Microcontroller-based navigation signals' analog and realization in flight inspection

以飞行校验系统在地面检测中的需要,提出了一种航空信号的模拟实现方案.以Morse、Marker、PPS几种航空信号为例,首先分析了它们的类型与特点,然后在讨论了正弦波、方波、混合波产生原理的基础上,提出了基于单片机、符合相关航空协议标准、包含信号产生、D/A转换、放大、滤波及键盘控制、显示的硬件电路设计和相应的软件设计.经过验证,该设计的运行结果符合要求,能够为飞行校验系统的地面检测设备的开发、维护提供连续有效的仿真信号.     

一种双VDB台站GBAS系统的飞行校验方法

卫星导航地基增强系统是一种旨在代替传统仪表着陆系统的终端区进近引导设施,安装一套设备即可为机场的多条跑道提供进近引导服务。对于一些大型机场,通常会在地面安装两个VDB发射台以增大其覆盖范围,但是传统的飞行校验不能区分信号是哪个台站发出的,因此在多个台站的情况下无法评估各台站的覆盖性能。针对这一问题,本文提出了一种基于EVSF1000设备的多时隙数据分析方法,通过对VDB信号的8个时隙数据进行解析和数据处理,从而实现在一次飞行中完成对两个地面台站VDB信号和数据的评估,从而满足了双VDB台站配置系统的飞行校验需求。本文所提出的方法在天津滨海机场的GBAS校验飞行测试中得到验证,可成功实现对双VDB台站的检查评估。     

一种测井地面系统校验装置

介绍了针对大庆测井公司在用的慧眼1000地面测井系统开发的一种测井地面系统校验装置即慧眼1000地面测井系统校验盒,该校验盒能够模拟张力计、直流信号、脉冲信号、高分辨声波、电极系、声波变密度、PCM9801数传等井下仪器信号,可以定量检测各模块的好坏,在测井过程中出现故障时,不用连接井下仪器就可以迅速判断出是地面测井系统的故障还是井下仪器的故障,具有突出的技术优势,既可以满足慧眼1000型地面测井系统的检测需要,也可以应用于其他地面测井系统的检测。     

基于FPGA的飞行校验多模信号采集与处理设计

针对仪表着陆系统(ILS)、甚高频全向信标(VOR)等的飞行校验需求,设计了一种基于FPGA的多模信号采集与处理系统。选用普通导航接收机接收信号,以FPGA作为逻辑和时序控制核心。系统包含了模拟信号调理和A/D转换、无线电系统总线(RSB)接口、ARINC 429总线接口、USB总线接口等的相应软硬件设计,首次在国内提出RSB软硬件实现方案。根据ILS与VOR的信号特点,并且分析了FPGA有限字长的影响,设计了数字滤波器,实现了在FPGA上的校验信号处理。经过验证,设计能够为飞行校验平台提供有效的数据,并且具备较强的可移植性,符合要求。     

飞行校验系统嵌入式信号采集组件的设计与实现

针对飞行校验系统中的 DM E设备的飞行校验需求,设计了一种基于嵌入式的信号采集组件,该组件以ARM嵌入式系统作为整个系统的处理和控制核心,系统包含了A／D转换、ARINC 429总线接口、GPS同步信号接口以及与上位机通讯的LAN接口等相应的硬件设计,并开发了基于嵌入式linux系统的相应硬件接口驱动,包括SPI总线驱动、ARINC 429总线接口驱动程序以及相应的测试应用程序等。该系统最终实现了对地面台站DME的测量分析,经实验测试能正常完成对模拟信号的测量处理,对ARINC429命令的完整解析,并可以实现与上位机的数据传输功能,该组件具有较强的可移植性,可推广应用于其他实时测量领域。     

飞行校验系统嵌入式信号采集组件的设计与实现

针对飞行校验系统中的DME设备的飞行校验需求,设计了一种基于嵌入式的信号采集组件,该组件以ARM嵌入式系统作为整个系统的处理和控制核心,系统包含了A/D转换、ARINC 429总线接口、GPS同步信号接口以及与上位机通讯的LAN接口等相应的硬件设计,并开发了基于嵌入式linux系统的相应硬件接口驱动,包括SPI总线驱动、ARINC 429总线接口驱动程序以及相应的测试应用程序等.该系统最终实现了对地面台站DME的测量分析,经实验测试能正常完成对模拟信号的测量处理,对ARINC429命令的完整解析,并可以实现与上位机的数据传输功能,该组件具有较强的可移植性,可推广应用于其他实时测量领域.     

