面向航电产品的自动测试系统演进路线分析

自动测试系统在航电产品测试中的作用越来越重要,各利益相关方需深刻认识自动测试系统演进路线,以便统筹进行技术规划和管理优化。从航电产品的测试出发,识别重点需要自动测试的场景,并定义系统演进进程的主要评估维度;综合权衡技术发展趋势和应用现状,结合主要评估维度,推断自动测试系统的演进路线图,并分析当前演进进程和未来演进趋势;对演进路线图中各代产品,分别定义产品特征,包括典型功能和架构设计模型。

航电系统FC网络通信可靠性研究

航电系统交换网络,为各子系统提供互联支持和实时、确定的网络运行模态,并对网络进行可靠性控制。针对航电系统交换网络在频繁接插过程中出现的偶发无法上线问题,通过分析系统网络架构和工作原理,研究端口通信测量方法以及仿真分析和验证,确定FC端口发生物理上的紧合和分离会造成FPGA的GTX接收偶发出现异常。完善FPGA接收GTX逻辑设计,对GTX接收组件进行接收数据检测可靠复位,可解决链路同步问题,为航电系统工程应用奠定基础。

基于过零点斜率加窗解调的ACARS信号接收方法

飞机通信寻址与报告系统(ACARS)允许飞机和地面站之间发送和接收报文,在保障飞行安全、实现空中交通管制等方面具有重要意义。通信链路的噪声和频偏是影响ACARS信号接收性能的关键因素。针对ACARS信号接收过程中的失真等问题,深入研究频偏、噪声等因素与ACARS报文接收性能之间的关系;在充分考虑噪声与多普勒频移等因素的基础上,提出基于过零点斜率加窗解调的ACARS信号接收方法,并从理论和仿真分析2方面探讨不同方法的抗频偏抗噪声能力;设计并搭建基于软件无线电平台的ACARS信号接收系统。通过对ACARS报文接收性能的仿真分析和真实报文接收性能的对比分析,表明所提方法在提升抗噪声和频偏能力、降低误码率等方面均具有优势。

利用伯努利滤波的多目标机动雷达误差配准方法

传统的组网雷达多目标误差配准方法通常假设数据关联关系已知,但在平台机动的情况下,系统同时存在雷达测量偏差和平台姿态角偏差,且雷达观测过程中会受到杂波干扰,导致数据关联尤为困难。针对这一问题,该文提出一种基于伯努利滤波的多目标机动雷达误差配准方法。首先建立系统偏差的量测与状态方程,然后将系统偏差建模成伯努利随机有限集,利用公共坐标系下的原始量测可实现系统偏差在伯努利滤波框架下的递推估计,有效避免了数据关联问题。同时,为了充分利用多目标量测信息,提出一种修正的贪婪量测划分方法,在每个滤波时刻挑选出系统偏差对应的最优量测子集,利用量测子集中的多量测信息实现系统偏差的集中式融合估计,提高了系统偏差的估计精度和收敛速度。仿真实验表明,所提方法能够在数据关联未知的多目标多杂波场景下对雷达测量偏差和平台姿态角偏差进行有效估计,在平台姿态角变化率较低时,所提方法具有较强的适应性。

OFDM-UAV中继广播通信系统航迹优化方法

为了提高无人机中继广播通信系统的性能,针对频率选择性衰落信道,考虑基站到无人机以及无人机到用户的全通信链路,提出了基于正交频分复用(OFDM)技术的无人机中继广播通信系统航迹优化方法。首先提出了基于OFDM的无人机中继广播通信传输模型,对单用户节点中断概率和系统平均中断概率进行理论分析并给出近似计算公式;然后以平均中断概率最小化和最大用户中断概率最小化为优化准则,提出无人机的航迹优化方法并分析了各因素对系统中断性能的影响;最后通过计算机仿真,证明了所提航迹优化方法正确有效。研究表明:在多径信道下,基于OFDM的无人机中继广播通信系统能有效克服频率选择性衰落,且译码转发方式下的连通性优于放大转发方式;基于平均中断概率最小化准则得到的系统中断性能优于最大用户中断概率最小化准则。

