置一个从起飞到着陆全过程的试验,航电系统工作在导航/空-空拦截/空-空格斗/空-地主模式,给航电系统、自动飞行控制分系统、电源变换器设置故障,在空中进行目标按压,设置各种威胁源,电子战按各种干扰实施干扰。检查飞行结束模式系统数据传输和记录的正确性,检查维护模式系统控制、显示的正确性,检查电子战分系统卸载控制和显示的正确性。
3关键技术分析
3.1飞行仿真技术
仿真是一种基于模型的活动,飞行仿真分系统设计的主要任务是建立运行平台,在该平台中可以自由地装载各类飞机的模型,实现飞机整个飞行过程的仿真及各个部件分系统的性能测试。因此,要求仿真模型标准化,仿真软件能对不同的飞机模型进行仿真。仿真模型是在一定的时间基础上的分系统,它拥有自己的内部结构,通过输入从外界环境获得控制,并通过输出作用于外界环境。模型内部状态的变化和输出结果由内部结构和输入共同实现。不同类型的飞机,其系统结构和具体的模型都会有很大的差别。但是,某些模型,如目标运动模型,相对运动模型等,对于不同的飞机,可以有相同的运动规律,只是特定参数不同而已。这些参数可以通过仿真软件框架分系统进行设定,以构成不同的飞机仿真模型。飞行仿真软件的作用是对飞机六自由度飞行动力学过程及相应的制导、控制系统工作过程进行仿真。
仿真模型由许多功能模块组成,这些功能模块之间彼此独立,通过特定的接口规范互相传递信息,模块功能的实现通过响应仿真框架分系统发送的消息来完成。每个功能模块由数据结构信息和消息回调函数组成。数据结构信息用以提供本模块的各项功能,不和其他模块发生作用,它包括模块名、模块的状态函数、输出维数、输入维数、状态变量、输入输出变量说明、模块数据文件、输出文件、源文件、回调函数名等。消息回调函数是用来控制仿真运行的整个过程,模块响应的信息主要有:模块信息设置、仿真初始化、仿真运算、仿真结束、仿真记录等。
仿真软件框架分系统采用层次结构化设计,通过仿真管理器实现仿真进程管制。基础层提供通用的数学库、数据库、工具库、算法库、文件I/O、视频I/O。功能库由各计算模块构成,由相应的数据结构和消息回调函数支持,完成数学模型的计算。管理层包括界面管理、模型装配、数据输入输出管理、仿真管理、网络通信及运动可视化管理等。通过仿真软件框架分系统,对仿真模型库进行有效地管理,针对具体的任务,利用仿真模型库中的功能模块,组装出系统的仿真模型,进行仿真试验[2]。
3.2总线检测技术
模块测试与维护总线由1个或多个逻辑板组成,是一种串行的背板测试与维护总线,这种总线能将不同设计者设计的印刷电路板或模块综合为可测试和维护的分系统,并提供了不同模块的容错及其必须具备的功能。因此,它可用于生产过程中模块测试、分系统中的模块测试、系统内在线诊断,以提供故障记录、自测试初始化、分系统资源的重新配置。
在模块测试与维护总线中,1个主控模块可以与250个从模块通信,但是,任何时刻只有1个主控模块控制数据的传送,只是在主控模块出现故障时,才传递给具有主控能力的后备主控制器。总线定义了5根信号线,控制信号线(MCTL)用来控制总线上主模块与从模块之间的数据传送;主模块数据信号线(MMD)用于主模块向从模块传送数据或控制命令;从模块数据信号线(M SD)用于从模块向主模块发送数据及在空闲状态下向主模块发出中断请求;时钟信号线(MCLK)用于实现模块间数据传送的同步;请求暂停信号线(M PR)用于在数据包发送时申请增加暂停状态,以协调速度不同的数据发送和接收。
该总线的结构分为消息层、链路层和物理层。消息层规定了消息的语法结构、主模块和从模块应该支持的功能。每条消息都从主模块向从模块发送的头包开始,并由头包决定哪些模块参与消息的传送和确定消息的类型。链路层指定了在主模块与从模块之间传送无差错信息的包协议,每个包的长度为16位数据位和1位奇偶校验位。主模块链路层控制器控制主模块的消息传送次序,并产生控制信号线和主模块数据信号线的时序,检测控制信号线和主模块数据信号线冲突错误,使主模块能响应请求暂停信号线的输入和对中断做出响应。从模块链路层控制器控制从模块状态转换,从模块的通信、中断。从模块状态寄存器、总线错误寄存器和可选用的模块状态寄存器分别用来记录模块状态和总线操作错误等。从模块具有支持边缘扫描功能,就是对要测试的信号线进行驱动并采样,通过采样的数值来判断电路是否工作正确。物理层指定了组成物理总线互联的最小需要,所有总线信号接收器定义逻辑/10为被驱动。总线信号驱动器被设计成为所有不同类型的模块同时驱动为逻辑/10或逻辑/00时,不会对信号的驱动器造成物理损
坏,除时钟信号线驱动器外的所有总线驱动器都应支持逻辑或操作。
为了在综合试验中对航电系统进行检测,模块测试与维护总线具有与航电系统进行通信的接口,以便实现系统检测与维护的功能。模块测试与维护总线工作原理如图1所示,与被测系统连接的接口用于接受测试命令与测试向量,并可将读取的结果送出,用于分析和处理
[3]
。状态控制
逻辑用于控制主模块所处的状态,以及对从模块的数据和控制信息的传送,并对从模块发送的数据进行接收。状态寄存器记录模块所处的状态,以及测试过程中发生的错误,数据寄存器用于存放测试命令和测试向量。数据传送逻辑是在主模块状态控制逻辑的控制下,完成数据与控制信息的串并转换,并发送到被寻址的从模块。输入控制状态机根据主模块的MCTL 和MCLK 上的信号译码,解出数据,并送入输入位移寄存器中。输入位移寄存器将状态机和MMD 送来的串行数据变为并行数据,在保存地址和命令以后,由命令译码和执行逻辑执行所要求的响应操作,最后将处理结果送入输出位移寄存器,
并输出到总线上。
图1 模块测试与维护总线工作原理图
3.3 故障检测技术
数字动态I/O 检测技术是一种通用的数字总线测试技术,对不同的机内总线只需要向数字动态I/O 加载相应编制的不同程序,就可以满足各种总线的测试需要。它不仅能采集总线数据,还能直接激励总线,对有关数据进行实时比较,从
而进一步对故障加以判定。
现以数据传输设备为例,说明数字动态技术在设备故障检测中的应用。数据传输控制单元内有7个功能模块:2个电源模块、2个MB I 模块、1个I OC 模块及1个采用1750A CPU 的主处理机和1个M E N 模块。除电源模块外,其余模块都
通过内部EL-Bus 总线进行数据交换。为了检测其工作是否正常,测试布置图如图2所示
[4]
。
图2 利用I /O 检测技术测试数据
传输控制单元布置图
