国外航空遥测发展综述.pdf

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1、2003年11月遥测遥控·1·国外航空遥测发展综述霍培锋郭小兵(中国飞行试验研究院西安710089)文摘文章从机载数据采集、记录、遥测传输等几个方面介绍了近年来国外航空遥测技术发展的特点及趋势。主要内容有:机载数据采集的分布式体系结构、采集器内部开放式总线结构、同步采样、数字信号处理、全软件编程和自动化检测;机载记录从模拟记录转向数字记录、从单一记录转向采集记录一体化、从单一的磁带记录转向多种介质记录;遥测容量扩大、图像压缩传输、新型遥测接收天线、数字化设备等。主题词遥测数据采集记录前言就航空遥测而言,美国F-22、欧洲EF2000为代表的第四代飞机

2、飞行试验使用的遥测设备代表了当前国外飞机遥测的水平。F-22试飞时,机载使用了美国新研制的用于第四代战斗机的通用测试系统——CAIS(CommonAirborneInstrumentationSystem);正在进行的欧洲先进战斗机EF2000的试飞,机载使用了爱尔兰的KAM500数据采集系统和德国的D20记录器。作者最近随团对欧洲几个主要飞机遥测设备生产厂家和使用单位进行了考察,了解了飞机遥测在机载数据采集、机载数据记录、遥测传输等方面的一些最新动态。本文围绕上述几个方面,就国外(主要是西欧)航空遥测的现状和发展作一介绍,重点分析其主要的技术特点和

3、趋势。1机载数据采集在用于航空飞行试验的新一代数据采集系统中,有美国SCI公司和AydinVector公司研制的CAIS系统、爱尔兰ACRA公司(ACRACONTROLLTD)的KAM500系统、法国IN-SNEC公司的TMA2000系统等,它们[1～5]的一些特点基本上代表国外在这一领域的发展趋势。1.1分布式的系统体系结构机载数据采集系统采用分布式的开放体系结构,这种结构便于在飞机上分散安装。具体的连接方式,不同厂家的产品各有特点。KAM500系统包括1台主采集器、多台辅助采集器,相互之间采用菊花链方式连接,其框图示于图1。主采集器可链接多台一级

4、辅助采集器,每台一级辅助采集器又可链接多台二级辅助采集器⋯⋯,系统最多可达16台采集器。主采集器向各辅助采集器发送同步控制信号,每台辅助采集器中都有控制插件,它们在同步信号控制下,分别工作,完成参数的采集、格式化,各自形成子PCM数据流输出,通过菊花链路分别送给上一级采集器进行数据融合(同步PCM数据合并),最终在主采集器形成主PCM数据流输出。该系统的特点是各采集器之间的数据传输采用的是标准的PCM形式。此外,符合IRIG106标准的其它数据采集器也可作为辅助采集器在系统中工作,它输出的PCM数据流,作为异步方式插入到该系统中。收稿日期:2003-

5、03-08收修改稿日期:2003-09-12·2·国外航空遥测发展综述第24卷第6期TMA2000系统也是分布式主辅结构,系统可链结16台采集器,各采集器之间为串行链式结构,采用通用的ADSL线路,2台采集器之间距离可达70m,其框图示于图2。该系统的一个特点是当串行链路中的一台采集器出现故障时,系统会将其自行隔离,不会影响系统和其它采集器的正常工作。CAIS系统是一个分布式的开放体系结构,系统由一台中央控制器实施管理,通过3条CAIS总线(每条总线的速率为5Mbps),最多可控制180台各种数据采集器(通用采集器、专用采集器),CAIS总线采用了混

6、合星型/菊花链方式连接,其框图示于图3。中央控制器输出数据速率达15Mbps,测量参数达8000个,这是一个分布式、模块化、可扩充的系统。用户可以根据需要组成大、中、小型各种配置的系统,通用性强,使用灵活方便。1.2采集器内部开放式的总线结构采集器的内部各部件(插件)之间采用开放式的总线式结构。KAM500机箱采用了全数字式背板(总线方式),机箱中各种插件板均具有标准I/O接口,可插入机箱中任一插槽,作为总线上的一个终端设备工作,完成对每个通道信号的调节、采样、A/D、存储、并通过I/O接口与总线相连。每台采集器(机箱)都有一块PCM控制插件,存储有

7、由用户事先编制好的多达15种PCM格式(工作中格式可遥控改变),该插件根据格式程序通过总线从各终端插件提取数据,再组成PCM输出。该采集器的一个特点是将传统PCM采集器中对所有测量通道的调节、采样、A/D的集中控制管理,改为由各个采集插件独自管理,每块采集插件上都有各自的逻辑控制电路和测量结果的数据存贮器,机箱中的“PCM控制插件”只负责按照格式程序通过底板总线从各采集插件的存贮器中取数,并组成PCM数据流输出。采集器的控制管理由集中改为分散,减轻了系统控制插件的负担;此外,该采集器中各种插件均大量采用2FPGA和EPROM器件,这些措施都可有效地提

8、高系统的可靠性。1.3同步采样、时分传输在常规的PCM采集器中,信号的采样是按“时分”方式进行的。各个通道的