测距仪信号功率谱及邻道泄露功率

为了解决宽带航空数据链频率资源匮乏的问题,L频段数字航空通信系统(L-DACS,L-band digital aeronautical communications system)将以内嵌的方式部署在航空无线电导航L频段测距仪(DME,distance measure equipment)波道间,因此,不可避免产生测距仪信号干扰L-DACS系统接收机的问题。为了定量描述DME/N(distance measure equipment/normal)与DME/P(distance measure equipment/precision)信号带外泄露对LDACS系统接收机的影响,首先建立了DME/N与DME/P信号数学模型,然后理论推导出DME/N与DME/P信号的功率谱密度表达式,以此为基础研究了DME/N与DME/P信号带外泄露对邻道部署的L-DACS系统接收机的影响,最后通过计算机仿真验证了理论分析结果的正确性。研究表明:DME信号带外泄露对L-DACS系统的影响主要表现在第一邻道,DME/P信号在第一邻道内泄露功率比DME/N信号泄露功率高约10 dB。

航空电子设备安装支架的刚度与频率优化设计

航空电子设备用于飞行中的数据采集,通常使用安装支架固定于机头雷达罩,研究安装支架的刚度和一阶频率性能,避免设备支架在飞行过程中出现塑性变形和共振现象,对提高飞行稳定性具有重要的工程意义。在惯性载荷下对安装支架进行静强度和模态分析,采用一种灵敏度分析方法确定安装支架的设计变量,以结构总质量最小为优化目标,在保证安装支架的刚度和一阶模态性能的前提下对支架各个构件的厚度进行优化设计,并对优化后的安装支架结构进行振动试验。结果表明:优化后的安装支架结构刚度基本保持不变,一阶频率提高了18.09%,质量减少了19.33%,改进设计满足设备安装要求。

基于DDPG的综合化航电系统多分区任务分配优化方法

综合化航电系统(Integrated Modular Avionics,IMA)通过时空分区机制实现共享资源平台下的多航电功能集成,分区间的任务分配方法的优劣决定着航电系统的整体效能。针对航电任务集合在多分区内的分配调度问题,提出了一种基于深度强化学习的优化方法。构建了航电系统模型与任务模型,以系统资源限制与任务实时性需求为约束,以提高系统资源利用率为优化目标,将任务分配过程描述为序贯决策问题。引入马尔科夫决策模型,建立基于深度确定性策略梯度(Deep Deterministic Policy Gradient,DDPG)法的IMA任务分配模型并提出通用分配架构;引入状态归一化、行为噪声等策略训练技巧,提高DDPG算法的学习性能和训练能力。仿真结果表明,提出的优化算法迭代次数达到500次时开始收敛,分析800次之后多分区内驻留任务方案在能满足约束要求的同时,最低处理效率提升20.55%。相较于传统分配方案和AC(Actor-Critic)算法,提出的DDPG算法在收敛能力、优化性能以及稳定性上均有显著优势。

缓蚀剂对雷达T/R组件腐蚀行为的影响

T/R组件作为雷达系统的重要组成部分,在严酷海洋大气环境的侵蚀作用下,容易发生腐蚀,从而导致雷达系统性能下降,甚至引发故障。基于实测的某型机雷达舱环境数据,编制加速腐蚀试验环境谱,针对喷涂和未喷涂TFHS-20缓蚀剂的T/R组件开展当量加速腐蚀对比试验,并以收发通道芯片的微观腐蚀形貌、铝合金外壳蚀坑深度、T/R组件收发性能和输出功率等为指标参数,表征缓蚀剂对T/R组件腐蚀行为的影响。结果表明,TFHS-20缓蚀剂仅使T/R组件的输出功率降低0.59%~0.78%、接收增益降低0.11 dB~0.21 dB,缓蚀剂对T/R组件收发性能影响非常小。未喷涂缓蚀剂的T/R组件,在加速腐蚀试验的第4周期时,发射通道性能和接收通道功能失效;喷涂缓蚀剂的T/R组件,在加速腐蚀试验的8个周期时,接收通道功能失效。所以,TFHS-20缓蚀剂能够有效地提高T/R组件的使用寿命。