在测试设备中采用2块数字动态I /O 板,共有64个通道,由于通道有限,部分信号采用万用表和离散量I/O 来进行测试。对于CPU 模块,首先让CP U 运行机内自测试,根据运行结果分析故障代码;再从总线中有关测试信号的状态获取信息,并将这些信息进行分类,判别最有可能发生故障的部位;然后再向CP U 发控制数据。CP U 按测试要求运行有关测试检查程序,从总线上获取有关特征信号,从而判断是否有故障,及故障可能发生的部位。
检测MEN 时,可冻结CP U,让数字动态I/O 来接管总线,用数字动态I /O 仿真EL-Bus 的时序,对MEN 模块进行读写操作,通过操作结果的比较来判定该模块是否有故障。
对于MBI 模块,先冻结CP U,让数字动态I /O 来接管总线,用数字动态I /O 仿真EL-Bus 的时序,并仿真CPU 的读写动作和内容。把数据存放到M BI 模块的双口随机存取存储器中,让MB I 来运行工作时的程序,通过M B I 模块的1553B 总线数据的输入输出,以及写入到双口随机存取存储器的结果来判断M B I 模块是否有故障。
对于I O C 模块,也先冻结CP U,让数字动态I/O 来接管总线,用数字动态I/O 仿真EL -Bus 的时序,并仿真CPU 的读写动作和内容。把数据存放到I OC 模块的双口随机存取存储器中,让I O C 来运行工作时的程序,通过I O C 模块的输出接口RS422总线和离散量的输入输出,以及写入到双口随机存取存储器的结果来判断I OC 模块是否有故障。3.4 雷达目标激励技术
为了考核雷达在各种复杂电磁环境下的抗干
扰性能,在综合试验时,要进行雷达抗干扰能力注入式仿真试验,通过射频电缆直接将干扰信号注入被试雷达,这时,试验设备的研制是一项关键技术。下面介绍一种用以产生各种干扰信号的发生器的工作原理,这种干扰信号发生器的结构
如图3所示[5]
。
图3 干扰信号发生器
接收单元接收来自被试雷达输入的射频信号,经接收放大器放大,并下变频到所需中频信
号,利用其内部瞬时测频单元完成对雷达信号的瞬时测频,分别输出到3个产生器。雷达目标回波的模拟是采用射频延迟的方式实现的,用数字储频技术记录,并保存雷达信号波形,由计算机控制调制脉冲的延迟时间,以模拟目标的相对距离。调制多普勒频移模拟目标的相对速度,并由计算机控制将目标的起伏和闪烁特性及飞机发动机的调制线调制上去。
欺骗性干扰和目标回波产生器共用一套硬件,它能产生距离拖引、速度拖引、距离-速度拖引,就是向雷达提供虚假信息,以掩护真实目标的欺骗式干扰。为了有效地完成欺骗,采用数字储频的方法使其信号与雷达目标回波信号相干,由计算机控制雷达信号的延迟时间,或多普勒频移、或两者兼之,使雷达探测到的信息与真实目标不符。欺骗性干扰产生器还能产生2个相位上相干的雷达目标回波信号,产生双点源相干干扰,形成对被试雷达的角度欺骗。
压制性干扰产生器的调制方式有调幅和调频
2种,用于模拟中频压制性干扰信号,包括瞄准干扰、扫描干扰、阻塞干扰。
杂波产生器产生被试雷达所需要的杂波信号,它既能模拟地杂波,又能模拟海杂波。杂波产生器分为2部分,一部分用于产生主瓣杂波,另一部分用于产生副瓣杂波。
放大、调制合成单元接收3个干扰产生器的中频信号,并对信号进行放大和调制,以模拟雷达目标回波的幅度,并实现目标回波、压制性干扰、杂波信号的合成,完成信号的上变频,输出射频信号到天线波束形成单元。天线波束形成单元按方位角和俯仰角模拟每个信号的天线方向图。计算机与控制分系统用于对试验的监控、数据库管理、仿真初始化管理、仿真实时控制、数据采集、自检诊断等。
4结束语
现代的航空电子系统已发展成为综合模块式电子结构,其处理、存储和接口模块被用于支持多种功能。由公共综合处理机来管理所有航空电子数据通信,实现从甚高速传感器及视频信号到低速测试及维护信息的数据传递。航电系统的综合试验就是要根据系统的功能和信息传输特点,确定合理的试验方案,探索新的试验技术。
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作者简介
王海青(1973)),男,工程师,主要从事飞机航电系统试验开发工作。
(责任编辑:张嘉宁)
模块四综合模块设计(网络互联)班级14信管本学号141201120姓名李显明 实验时间2017年5月11日 实验地点综合实验楼608 分组及同组人双人组，同组人：付卫 实验项目网络互联 实验总结与讨论综合设计实验： 1、二层交换机的工作原理：二层交换机属数据链路层设备，可以识别数据包中的 MAC地址信息，根据MAC地址进行转发，并将这些MAC地址与对应的端口记录在自己 内部的一个地址表中。具体的工作流程如下： （1）当交换机从某个端口收到一个数据包，它先读取包头中的源MAC地址，这样它 就知道源MAC地址的机器是连在哪个端口上的； （2）再去读取包头中的目的MAC地址，并在地址表中查找相应的端口； （3）如表中有与这目的MAC地址对应的端口，把数据包直接复制到这端口上； （4）如表中找不到相应的端口则把数据包广播到所有端口上，当目的机器对源机器 回应时，交换机又可以学习目的MAC地址与哪个端口对应，在下次传送数据时就不再 需要对所有端口进行广播了。 不断的循环这个过程，对于全网的MAC地址信息都可以学习到，二层交换机就是这样建立和维护它自己的地址表。 2、三层交换机的工作原理：三层交换机就是具有部分路由器功能的交换机，三层 交换机的最重要目的是加快大型局域网内部的数据交换，能够做到一次路由，多次转 发。三层交换技术就是二层交换技术+三层转发技术。传统交换技术是在OSI网络标 准模型第二层——数据链路层进行操作的，而三层交换技术是在网络模型中的第三层 实现了数据包的高速转发，既可实现网络路由功能，又可根据不同网络状况做到最优 网络性能。使用IP的设备A----三层交换机----使用IP的设备B，比如A要给B发 送数据，已知目的IP，那么A就用子网掩码取得网络地址，判断目的IP是否与自己 在同一网段。如果在同一网段，但不知道转发数据所需的MAC地址，A就发送一个ARP
本科生实验报告 实验课程电子系统设计 学院名称 专业名称测控技术与仪器 学生姓名 学生学号 指导教师 实验地点 实验成绩 二〇年月——二〇年月