基于GPIB总线的机载校验平台射频组件

为实现机载飞行校验平台射频通路的自动切换,提出了一种基于GPIB总线的天线控制单元(antenna controlunit)的设计。天线控制单元是机载校验平台的重要射频组件,主要用于控制前端天线接收到的射频信号或者航空标准信号源产生的信号与对应接收机的准确自动化的连通。上位机选定不同的校验科目,通过GPIB总线发送命令至天线控制单元,实现相应射频通路的连通和切换。经过测试,可成功实现不同科目的校验,已经应用于国内首套自主研发先进机载飞行校验平台中。     

基于FPGA的塔康中频信号模拟器设计

对机载塔康设备自动检测,需要模拟地面信标台的应答信号作为机载设备的激励,以检测机载设备的工作情况。提出了一种基于可编程逻辑器件,采用直接数字频率合成技术产生塔康导航设备信号的系统设计及实现。对系统的软硬件结构进行了详细描述。并给出了控制逻辑的时序仿真波形及最终输出信号波形。该设备能实现对塔康信标台发射信号的模拟,系统使用方便、结构简单,可以方便的搭建自动测试系统。     

变电站合并单元测试设备校验系统及其实现

针对变电站合并单元测试设备技术性能中"延时特性"和"准确度"两项关键的测试功能指标缺乏有效校验手段的问题,提出了一种针对变电站合并单元测试设备技术性能的校验方法,研制了相关校验系统,介绍了系统构成、技术指标。该校验系统基于高性能ARM处理器+现场可编程门阵列(FPGA)+高精度AD芯片的硬件系统,设计了电压、电流快速采样前置电路以减小采样延时误差,应用了定频采样高精度幅值和相位算法以实现对采样信号的高精度测量,设置了精确灵活的延时特性测试策略。随后,应用该校验系统开展了合并单元测试设备比对性测试,基本解决了变电站合并单元测试设备核心性能无法检测的实际问题。     

模拟量输入合并单元无同步信号校验技术

为了实现使用固定延时法校验模拟量输入合并单元的测量准确度,提升新一代数字化变电站检测技术水平,设计了一种基于高精度数据采集卡的无同步信号校验系统。在系统的结构设计中,利用合并单元严格的工作时序,数据处理方面研究了基于小二乘拟合的数据同步方法。分析了校验系统的测量不确定度,并使用所设计的校验系统测试了模拟量输入合并单元。将测试结果与采用同步脉冲法校验的结果相比较,结果显示两种方法所得的比差的差异0.02%,角差的差异最大约为4′,与已有的相关测试结果相符合。这表明该设计方案是可行的,所设计的校验系统可以满足无同步信号校验模拟量输入式合并单元的需求。     

一种新型结构的高压电能表远程校验设计

提出了一种新型结构的高压电能表远程在线校验系统的设计方法并进行试点运行和试验比对。该系统针对典型高压互感器远程校验系统存在建设成本高,运维难度大的问题对结构进行优化,将一台标准电能表（高精度数字式电能表校验仪）置于实验室主站环境下,现场综合检测采集设备接收到主站发送的秒脉冲同步信号后,检测并采集被检电能表电压、电流、功率因数、脉冲信号等数据信息,经数据处理后利用已有的用电信息采集系统传输并存储到主站服务器,而电能表的运行误差是通过标准电能表（高精度数字式电能表校验仪）基于标准电能表和被检电能表的同步电能量脉冲信号计算出的。此外还介绍了现场综合采集设备非介入式安装方法,安装不改动原有接线,不影响系统工作。文章最后介绍了新型结构的远程校验系统的试点运行情况,并通过与现场人工校验的实时比对试验说明该系统校验结果是可信的,且系统运行稳定性良好,具备一定的实际应用价值。     

外置式UHF校验信号注入方法的可行性研究

在内置式特高频(ultra-high-frequency,UHF)传感器配置不足的情况下,如何向GIS设备内部注入UHF校验信号是GIS局部放电UHF检测系统灵敏度现场校验中的关键问题之一。文中提出金属法兰孔式UHF校验信号注入方法,并研究其可行性,依据工程电磁兼容原理阐述了电磁波经过小孔后的衰减特性。建立了基于252 kV GIS设备的局部放电UHF信号测试平台,在靠近出线套管的GIS腔体内设置局部放电缺陷,在距离缺陷最近的金属法兰孔处设置发射传感器,在GIS典型部位安装圆盘形传感器,利用其接收局部放电和发射传感器辐射的UHF信号。通过对比局部放电信号和注入信号的频谱分布、衰减特性,分析两者的一致性。研究结果表明,UHF电磁波经过金属法兰孔后的衰减程度随着频率的升高而减小,在600 MHz以下注入信号的能量小于局部放电。在现场校验中应适当提高脉冲源的输出幅值和上升沿时间,使注入信号与局部放电信号的幅值和频谱相当。此研究对于推进GIS局部放电检测系统的现场校验具有重要参考价值。     