飞机航电系统试验流程设计方法

该文主要对飞机航电系统试验流程、用例设计、过程管理等方面存在的问题进行分析,设计一种包含分解试验需求、结构化原子功能、梳理测试场景、梳理检查点、设计测试用例、编制测试用例和形成测试用例追溯表等过程的航电系统试验流程,形成一套完整的航电系统试验设计与管理方法,降低试验设计与执行的复杂度,提升测试用例的编制质量以及试验的质量。

显示系统使用SCADE工具链的适航符合性研究

本文介绍了SCADE工具链在民机显示系统软件开发中的使用方法,根据工具使用过程中替代的DO-178目标,结合DO-330相关规则识别了SCADE工具链中哪些工具需要做鉴定以及相应的鉴定级别,针对需要鉴定的工具,为满足被替代的目标,由工具开发方和使用方提供适航数据和适航活动,为SCADE工具链在民机开发活动中的工具鉴定提供了一套完整的适航符合性策略方法,对于其它使用SCADE工具链的民机软件开发活动提供了有益的指导。

北斗三号仅用作追踪的机载设备适航要求分析

随着北斗三号卫星导航系统服务正式开通,北斗二号相关适航标准已无法满足当前机载设备应用场景需求,严重制约了北斗在民航领域的应用进程,急需开展北斗三号相应标准的研究与制定。针对北斗在民用航空器中应用第1阶段“仅用作航空器追踪”,对北斗二号与北斗三号开展差异性分析,提出标准修订总体方案,综合考虑适航安全性、机载设备应用场景,结合工业实践,根据设备构型提出指标修订方案,形成审定要素及符合性方法建议,为设备研发与适航取证提供标准支持。仿真分析了设备天线增益、卫星可见性等关键参数,验证了所修订技术指标的正确性。

基于深度强化学习的综合电子系统重构方法

重构作为综合模块化航空电子系统用来提高容错性和稳定性的常用手段,是指发生某一故障后,系统根据事先预设好的重构蓝图,通过一系列应用迁移动作从故障状态转为正常状态的过程。随着综合电子系统的功能多元化和结构复杂化,提高系统的容错性和稳定性显得至关重要。然而现有的人工重构和传统重构算法这两种重构配置蓝图设计方式难以保证综合电子系统的容错性和稳定性。本文针对综合电子系统故障情况,结合深度强化学习算法,对重构蓝图的重构模型进行探索并提出基于优先经验回放的竞争深度Q网络算法(PEP_DDQN),通过优先经验回放机制和SUMTREE批量样本抽取技术提出基于深度强化学习的优先经验回放和竞争深度Q网络重构算法。实验表明,相较于传统强化学习Q-Learning算法和DQN算法实现的重构蓝图生成算法,所提出的PEP_DDQN算法能生成更高质量的蓝图并具有更高的收敛性能与更快的求解速度。

空间激光终端二维转台U型架结构优化设计

空间激光终端二维转台是建立星地/星间高精度激光通信链的关键部件,其U型架结构的性能直接影响转台的稳定性和测量精度。为了适应发射阶段载荷过载及满足空间环境的严苛要求,文中提出了一种基于铝基碳化硅材料的U型架结构优化设计方案。该方案综合考虑材料特性和结构布局,对U型架的11种典型尺寸参数进行了分析和优化,实现了结构的轻量化和高刚度。研究发现,U型架支撑端厚度和侧肋斜率是影响其一阶基频和重量的关键因素。仿真结果表明,优化后的U型架质量减轻了25.03%,一阶基频提高了85.48Hz。实物U型架随二维转台的力学试验验证表明,二维转台的整体性能和可靠性得到了有效提升。

民用飞机高频通信系统阻抗匹配技术研究

高频通信系统,又称为短波通信系统,其工作频段为2.000 0~29.999 9 MHz。在通信方式和数据处理等软件设计中,高频通信系统同其他通信子系统一样走在科技发展的前沿,但诸如硬件设计尤其是天线设计和阻抗匹配的研究却很少,应用到民用飞机上的短波通信技术的研究更是少见。但为了实现向负载的最大传输功率以及改善噪声系数,阻抗变化又是十分必要的。首先介绍了高频通信系统的设备组成,然后重点介绍了系统的阻抗匹配流程以及天线调谐器内部电路组成,并简要介绍了阻抗匹配的工作原理和设计思路,旨在对高频通信系统的指标提升提供参考。