实验一、运放应用电路设计 一、实验目的 （1）了解并运用NE555定时器或者其他电路，学会脉冲发生器的设计，认识了解各元器件的作用和用法。 （2）掌握运算放大器基本应用电路设计 二、实验要求 （1）使用555或其他电路设计一个脉冲发生器，并能满足以下要求：产生三角波V2，其峰峰值为4V，周期为0.5ms，允许T有±5%的误差。 V2/V +2 图1-1 三角波脉冲信号 （2）使用一片四运放芯片LM324设计所示电路，实现如下功能：设计加法器电路，实现V3=10V1+V2,V1是正弦波信号，峰峰值0.01v，频率10kHz。 V3 图1-2 加法电路原理
三、实验内容 1、555定时器的说明： NE555是属于555系列的计时IC的其中的一种型号，555系列IC的接脚功能及运用都是相容的，只是型号不同的因其价格不同其稳定度、省电、可产生的振荡频率也不大相同；而555是一个用途很广且相当普遍的计时IC，只需少数的电阻和电容，便可产生数位电路所需的各种不同频率的脉波讯号。 a. NE555的特点有： 1.只需简单的电阻器、电容器，即可完成特定的振荡延时作用。其延时范围极广，可由几微秒至几小时之久。 2.它的操作电源范围极大，可与TTL，CMOS等逻辑闸配合，也就是它的输出准位及输入触发准位，均能与这些逻辑系列的高、低态组合。 3.其输出端的供给电流大，可直接推动多种自动控制的负载。 4.它的计时精确度高、温度稳定度佳，且价格便宜。 b. NE555引脚位配置说明下： NE555接脚图： 图1-3 555定时器引脚图 Pin 1 (接地) -地线(或共同接地) ，通常被连接到电路共同接地。 Pin 2 (触发点) -这个脚位是触发NE555使其启动它的时间周期。触发信号上缘电压须大于2/3 VCC，下缘须低于1/3 VCC 。
电子系统综合设计实验报告 所选课题:±15V直流双路可调电源 学院:信息科学与工程学院 专业班级: 学号: 学生姓名: 指导教师: 2016年06月
摘要本次设计本来是要做±15V直流双路可调电源的，但由于买不到规格为±18V的变压器，只有±15V大小的变压器，所以最后输出结果会较原本预期要小。本设计主要采用三端稳压电路设计直流稳压电源来达到双路可调的要求。最后实物模型的输出电压在±13左右波动。 1、任务需求 ⑴有+15V和-15V两路输出，误差不超过上下1.5V。（但在本次设计中，没有所需变压器，所以只能到±12.5V） ⑵在保证正常稳压的前提下，尽量减小功效。 ⑶做出实物并且可调满足需求 2、提出方案 直流可变稳压电源一般由整流变压器，整流电路，滤波器和稳压环节组成如下图a所示。 ⑴单相桥式整流 作用之后的输出波形图如下：
⑵电容滤波 作用之后的输出波形图如下： ⑶可调式三端集成稳压器是指输出电压可以连续调节的稳压器，有输出正电压的LM317三端稳压器；有输出负电压的LM337三端稳压器。在可调式三端集成稳压器中，稳压器的三个端是指输入端、输出端和调节端。 LM317的引脚图如下图所示：（LM337的2和3引脚作用与317相反）
3、详细电路图： 因为大容量电解电容C1,C2有一定的绕制电感分布电感，易引起自激振荡，形成高频干扰，所以稳压器的输入、输出端常并入瓷介质小容量电容C5,C6,C7,C8用来抵消电感效应，抑制高频干扰。 参数计算： 滤波电容计算： 变压器的次级线圈电压为15V ，当输出电流为0.5A 时，我们可以求得电路的负载为I =U /R=34Ω时，我们可以根据滤波电容的计算公式: C=т/R,来求滤波电容的取值范围，其中在电路频率为50HZ 的情况下，T 为20ms 则电容的取值范围大于600uF ，保险起见我们可以取标准值为2200uF 额定电压为50V 的点解电容。另外，由于实际电阻或电路
电子电路综合实验 总结报告 题目：红外遥控器信号接收和显示的 设计实现 班级：20100412 学号：2010041227 姓名：涂前 日期：2013.04.17 成绩：
摘要： 我国经济的高速发展,给电子技术的发展，带来了新的契机.其中,红外遥控器越来越多的应用到电器设备中，但各种型号遥控器的大量使用带来的遥控器大批量多品种的生产，使得检测成为难题，因此智能的红外遥控器检测装置成为一种迫切的需要。在该红外遥控器信号的接收和显示电路以单片机和一体化红外接收器为核心技术，但是,分立元件搭建的电路也可以实现,具体74HC123单稳态触发器、74HC595、STC89C51单片机红外接收器HS0038组成。在本系统的设计中，利用红外接收器接收遥控器发出的控制信号，并通过单稳态触发器、移位寄存器等将接收信号存储、处理、比较，并将数据处理送至数码管显示模块。总之，通过对电路的设计和实际调试，可以实现红外遥控器信号的接收与显示功能。根据比较接收信号的不同，在数码管显示电路及流水灯电路上显示相应的按键数字. 关键词：74HC123单稳态触发器、74HC595、单片机、红外接收器HS0038
设计选题及设计任务要求 1设计选题 基于单片机的红外遥控器信号接收和转发的设计实现. 2设计任务要求 ⑴结合数字分立元件电路和红外接收接口电路共同设计的一个红外遥控信号接收系统，用普通电视机遥控器控制该系统，使用数码管显示信号的接收结果。 ⑵当遥控器按下任意数值键时，在数码管上显示其值。例如按下“0”时，在数码管上应显示“00”。
目录 第一章系统概述 1.1 方案对比及论证 1.2 总体方案对比 1.3方案对比论证 1.4可行性分析 第二章主要器件介绍 2.1 HS0038塑封一体化红外线接收器 2.2 74HC123单稳态触发器 2.3 74HC595 2.4 MC14495 2.5数码管显示 第三章硬件单元电路设计及原理分析 第四章调试及测试数据分析 4.1 调试的步骤 4.2 调试出现的问题及原因分析 4.3数据测量 4.4 测量仪器介绍及误差分析