基于FPGA的混合编帧的高速采集系统

针对某型号战术导弹在震动、高冲击及高温等恶劣环境下的飞行试验中各项性能指标进行数据采集时存在数据丢失或损坏、系统毁坏等问题,本文设计了一种以FPGA为核心的数据采集系统。本设计以FPGA作为中心逻辑控制模块,对弹上的不同速率的模拟信号与数字信号进行采集,并将采集到的的信号通过数据帧格式的形式混合编帧并存储,最后通过CAN总线完成与上位机的通信。该系统已在测试状态下通过地面测试系统对其进行了实时监测,同时完成了各项功能的检测,达到了预定的性能要求。     

基于高精度采集卡的电子式互感器校验系统设计

提出了以高精度PCI-4462数据采集卡实现校验系统标准互感器数据采集及电子式互感器模拟输出信号采集,以PCI数据同步卡发出的同一光电脉冲信号实现校验系统的同步采样, 采用先进的数字滤波器技术和基于汉宁窗插值的FFT改进算法实现被测信号的精确计算比较,基于LabVIEW虚拟仪器技术软件的人机界面和自适应IEC61850 9-1/9-2通信设计,能兼顾对数字输出和模拟输出的电子式电压/电流互感器进行校准。系统试验表明该校验系统可以满足校验0.2级精度等级的电子式互感器校验要求。     

基于FPGA的混合编帧的高速采集系统

针对某型号战术导弹在震动、高冲击及高温等恶劣环境下的飞行试验中各项性能指标进行数据采集时存在数据丢失或损坏、系统毁坏等问题,本文设计了一种以FPGA为核心的数据采集系统。本设计以FPGA作为中心逻辑控制模块,对弹上的不同速率的模拟信号与数字信号进行采集,并将采集到的的信号通过数据帧格式的形式混合编帧并存储,最后通过CAN总线完成与上位机的通信。该系统已在测试状态下通过地面测试系统对其进行了实时监测,同时完成了各项功能的检测,达到了预定的性能要求。     

基于高精度采集卡的电子式互感器校验系统设计

提出了以高精度PCI-4462数据采集卡实现校验系统标准互感器数据采集及电子式互感器模拟输出信号采集,以PCI数据同步卡发出的同一光电脉冲信号实现校验系统的同步采样,采用先进的数字滤波器技术和基于汉宁窗插值的FFT改进算法实现被测信号的精确计算比较,基于LabVIEW虚拟仪器技术软件的人机界面和自适应IEC61850 9-1/9-2通信设计,能兼顾对数字输出和模拟输出的电子式电压/电流互感器进行校准.系统试验表明该校验系统可以满足校验0.2级精度等级的电子式互感器校验要求.     

超声波局部放电检测装置的检测及校验

超声波传感器及超声波局部放电检测装置的准确性、可靠性对于检测和保护电力设备的安全性至关重要,所以对超声波局部放电检测装置有效性的检定十分必要。文章主要分析了超声波局部放电检测装置的检测与校验系统的设计思路、构建了基于PCI总线工控机的系统结构和研究了超声波测试平台、局放信号超声波模拟模块和超声波信号采集模块的实现方法,这对于超声波局部放电检测装置性能的检测与校验方法以及相关系统的研制具有指导意义。     

数字量输出电子式电压互感器的高精度在线校验方法

针对目前电子式互感器校验方式存在的需要线路停电、操作复杂等问题,文中提出了一种数字量输出电子式电压互感器的在线校验系统。利用设计的菱形升降结构实现标准互感器与被测母线的连接,构建了一种可对母线电压信号进行在线测量的标准电压在线测量单元,从而实现了运行中电压互感器的在线校验。文中详细分析了同步方式、软件算法等因素对系统准确度的影响,并提出了降低误差的措施。研制的校验系统通过检定并在现场应用,准确度优于0.05级。     

基于GTEM小室的特高频局部放电检测仪校验系统设计

不同厂家特高频局部放电监测装置的检测设备稳定性和可靠性存在较大差异,为此,基于吉赫兹横电磁波(giga hertz transverse electromagnetic,GTEM)小室设计了特高频校验系统。该系统将高频信号发生器产生的可调高频信号经过脉冲调制器转变成窄脉冲,再通过宽带天线在GTEM小室内发射,建立标准的脉冲电磁场,将被校验局部放电检测仪的传感器放置于测试窗口接收信号,通过分析局部放电检测仪的灵敏度、线性度、量程和幅频响应4个指标,实现仪器性能的考核。     

数字电能计量系统现场检定技术研究

数字化变电站中电子式互感器输出形式为IEC61850-9-1数字信号帧,数字电能表接收此数字信号帧,直接进行数学运算得出电能。而在传统的变电站中,电磁式互感器输出的是模拟电压电流信号,电能表将模拟量转化为数字量,计算出电能。电子式互感器和数字电能表原理及接口方式都发生了根本性的改变。这就给电子式互感器校验和数字电能表的校验提出了新的要求,传统校验设备根本无法对其进行校验。为解决这一难题,本文提出了一种数字电能计量系统校验方法,对电子式互感器与数字电能表组成的数字计量系统进行整体的误差校验,并在国内首次进行了现场误差校验,取得了满意结果。