民用飞机远距离通信天线设计

随着通信技术的不断发展,民用飞机的通信手段也日益更新。目前民用飞机的通信方式主要包括三种,分别为高频(high frequency)通信系统、甚高频(very high frequency)通信系统和卫星通信(satellite communication)系统。天线是通信系统设备的最后一级,其结构与性能的好坏将影响整个无线电系统的通信质量。简要介绍了高频和卫星通信天线的基本辐射原理以及工程实例。高频通信天线采用回线天线的形式,卫星通信天线采用2×6的相控阵天线形式,相控阵天线单元采用缝隙耦合馈电的微带贴片天线形式,最后对通信天线的发展进行了展望。

基于虚实结合的任务信息引接系统设计与实现

为满足训练的信息化需求,设计了灵活通用的数据协议和虚实结合的信息引接系统。基于中间件的分层设计思路,实现了外部信息接收、对内信息转发、通信协议解析与转换、信息对接联调、数据文件记录、配置管理以及信息流量统计等功能;采用了MVC软件架构模式,选用Visual Studio 2015作为开发工具,以Oracle数据库作为底层支撑,构建了实装信息及虚拟目标信息接收模块、建立数据映射关系模块、读取数据库方案模块、基础通信接收内部航迹模块、数据包发送模块。实际应用效果表明,该系统能够屏蔽外部装备系统、仿真系统和网络协议之间的差异,提供互联互通,适应虚实结合的训练任务,提高保障能力。该系统具有良好的适应性和可扩展性,可以满足信息化条件下系统的应用和发展需要。

一种综合核心处理平台的设计与实现

综合核心处理平台承担飞机的综合化航空电子系统的系统综合管理、网络综合管理、系统健康监控、系统运行管控、传感器管理、信息存储管理、任务管理、数据处理、图像处理等功能,可使机载设备集成化程度更高,模块数量减少的同时也降低了设备成本、能耗和体积,使得机载计算机具备更高的功能密度,飞机也对机载处理系统提出了性能高、功能强、功耗低、体积小、造价低的迫切要求。设计了一种综合核心处理平台,可使机载设备集成化程度更高,模块数量减少的同时也降低了设备成本、能耗和体积,使得机载计算机具备更高的功能密度。

适用于机载设备的过压保护电路

在机载应用场合下,电子设备应满足GJB 181B-2012要求的50 V/50 ms过压浪涌。为此设计了满足28 VDC输入、输出总功率21 W的过压保护电路,且满足承受雷电残压80 V/18 A持续10μs的电压尖峰保护要求。详细介绍了电路的组成、工作过程、保护原理和器件选择方法,通过仿真和试验验证了过压保护功能,机载28 V输入、5 V/4.2 A输出的电源板过压浪涌测试效果良好,电源板保持正常输出。过压保护电路结构简单无需驱动电路、适用电压范围广、低成本、高可靠性、高国产可替代率,具有一定的经济和使用价值。

面向复杂电子设备线缆数字化集成设计制造

文中针对传统三维建模软件用于线缆设计时效率低、设计一致性差的问题,开展了基于CATIA定制开发平台的线缆数字化集成设计平台研究。通过建立连接器、线材、辅料等的数据库和基于知识的线缆物料匹配性映射规则,开发了针对柔性线缆和半刚性线缆的线缆路径快速设计模块;通过快速编辑控制点实现线缆路径的高频次快速迭代优化;最后采用自动输出模块实现线缆图纸和制造数据的快速生成,并将成型数据自动导入线缆成型系统和基于混合现实的线缆引导装配系统,实现线缆从设计到制造的模型贯通。通过上述研究实现了线缆组件从路径规划到详细设计和制造一体化的集成应用,使线缆设计效率提升了3倍以上。