数字电阻电容测量仪仿真设计 1、测量原理图 图1 测量原理图 R C V 电路主要由单片机U 1、NE555定时芯片U 2和检测电容C X 组成。NE555定时器芯片的6脚与7脚相连，与电阻R 和待测电容C X 组成单稳态触发电路。 上电复位后，比较器OP 1、OP 2的输出为高电平，R=S=1，RS 触发器处于保持状态，单稳态触发器输出稳态0。 系统需要测量时，单片机的P37引脚上输出负向窄脉冲V TR 控制单稳态触发器进入暂态，即可实现一次测量，工作时序图如图2所示。V TR 电平变低后，比较器OP 2的输出为低电平。此时，S=0，R=1，RS 触发器处于置1状态，单稳态触发器进入了暂态1。G 3输出的低电平使三极管T 截至，电源通过电阻R 开始对待测电容充电，如图2的V CX 波形所示。当V CX 上升到电源电压的三分之二后，比较器OP 1 翻转，使得R=0。由于 V TR 的脉冲宽度为T 1，在V CX 升到三分之二电源电压前已经拉高。此时，R=0，S=1，单稳态触发器的暂态1结束，返回到稳态0，暂态的持续时间为T W ，如图3的V O 波形所示。在暂态期间，如果V TR 的低电平宽度变为T 2，V CX 到达翻转点后还没有变高，基本RS 触发器就会进入到R=0，S=0的禁止状态，输出V O 的波形无法预测，测量出错误结果。因此，要保证T 1 综合模块化航空电子体系结构研究 张凤鸣, 褚文奎, 樊晓光, 万 明 (空军工程大学工程学院,西安 710038) 摘 要:军用航空电子系统体系结构关系到战机的可靠性、安全性、可用性、生存性、扩展性和维修性等方面。综合模块化航空电子(I M A )是目前机载航空电子系统结构发展的最高阶段,其特征和优势已经在美国四代机上得到充分展现和发挥,为我国四代机综合航电的研制工作提供了参考依据。回顾了机载航空电子体系结构的发展史,分析了推动I M A 体系结构发展的3个主要因素,归纳了I M A 的特点,从信息流处理的角度对I M A 体系结构进行了划分,并研究了适应于I M A 的两种典型的综合航电软件体系结构,指出了发展趋势。最后就我国综合航电体系结构的研究和发展所面临的问题进行了初步探讨。 关键词:综合模块化航空电子;航空电子体系结构;软件体系结构;四代机 中图分类号:V243 文献标志码:A 文章编号:1671-637X (2009)09-0047-05 Research on Arch itecture of I n tegra ted M odul ar Av i on i cs ZHANG Feng m ing, CHU W enkui, F AN Xiaoguang, WAN M ing (Engineering College,A ir Force Engineering University,Xi πan 710038,China ) Abstract:The architecture of avi onic syste m is of great i m portance for reliability,safety,availability,survivability,extensibility and maintainability of the whole aircraft syste m. I ntegrated Modular Avi onics (I M A )is the ne west avi onic architecture,which has been fully used in F 222and F 235with great perfor mances .Devel opment of integrated avi onics in China can get s ome references and experiences fr om I M A and its app licati ons .Based on the evoluti on of avi onics architectures,three maj or fact ors that dr ove the devel opment of I M A are analyzed,and features of I M A are summarized .I M A architecture and its s oft w are architectures are then p resented .The I M A architecture is divided fr om the vie w of infor mati on p r ocessing .T wo of the most typ ical s oft w are architectures used in I M A are compared with each other and the devel opment tendency of s oft w are architecture is discussed .A t last,s ome advices are p resented about how t o research and devel op avi onics architecture in China . Key words:I ntegrated Modular Avi onics (I M A );avi onic architecture;s oft w are architecture; the 4th generati on aircraft 0 引言 如果说发动机是战机的“心脏”,那么军用航空电子系统(简称航电)则是战机的“大脑”或“中枢神经”。它承载了战机绝大多数任务,比如电子战、通信/导航/识别(CN I )等,是决定战机作战效能的重要因素。从这个意义上说,没有先进的航电,就没有先进的战机, 收稿日期:2008-08-31 修回日期:2008-10-21 基金项目:总装预研基金(9140A17020307JB3201);空军工程大学工程学院优秀博士论文创新基金(BC07003) 作者简介:张凤鸣(1963—),男,重庆梁平人,教授,博导,研究方向为综合航电、信息系统工程与智能决策。 也就无法完成现代战争赋予的使命。 综合模块化航空电子(I M A )是当前航电体系结构发展的最高阶段,在国内通常被称为综合航电。随着我国四代机和“大运”等项目的开展,研制相应的综合航电成为一项迫切的任务。本文研究I M A 体系结构的根本目的在于为我国四代机甚至“大运”上的综合航电的研制进行初步的探索。 1 航电体系结构发展历程 20世纪40年代至60年代前期,战机的航电设备 都有专用的传感器、控制器、显示器和模拟计算机。设备之间交联较少,基本上相互独立,不存在中心控制计算机。这是第一代航电结构,称为分立式 [1-2] 、离散 第16卷 第9期2009年9月 电 光 与 控 制Electr onics Op tics &Contr ol Vol .16 No .9 Sep.2009 电子电路设计数字部分实验报告 学院： 姓名： 实验一简单组合逻辑设计 实验内容 描述一个可综合的数据比较器，比较数据a 、b的大小，若相同，则给出结果1，否则给出结果0。 实验仿真结果 实验代码 主程序 module compare(equal,a,b); input[7:0] a,b; output equal; assign equal=(a>b)1:0; endmodule 测试程序 module t; reg[7:0] a,b; reg clock,k; wire equal; initial begin a=0; b=0; clock=0; k=0; end always #50 clock = ~clock; always @ (posedge clock) begin a[0]={$random}%2; a[1]={$random}%2; a[2]={$random}%2; a[3]={$random}%2; a[4]={$random}%2; a[5]={$random}%2; a[6]={$random}%2; a[7]={$random}%2; b[0]={$random}%2; b[1]={$random}%2; b[2]={$random}%2; b[3]={$random}%2; b[4]={$random}%2; b[5]={$random}%2; b[6]={$random}%2; b[7]={$random}%2; end initial begin #100000 $stop;end compare m(.equal(equal),.a(a),.b(b)); endmodule 实验二简单分频时序逻辑电路的设计 实验内容 用always块和@(posedge clk)或@(negedge clk)的结构表述一个1/2分频器的可综合模型，观察时序仿真结果。 实验仿真结果 电子系统设计专题实验报告 ——AVR 单片机基础实验 学 院： 电信学院 班 级： 计算机14 学 号： 2110505092 姓 名： 刘鑫 一、实验目的和要求 本实验课程的主要目的是通过一个新型嵌入式单片机为核心的应用系统设计，掌握微型计算机硬件系统结构基本原理，软件开发编程方法，外围接口电路的组成和应用编程技术，以及电子系统设计的相关技术。通过课程实践训练，能够独立实现一个完整的计算机应用系统设计。 要求基本实验部分学习单片机系统的基本硬件组成原理和软件程序设计方法；综合设计实验要求根据题目需求自行设计系统硬件组成电路，并设计实现完成相应功能的应用程序调试任务。 二、实验设备及开发环境 以AVR ATmega128单片机为核心的实验开发系统。实验开发板采用技术性能优良的AVR ATmega128单片机作为核心器件，还特别设计了USB接口模块、Ethernet网络接口模块，还有MCU对外扩插槽，可为电路扩展模块提供必要的准备。 AVR单片机实验开发系统实验测试环境： 1.软件开发平台： PC机WindowsXP操作系统； AVR Studio 4.16 集成开发软件； WinAVR 20080610 C语言编译器； 2.下载编程工具： JTAG ICE mkII在线仿真器； 3.测试目标板： ATmega128实验开发板； 4.测试程序：用C语言编写电路功能测试程序，在WinAVR(GCC)+ AVR Studio编译下通过。 三、实验设计题目及实现的功能 实验一：单片机实验系统开发环境学习 1. 熟悉实验电路的结构原理、元器件名称、作用及相应的接口连接； 2. 学会使用C编译器编辑、编译、调试简单C源程序； 3. 学会使用AVR Studio集成开发软件下载调试并得到正确结果； 4. 熟悉蜂鸣器电路的编程原理 实验程序源代码: #include 电子电路综合设计实验报告 实验5自动增益控制电路的设计与实现 学号: 班序号: 一. 实验名称： 自动增益控制电路的设计与实现 二.实验摘要： 在处理输入的模拟信号时，经常会遇到通信信道或传感器衰减强度大幅变化的情况; 另外，在其他应用中，也经常有多个信号频谱结构和动态围大体相似，而最大波幅却相差甚多的现象。很多时候系统会遇到不可预知的信号，导致因为非重复性事件而丢失数据。此时，可以使用带AGC（自动增益控制）的自适应前置放大器，使增益能随信号强弱而自动调整，以保持输出相对稳定。 自动增益控制电路的功能是在输入信号幅度变化较大时，能使输出信号幅度稳定不变或限制在一个很小围变化的特殊功能电路，简称为AGC 电路。本实验采用短路双极晶体管直接进行小信号控制的方法，简单有效地实现AGC功能。 关键词：自动增益控制，直流耦合互补级，可变衰减，反馈电路。 三.设计任务要求 1. 基本要求： 1）设计实现一个AGC电路，设计指标以及给定条件为： 输入信号0.5?50mVrm§ 输出信号：0.5?1.5Vrms; 信号带宽：100?5KHz； 2）设计该电路的电源电路（不要际搭建）,用PROTE软件绘制完整的电路原理图（SCH及印制电路板图（PCB 2. 提高要求： 1）设计一种采用其他方式的AGC电路； 2）采用麦克风作为输入，8 Q喇叭作为输出的完整音频系统。 3. 探究要求： 1）如何设计具有更宽输入电压围的AGC电路； 2）测试AGC电路中的总谐波失真（THD及如何有效的降低THD 四.设计思路和总体结构框图 AGC电路的实现有反馈控制、前馈控制和混合控制等三种，典型的反馈控制AGC由可变增益放大器（VGA以及检波整流控制组成（如图1），该实验电路中使用了一个短路双极晶体管直接进行小信号控制的方法，从而相对简单而有效实现预通道AGC的功能。如图2,可变分压器由一个固定电阻R和一个可变电阻构成，控制信号的交流振幅。可变电阻采用基极-集电极短路方式的双极性晶体管微分电阻实现为改变Q1电阻，可从一个由电压源V REG和大阻值电阻F2组成的直流源直接向短路晶体管注入电流。为防止Rb影响电路的交流电压传输特性。R2的阻值必须远大于R1。 F—35系列战斗机综合航空电子系统综述首架F-35A战机进行地面发动机推力试验 通常认为美国F-15和F-16是典型的高低搭配的第三代战斗机，而F-22和F-35则分别是它们的后继机，因此从辈分上讲F-22和F-35 当属第四代战斗机。但从开发时间和进入服役时间看，F-35要远远晚于F-22。经过了近20年的努力，F-22最近才刚刚进入初始作战状态（IOC），而F-35 要到2010年以后才能进入现役。由于电子技术发展迅速，更新换代周期远远短于飞机本身，这就注定了在F-35战斗机上的电子系统要比F-22更先进和具有更高的性价比。 F-35 联合攻击战斗机（JSF）是一种多用途、并能服务于空军、海军和海军陆战队的多兵种作战飞机。他最具特点的进步是开发和采用了高度综合化的航空电子系统，因而，使战斗机具有全新的作战模式。 为了满足21世纪作战需要，战斗机所最需要性能特征是什么？简而言之，就是大量采集飞机内部和飞机外部的各种数据、并对其进行融合处理，形成对战场环境的正确感知，以及实现对飞机和武器系统的智能化控制。 F-35 JSF战机战场态势感知研制F-35的目标是取代 F-16、A-10、F/A-18A/B/C/D、F-14和AV-8B，以及英国的 GR-7和"海鹞"等现役战斗机。美国空军计划采购1763架、海军和海军陆战队680架、英国皇家空军90架和皇家海军60架。F-35 共分三种型别：常规起降型（CTOL）、短距离起飞/垂直降落型（STOVL）和舰载型。这三种型别的航空电子设备的90%以上是通用的。 虽然JSF飞机是由多国开发，但是高水平的探测传感器和电子信息的综合处理则由美国掌控。在任务系统软件控制下的有源相控阵（AESA）将能执行电子战（EW）功能，同时，还将执行部分通信、导航和识别（CNI）的功能。JSF的红外传感器将采用通用设计的红外探测和冷却组件。所有关键电子系统，其中包括综合核心处理机（ICP）大量采用通用模块和商用货架产品（COTS）。在ICP和每个传感器、CNI 系统和各显示器之间的通信采用速度为2Gigabit/s的光纤总线。 在对飞机的作战环境和态势的显示方面，F-35已经取得了突破性的发展。从雷达、光电系统、电子战系统和CNI系统以及从外部信息源（预警机和卫星等）的各种信息通过任务系统软件进行融合，最终通过直觉的大屏幕座舱显示器向飞行员显示。同时，在飞行员的头盔显示器（HMDS）上显示各种投影信息，其中包括红外图像、紧急的战况、飞行和安全信息。 F-35用AESA APG81有源相控阵雷达共有6个分布式 航空电子系统技术发展趋势 众所周知，作战飞机需要三大技术做为支柱，那就是机载武器系统、飞行系统与航空电子系统。这三大系统之中，航空电子系统是操纵另外两大系统核心组成部分，没有航空电子系统的操纵指挥，另外两大系统也就形同虚设了。笔者以服务军方多年的实践经验浅淡我国的航空事业中的电子系统的技术发展趋势，以供有关技术部门用以参考。 标签：航空电子；航电；系统技术 引言 无论是做战飞机还是民用飞机，其航空电子系统的成本都已经占到了总成本的百分之三十至百分之四十，并且还有逐年扩大的趋势，由此可见，航空电子系统对于一架飞机的重要性。更为重要的是航空电子系统的先进与否已经成为衡量现代飞机的先进性的极为重要的标志之一。西方发达国家不惜巨资投入大规模开展航空电子系统的研发，就是要进一步加强航空电子系统的先进性。做为具有国际视野的航空电子系统工作人员，我们应该看到目前航空电子系统正朝着综合化、模块化、智能化的方向不断地向前飞速发展。 1 电子系统PHM的支撑技术 PHM（aircraft systems diagnostics，Prognostics and Health Managem，即电子系统的预测与健康管理技术）也就是说PHM就是航空电子系统的综合故障管理系统，其主要功能也是其重要性就是故障的早期预测、预警。 1.1 故障诊断技术 提到故障诊断技术，熟悉电脑的人恐怕首先会想起微软的故障诊断技术，微软的故障诊断技术在电脑出现异常时就会时常自动出现，但是却基本上帮不了用户什么忙。但是，与一无是处的微软的所谓的“故障诊断技术”截然不同的是，在航空电子系统中，PHM则是一项非常有效的保障飞行安全的技术。故障诊断技术在显示屏显示、语音提示、体感提示等多种提示提醒技术支撑下通过安装于机电设备不同部位的传感器对整个系统的状态进行实时监测，并与其他相关信息参照，比如某一部件的平均故障时间信息、某一部件的更换维修时间与频率信息等。在实时参照与状态实时监测的基础上进行科学评估，并将评估结果反馈到显示屏、头盔、体感装置上以提醒飞行员对这些信息加以注意。故障诊断技术通常使用解析模型等数学方法融合经验知识法与基于信号的综合处理法对设备的状态进行分析，并抽象出诸出频率、幅值、离散系统、相关曲线、方差等分析结果。对飞行器的早期可能故障加以诊断。 1.2 故障预测技术 电子系统综合设计报告 姓名：陈丹 学号：100401202 专业：电子信息工程 日期：2013-4-2 南京理工大学紫金学院电光系 1 引言 温控仪是调控一体化智能温度控制仪表，它采用了全数字化集成设计，具有温度曲线可编程或定点恒温控制、多重PID调节、输出功率限幅曲线编程、手动/自动切换、软启动、报警开关量输出、实时数据查询、与计算机通讯等功能，将数显温度仪表和ZK晶闸管电压调整器合二为一，集温度测量、调节、驱动于一体，仪表直接输出晶闸管触发信号，可驱动各类晶闸管负载。YWK-CT温度控制器采用智能PID控制，当通过热电偶（热电阻）采集的被测温度偏离所希望的给定值时，YWK-CT温度控制器可根据测量信号与给定值的偏差进行比例（P）、积分（I）、微分（D）运算，从而控制继电器通断比率，促使测量值恢复到给定值，达到自动控制的效果；控制器还具有上、下限温度告警和继电器输出功能，性价比高，可广泛用于电力、化工、注塑、包装、食品等企业。此次设计温控仪主要想用温度传感器采集当前温度，在数码管上显示。通过这次课程设计锻炼我们的单片机应用能力以及对电子设备的实际操作能力，也可以说是为最后的毕业设计做铺垫。希望通过这次设计，能让自己对电子设计有更清晰的概念，而不是纸上谈兵。能够让所学与实际相结合。 2 系统设计 2.1总体方案设计 2.1.1总体设计流程 2.1.2温控仪原理图 开始 理解课题技术指标 子系统设计 单元电路设计 元器件选择 仿真、安装调试 正式样机设计 结束 调整 是否合格 N Y 设定输入 单片机 LED 显示 控制输出 双向可 继电器 控制 风扇 信号调 A/D 采集 加热丝 传感器 《电子系统设计》课程教学大纲 课程代码：030741001 课程英文名称：Electronic system design 课程总学时：48 讲课：32 实验：16 上机：0 适用专业：电子信息科学与技术专业 大纲编写（修订）时间：2011.5 一、大纲使用说明 （一）课程的地位及教学目标 电子系统设计是电子信息科学与技术专业本科生的必修专业课之一，通过课程了解并掌握电子系统的基本构成、电子设计单元电路，特别是掌握基于单片机、CPLD、FPGA的设计方法，提高学生的综合素质，培养创新精神。 通过本课程的学习，学生将达到以下要求： 1．掌握电子系统方案设计的基本原理和方法，应用方案比较，方案论证，工作原理考核，测试方案论证，测试仪器选择，数据分析，系统总结等方法进行系统整体方案设计； 2．具有设计单元电路的能力； 3. 具有运用相关电子设计工具软件的应用能力，能使用相应软件进行实例设计； 4．具有基于硬件平台进行电子系统综合调试的能力，能够实现某些基本功能； 5．了解电子系统的最新技术和发展方向。 （二）知识、能力及技能方面的基本要求 1.基本知识：掌握电子系统设计的基本思想、原理、方法。 2.基本理论和方法：掌握包括电源设计、键盘输入、显示输出等基本电路，掌握应用单片机、CPLD、FPGA进行系统设计的基本原理和方法。 3.基本技能: 能够应用单片机、CPLD、FPGA为核心芯片进行简单系统的设计。 （三）实施说明 1．教学方法：课堂讲授中要重点对基本概念、基本方法的讲解；采用启发式教学，培养学生思考问题、分析问题和解决问题的能力；引导和鼓励学生通过实践和自学获取知识，培养学生的自学能力；增加讨论课，调动学生学习的主观能动性；讲课要联系实际并注重培养学生的创新能力，重点应放在提高工程应用的训练上。 2．教学手段：本课程属于应用技术类的专业课，教学内容中设计大量的电路设计和程序设计。在教学中应结合实际，如真实的电子器件、开发板等实物进行讲解以增加学生的感性认识，对程序设计调试等内容采用多媒体教学，以确保在有限的学时内，全面、高质量地完成课程教学任务。 （四）对先修课的要求 本课程的教学必须在完成先修课程之后进行。本课程主要的先修课程有模拟电子技术A、数字电子技术A、单片机、数字系统与VHDL。本课程将为毕业设计的学习打下良好基础。 （五）对习题课、实践环节的要求 1．对重点、难点章节应安课堂演示，结合开发板等进行现场调试等，例题的选择以培养学生消化和巩固所学知识，用以解决实际问题为目的。 2．课后作业要少而精，内容以查资料、进行实际电路设计为主，并针对学生的典型设计进行课堂讲解和讨论，分析不同设计的差别和优缺点，对设计方法要鼓励多样化。学生必须独立、按时完成课外习题和作业，作业的完成情况应作为评定课程成绩的一部分。 电子科技大学 实 验 报 告 学生姓名：黎超群 学号： 20 指导教师：王守绪、何为 日期： 2014年5月13日 一、实验室名称： 211大楼 二、实验项目名称： 统计分析应用软件在优化试验设计中的应用 三、实验原理： 统计分析应用软件可以应用在优化试验设计中以简化运算，提高工作效率 四、实验目的： 1. 掌握“正交助手”应用软件在正交试验统计分析法中的应用 2. 熟悉Minitab、DPS统计分析应用软件在多元回归分析中的应用 3. 熟悉“均匀设计”应用软件在均匀试验设计以及分析方法中的应用 4. 加深对理论教学知识的理解 5. 更深刻理解试验设计方法在实际工作中的应用 五、实验内容： 1、用“正交设计助手”进行正交实验的极差分析和方差分析 2、用“正交设计助手”处理带交互作用的正交试验问题 3、minitab进行正交实验的方差分析 4、minitab处理多元回归分析问题 5、“均匀设计”软件解决均匀设计问题的一般流程 6、用DPS数据处理系统处理正交实验及回归分析 六、实验器材（设备、元器件）： 计算机、正交设计助手软件、Minitab软件、均匀设计软件、DPS数据处理系统 七、实验步骤： Ⅰ. 用“正交设计助手”进行正交实验的极差分析和方差分析 1.点击文件→新建工程→右击未命名工程→修改工程→键入用户名→点击实验 34）→再点→新建实验→填写实验名称和描述→点击旁边选项卡选择正交表（L 9 击“因素与水平”选项卡填写实验因素和水平（图1）→软件自动完成实验安排（图2）→填写实验结果（图3）→点击分析→“直观分析”得到极差分析结果（图4）→点击“因素指标”得到各因素二元图（图5）→点击“方差分析”→选择误差列为空白列得到方差分析结果（图6）→实验Ⅰ结束 图1 图2 图3 图4 图5 图6Ⅱ. 用“正交设计助手”处理带交互作用的正交试验问题 27）→填写因素、交互作点击新建实验→填写实验名称和描述→选择正交表（L 8 用和水平（图1）→软件自动安排实验（图2）→输入实验结果（图3）→点击“直观分析”得到极差分析结果（图4）→点击“交互作用”→选择发生交互作用的A、B得到交互作用表（图5）→点击“方差分析”得到方差分析结果（图6） 航空电子系统技术发展趋势研究 随着航空电子系统技术的复杂化和精细化，航空电子系统和设备的整体性能不断提高和完善，航空电子系统技术成为飞机技术发展中最为迅速的领域。本文分析了航空电子系统结构的发展历程，对航空电子系统技术的发展趋势进行了主要的探讨。 标签：航空电子系统技术；系统结构；发展历程；发展趋势 1 航空电子系统结构的发展历程 航空电子系统走过了漫长的发展道路，至今已经历了四代，每一代系统结构的不断演变，都进一步推动航空电子技术的发展，成为划时代的主要依据。 第一代航空电子系统以分立式结构为主，每个系统均由独立的子系统组成，雷达、通信、导航各自配有专用的传感器、处理器和显示器，并以点对点的连线方式进行连接。 第二代航空电子系统以联合式结构为主，它通过总线将大多数航空电子分系统交联起来，以实现信息的统一调度。同时在信息链路的控制显示环节通常会借助几个数据处理器来实现低带宽的数据传输交换功能的转换。 第三代航空电子系统以综合式结构为主，其系统共用的综合处理机以外场可更换模块的形式安装在两个或两个以上的综合机架上，各模块在结构和功能上是相对独立的单元，通过PI总线和TM总线进行互联，网关和光纤高速总线进行交联。综合式航空电子系统的CIP将各种计算、调度、管理等任务综合起来，并动态地分配给外场可更换模块，当某个模块出现故障时，可通过调用备用模块的方式，或通过对现存完好无损的模块进行重新组合的方式来替代故障模块，以实现系统的重构和容错，降低系统的维修成本，提高系统的性能。 第四代航空电子系统以高度先进的综合航空电子结构为主，其最大特点是在综合航空电子系统结构的基础上采用了统一的航空电子网络，并出现了传感器系统的综合。该航空电子系统统一网络以光开关阵列模块作为传输枢纽，通过光母板和机架间光纤交联到同一综合机架的各模块中，这样既能使任务管理区、传感器管理区、飞机管理区得以连接起来，又能使不同物理位置的模块间的信息传输时间达到一致。传感器系统的综合以实现天线孔径的综合为目标，射频经开关阵列网络连接到变频器上，再通过变频器将其转换为统一的中频，接着通过中频交换网络由接收器、预处理器模块进行处理，最后通过统一的航空电子网络连接到综合核心处理机（CIP），在CIP中使用标准的共用模块进行信号和数据的处理，这样既能保证信息传输的安全性，又能提高系统的容错和重构能力，增强系统的整体性能。 2 航空电子系统技术的发展趋势 综合设计性物理实验指导书黑龙江大学普通物理实验室 目录绪论 实验1 几何光学设计性实验 实验2 LED特性测量 实验3 超声多普勒效应的研究和应用 实验4 热辐射与红外扫描成像实验 实验5 多方案测量食盐密度 实验6 多种方法测量液体表面张力系数 实验7 用Multisim软件仿真电路 实验8 霍尔效应实验误差来源的分析与消除 实验9 自组惠斯通电桥单检流计条件下自身内阻测定实验10 用迈克尔逊干涉仪测透明介质折射率 实验11 光电效应和普朗克常数的测定液体电导率测量实验12 光电池输出特性研究实验 实验13 非接触法测量液体电导率 绪论 一．综合设计性实验的学习过程 完成一个综合设计性实验要经过以下三个过程： 1．选题及拟定实验方案 实验题目一般是由实验室提供，学生也可以自带题目，学生可根据自己的兴趣爱好自由选择题目。选定实验题目之后，学生首先要了解实验目的、任务及要求，查阅有关文献资料（资料来源主要有教材、学术期刊等），查阅途径有：到图书馆借阅、网络查询等。学生根据相关的文献资料，写出该题目的研究综述，拟定实验方案。在这个阶段，学生应在实验原理、测量方法、测量手段等方面要有所创新；检查实验方案中物理思想是否正确、方案是否合理、是否可行、同时要考虑实验室能否提供实验所需的仪器用具、同时还要考虑实验的安全性等，并与指导教师反复讨论，使其完善。实验方案应包括：实验原理、实验示意图、实验所用的仪器材料、实验操作步骤等。 2．实施实验方案、完成实验 学生根据拟定的实验方案，选择测量仪器、确定测量步骤、选择最佳的测量条件，并在实验过程中不断地完善。在这个阶段，学生要认真分析实验过程中出现的问题，积极解决困难，要于教师、同学进行交流与讨论。在这种学习的过程中，学生要学习用实验解决问题的方法，并且学会合作与交流，对实验或科研的一般过程有一个新的认识；其次要充分调动主动学习的积极性，善于思考问题，培养勤于创新的学习习惯，提高综合运用知识的能力。 3．分析实验结果、总结实验报告 实验结束需要分析总结的内容有：（1）对实验结果进行讨论，进行误差分析；（2）讨论总结实验过程中遇到的问题及解决的办法；（3）写出完整的实验报告（4）总结实验成功与失败的原因，经验教训、心得体会。实验结束后的总结非常重要，是对整个实验的一个重新认识过程，在这个过程中可以锻炼学生分析问题、归纳和总结问题的能力，同时也提高了文字表达能力。 在完成综合性、设计性实验的整个过程中处处渗透着学生是学习的主体，学生是积极主动地探究问题，这是一种利于提高学生解决问题的能力，提高学生的综合素质的教学过程。 在综合设计性实验教学过程中学生与教师是在平等的基础上进行探讨、讨论问题，不要产生对教师的依赖。有些问题对教师是已知的，但对学生是未知的，这时教师应积极诱导学生找到解决问题的方法、鼓励学生克服困难，并在引导的过程中帮助学生建立科学的思维方式和研究问题的方法。有些问题对教师也是一个未知的问题，这时教师应与学生共同思考共同解决问题。 二．实验报告书写要求 实验报告应包括：1实验目的；2实验仪器及用具；3实验原理；4实验步骤；5测量原始数据；6数据处理过程及实验结果；7分析、总结实验结果，讨论总结实验过程中遇到的问题及解决的办法，总结实验成功与失败的原因，经验教训、心得体会。 三．实验成绩评定办法 教师根据学生查阅文献、实验方案设计、实际操作、实验记录、实验报告总结等方面综合评定学生的成绩。 （1）查询资料、拟定实验方案：占成绩的20%。在这方面主要考察学生独立查找资料，并根据实验原理设计一个合理、可行的实验方案。 （2）实施实验方案、完成实验内容：占成绩的30%。考察学生独立动手能力，综合运用知识解决实际问题的能力。 （3）分析结果、总结报告：占成绩的20%。主要考察学生对数据处理方面的知识运用情况，分析问题的能力，语言表达能力。 （4）科学探究、创新意识方面：占成绩的20%。考察学生是否具有创新意识，善于发现问题并能解决问题。 （5）实验态度、合作精神：占成绩的10%。考察学生是否积极主动地做实验，是否具有科学、 电子电路实验3 综合设计总结报告题目：波形发生器 班级：20110513 学号：2011051316 姓名：仲云龙 成绩： 日期：2014.3.31-2014.4.4 一、摘要 波形发生器作为一种常用的信号源，是现代测试领域内应用最为广泛的通用仪器之一。在研制、生产、测试和维修各种电子元件、部件以及整机设备时，都需要信号源，由它产生不同频率不同波形的电压、电流信号并加到被测器件或设备上，用其他仪器观察、测量被测仪器的输出响应，以分析确定它们的性能参数。波形发生器是电子测量领域中最基本、应用最广泛的一类电子仪器。它可以产生多种波形信号，如正弦波、三角波、方波等，因而广泛用于通信、雷达、导航等领域。 二、设计任务 2.1 设计选题 选题七波形发生器 2.2 设计任务要求 （1）同时四通道输出，每通道输出矩形波、锯齿波、正弦波Ⅰ、正弦波Ⅱ中的一种波形，每通道输出的负载电阻均为1K欧姆。 （2）四种波形的频率关系为1:1:1:3（三次谐波），矩形波、锯齿波、正弦波Ⅰ输出频率范围为8 kHz—10kHz，正弦波Ⅱ输出频率范围为24 kHz—30kHz；矩形波和锯齿波输出电压幅度峰峰值为1V，正弦波Ⅰ、Ⅱ输出幅度为峰峰值2V。（3）频率误差不大于5%，矩形波，锯齿波，正弦波Ⅰ通带内输出电压幅度峰峰值误差不大于5%，正弦波Ⅱ通带内输出电压幅度峰峰值误差不大于10%，矩形波占空比在0～1范围内可调。 （4）电源只能选用+9V单电源，由稳压电源供给，不得使用额外电源。 三、方案论证 1.利用555多谐振荡器6管脚产生8kHz三角波，3管脚Vpp为1V的8kHz的方波。 2.三角波通过滞回比较器和衰减网络产生8kHzVpp为1V的方波。 3.方波通过反向积分电路产生8kHzVpp为1V的三角波。 4.方波通过二阶低通滤波器产生8kHz低通正弦波。 5.方波通过带通滤波器产生中心频率为27kHz的正弦波。 系统方框图见图1 图1 系统方框图 此方案可以满足本选题技术指标，分五个模块实现产生所需的波形，而且电路模块清晰，容易调试，电路结构简单容易实现。1.综合模块化航空电子体系结构研究
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